樁筏基礎與地基共同作用的設計分析[權威資料]

樁筏基礎與地基共同作用的設計分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘 要： 樁筏基礎是高層建筑中常用的基礎形式之一。以往，由于對樁筏基礎的研究理論及方法不十分完善，實際工程中，設計者們往往采用簡化但較為粗放的設計模式。本文在分析現(xiàn)今設計方法的基礎上，結合實際的設計經(jīng)驗，提出樁筏基礎與地基共同作用的幾點建議，為進一步理論研究拋磚引玉。 關鍵詞： 樁筏基礎； 地基； 共同作用； 設計 TU74 文章標識碼： A 1. 現(xiàn)今對樁筏基礎的設計方法 設計項目講求效率，設計人員采用簡化計算方法很有必要，但前提是受力分析應合理反映實際工況。目前不少設計者把樁筏基礎分開為樁基礎和筏板基礎各自計算，并在構造上滿足規(guī)范對樁筏基礎的設計要求。這種 “ 簡化 ” 設計思路與實際受力工況有一定出入，最終造成基礎設計的不合理。主要有以下幾個原因。 1）概念理解上的偏差。對樁筏基礎受力分析不夠全面，沒有靈活應用規(guī)范，沒有根據(jù)地質條件對樁和筏板進行共同工作的分析。比如在高地下水位環(huán)境下，仍然認為上部荷載全部由樁來承擔，忽略了地基土對筏板 的作用。 2）計算方法上的偏差。為簡化計算，把上部結構和基礎作為兩個獨立單元分別考慮，由上部的荷載作用求得上部結構內(nèi)力和基底反力，然后按彈性地基板的方法計算筏板內(nèi)力和配筋。這種設計方法考慮了地基與基礎的協(xié)調變形工作，但沒有考慮上部結構剛度對基礎設計的影響，忽略了上部結構與基礎的共同作用，導致基礎設計偏于保守。 3）傳統(tǒng)經(jīng)驗上的偏差。高層建筑的樁筏基礎設計時，對筏板厚度的選用往往爭議較大。以往確定筏板厚度并沒有什么好方法，基本是憑經(jīng)驗先按建筑層數(shù)的多少來初定，層數(shù)越多，筏板越厚，個別設計方 案甚至出現(xiàn) 4m厚的不合理現(xiàn)象。估定板厚再進行抗沖切和抗剪切驗算。后來郭宏磊等學者提出一個新的設計思路，先在正常使用極限狀態(tài)下，考慮筏板的抗裂性與差異沉降計算出一個板厚值，再在承載能力極限狀態(tài)下，考慮抗沖切和抗剪切加以驗算，若驗算不滿足，說明板厚過小，此時再加厚。由于先按正常使用極限狀態(tài)設計，后面也有承載能力極限狀態(tài)的保證，板厚的設計更為合理。 2. 樁筏基礎與地基共同作用的要點分析 (1) 樁筏基礎的工作性質，對常規(guī)設計（樁中心距與樁徑比 s/d=34）是基本上接近于在彈性地基上剛性基礎 的工作性質。由于上部結構和地基基礎是一個整體，在設計樁筏基礎時應分析上部結構、基礎、地基土體三者的共同作用，并據(jù)此優(yōu)化設計方案。優(yōu)化設計的數(shù)學模型取群樁的每根樁長、樁間距、樁數(shù)、筏板厚度為設計變量，以（底板和群樁的）最小總造價為目標函數(shù)。對于筏基底板，約束條件包括底板抗拉強度約束、局部抗彎強度約束、抗剪強度約束、抗沖切強度約束、剛度約束、最小尺寸約束、最小配筋率約束等。對于群樁，約束條件包括最小樁長約束、最小樁間距約束、沉降量約束，差異沉降約束，單樁安全系數(shù)約束，群樁荷載約束等。 (2) 樁的存在 對減少樁筏基礎的沉降有明顯效果，并大大改善建筑物的整體橫向傾斜，使其均勻沉降。樁長是影響沉降量的因素之一，但樁長達到一定長度，即長徑比L/d70100 時，增加樁長對減小沉降就不明顯了。 國內(nèi)不少學者對高層建筑樁筏基礎中的樁數(shù)與沉降的關系做過探討。董建國等給出了某工程短樁樁基沉降 S 與樁數(shù) n 的關系式： S =356.460.00542n。從式中可看出，樁數(shù)增加或減少 10%，則沉降只在 1%范圍內(nèi)減小或增加，對于長樁，沉降變化幅度約為 3%。樁筏基礎沉降是一個相對穩(wěn)定值，它為減沉樁基設計提供了一個理論依 據(jù)。 研究表明： (a)當樁數(shù)減少，樁 -土復合剛度相應下降，此時樁筏基礎的沉降隨樁間距的增大而增大。但樁間距在 10 倍樁徑以內(nèi)時，樁間距對沉降的影響并不十分明顯。 (b)當樁的長徑比 L/d 約為 100，筏板相對剛度 KR約為 10，樁的相對剛度 KP約 103 時，角樁的樁頂反力 (PC)與內(nèi)中樁樁頂反力 (Pi)有以下關系。同一樁筏基礎下，減少樁數(shù)使樁間距約 4倍樁徑時， PC 約為 Pi的 3 倍；使樁間距約 6.67 倍樁徑時，PC約為 Pi的 1.5 倍；使樁間距約 10倍樁徑時， PC與 Pi基本相等。由此可見，在目前設計的樁筏基礎中 減少樁數(shù)是大有潛力可挖。 (3) 樁間土的承載力貢獻不容忽視。對建筑樁基技術規(guī)范的理解，樁筏基礎設計時，地下水對是否考慮樁土共同作用的影響不大。常規(guī)設計條件下，樁間土的地基反力略呈馬鞍形，當建筑物施工完畢后，樁間土可分擔小于上部總荷載的 26%。可見，為充分發(fā)揮樁間土的承載能力，適當增加樁的間距是合適的。此外，對于鉆孔灌注樁，由于施工過程中沒有產(chǎn)生超孔隙水壓力，樁和樁間土共同承擔上部荷載，且在建筑物使用過程中，兩者分擔上部荷載的比例基本保持不變。 (4) 上部結構剛度參與樁筏基礎整體計 算，共同形成“ 拱 ” 的作用，從而減小了筏板的撓曲和內(nèi)力。從以往工程實測經(jīng)驗來看，筏板鋼筋實測應力比計算應力小得多，我國實測筏板鋼筋應力一般為 2030N/mm2 之間，只有鋼筋設計強度的 1/12。由于筏板砼澆筑后，砼收縮產(chǎn)生一定預壓應力，使得筏板面層和底層鋼筋均處于受壓狀態(tài)。隨著上部結構的施工，結構整體剛度不斷增大，鋼筋的預壓應力逐漸減小并轉變?yōu)槔瓚Γ敝练ぐ邃摻钊渴芾?。此時筏板整體彎曲變大，中和軸開始上移，當結構施工至 45 層時筏板內(nèi)力達到最大值。隨著主體結構繼續(xù)向上施工，上升拱開始形成，筏板的彎曲中和軸 位置上移至上部結構，基礎內(nèi)力變小。資料顯示，高層建筑筏板基礎的實測彎曲內(nèi)力都小于設計計算內(nèi)力，特別是上部為剪力墻結構的筏板基礎，設計時只需考慮局部彎曲而進行計算配筋便足以承受整體彎曲引起的內(nèi)力，再加以驗算剪切應力即可。 3. 樁筏基礎設計的幾點建議 總結以上分析，提出如下幾點建議，使樁筏基礎在設計上更加合理和經(jīng)濟。 (1) 適當加大樁間距，減少樁數(shù)，充分發(fā)揮筏板下樁間土的承載力。高層剪力墻結構計算筏板時可只考慮局部彎矩。地基設計規(guī)范第 8.4.14 款、混凝土高規(guī)第12.3.5 款規(guī)定，當?shù)鼗帘容^均勻，上部結構剛度較好，梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基厚跨比不小于 1/6，且相鄰柱荷載及柱間距的變化不超過 20%時，筏形基礎可僅考慮局部彎曲影響。 (2) 筏板基底反力可按 26%的總荷載或地下水浮力來采用?；卓偤奢d不超過樁基承載力與樁間土允許分擔荷載的總和。 (3) 施工條件不同，筏板所承擔荷載的比例也不同，比如灌注樁情況下的筏板比預制樁情況下的筏板可分擔更多的荷載。 (4) 樁沿剪力墻軸線或柱下布置，較之滿堂布樁，可有效減小筏板厚度。高層建筑樁筏 基礎在滿足荷載條件下，增減 10%的樁數(shù)對基礎的沉降影響甚微。按目前規(guī)范所設計的樁筏基礎中，樁數(shù)仍可以減少 10% 15%。 文檔資料：樁筏基礎與地基共同作用的設計分析 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關文檔 :曹妃甸區(qū)濕地旅游路設計探討 礦山提升設備常見問題與對策探析 防水卷材在屋頂防水施工中的應用 淺談園林園藝小品建筑設計 淺析建筑工程的安全管理方法 如何加強建筑工程施工管理創(chuàng)新 淺談高層框架結構房屋施工階段質量控制 淺析生態(tài)護岸之多孔型生態(tài)護岸 的應用理論 淺談建筑施工技術與現(xiàn)場管理 有關高層建筑轉換結構設計的闡述 中線南水北調一期總干渠與青蘭高速連接線交叉工程墩柱施工 簡析市政工程非開挖施工技術應用 淺談城市建設中給排水工程的建筑設計問題 淺談地鐵工程項目施工物資設備管理