樁筏基礎(chǔ)與地基共同作用的設(shè)計分析[權(quán)威資料]

樁筏基礎(chǔ)與地基共同作用的設(shè)計分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘 要： 樁筏基礎(chǔ)是高層建筑中常用的基礎(chǔ)形式之一。以往，由于對樁筏基礎(chǔ)的研究理論及方法不十分完善，實際工程中，設(shè)計者們往往采用簡化但較為粗放的設(shè)計模式。本文在分析現(xiàn)今設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際的設(shè)計經(jīng)驗，提出樁筏基礎(chǔ)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(guān)鍵詞： 樁筏基礎(chǔ)； 地基； 共同作用； 設(shè)計 TU74 文章標(biāo)識碼： A 1. 現(xiàn)今對樁筏基礎(chǔ)的設(shè)計方法 設(shè)計項目講求效率，設(shè)計人員采用簡化計算方法很有必要，但前提是受力分析應(yīng)合理反映實際工況。目前不少設(shè)計者把樁筏基礎(chǔ)分開為樁基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)各自計算，并在構(gòu)造上滿足規(guī)范對樁筏基礎(chǔ)的設(shè)計要求。這種 “ 簡化 ” 設(shè)計思路與實際受力工況有一定出入，最終造成基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)受力分析不夠全面，沒有靈活應(yīng)用規(guī)范，沒有根據(jù)地質(zhì)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(rèn)為上部荷載全部由樁來承擔(dān)，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(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)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(shè)計方法考慮了地基與基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)變形工作，但沒有考慮上部結(jié)構(gòu)剛度對基礎(chǔ)設(shè)計的影響，忽略了上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的共同作用，導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)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(shè)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(xué)者提出一個新的設(shè)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(shè)計，后面也有承載能力極限狀態(tài)的保證，板厚的設(shè)計更為合理。 2. 樁筏基礎(chǔ)與地基共同作用的要點分析 (1) 樁筏基礎(chǔ)的工作性質(zhì)，對常規(guī)設(shè)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(chǔ) 的工作性質(zhì)。由于上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)是一個整體，在設(shè)計樁筏基礎(chǔ)時應(yīng)分析上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基土體三者的共同作用，并據(jù)此優(yōu)化設(shè)計方案。優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型取群樁的每根樁長、樁間距、樁數(shù)、筏板厚度為設(shè)計變量，以（底板和群樁的）最小總造價為目標(biāo)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(chǔ)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(dá)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(xué)者對高層建筑樁筏基礎(chǔ)中的樁數(shù)與沉降的關(guān)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(guān)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(chǔ)沉降是一個相對穩(wěn)定值，它為減沉樁基設(shè)計提供了一個理論依 據(jù)。 研究表明： (a)當(dāng)樁數(shù)減少，樁 -土復(fù)合剛度相應(yīng)下降，此時樁筏基礎(chǔ)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(dāng)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(guān)系。同一樁筏基礎(chǔ)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(shè)計的樁筏基礎(chǔ)中 減少樁數(shù)是大有潛力可挖。 (3) 樁間土的承載力貢獻(xiàn)不容忽視。對建筑樁基技術(shù)規(guī)范的理解，樁筏基礎(chǔ)設(shè)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(shè)計條件下，樁間土的地基反力略呈馬鞍形，當(dāng)建筑物施工完畢后，樁間土可分擔(dān)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(dāng)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(dān)上部荷載，且在建筑物使用過程中，兩者分擔(dān)上部荷載的比例基本保持不變。 (4) 上部結(jié)構(gòu)剛度參與樁筏基礎(chǔ)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(yīng)力比計算應(yīng)力小得多，我國實測筏板鋼筋應(yīng)力一般為 2030N/mm2 之間，只有鋼筋設(shè)計強度的 1/12。由于筏板砼澆筑后，砼收縮產(chǎn)生一定預(yù)壓應(yīng)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(jié)構(gòu)的施工，結(jié)構(gòu)整體剛度不斷增大，鋼筋的預(yù)壓應(yīng)力逐漸減小并轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，直至筏板鋼筋全部受拉。此時筏板整體彎曲變大，中和軸開始上移，當(dāng)結(jié)構(gòu)施工至 45 層時筏板內(nèi)力達(dá)到最大值。隨著主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)內(nèi)力變小。資料顯示，高層建筑筏板基礎(chǔ)的實測彎曲內(nèi)力都小于設(shè)計計算內(nèi)力，特別是上部為剪力墻結(jié)構(gòu)的筏板基礎(chǔ)，設(shè)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(yīng)力即可。 3. 樁筏基礎(chǔ)設(shè)計的幾點建議 總結(jié)以上分析，提出如下幾點建議，使樁筏基礎(chǔ)在設(shè)計上更加合理和經(jīng)濟。 (1) 適當(dāng)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(jié)構(gòu)計算筏板時可只考慮局部彎矩。地基設(shè)計規(guī)范第 8.4.14 款、混凝土高規(guī)第12.3.5 款規(guī)定，當(dāng)?shù)鼗帘容^均勻，上部結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(dān)荷載的總和。 (3) 施工條件不同，筏板所承擔(dān)荷載的比例也不同，比如灌注樁情況下的筏板比預(yù)制樁情況下的筏板可分擔(dān)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(chǔ)在滿足荷載條件下，增減 10%的樁數(shù)對基礎(chǔ)的沉降影響甚微。按目前規(guī)范所設(shè)計的樁筏基礎(chǔ)中，樁數(shù)仍可以減少 10% 15%。 文檔資料：樁筏基礎(chǔ)與地基共同作用的設(shè)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(guān)文檔 :曹妃甸區(qū)濕地旅游路設(shè)計探討 礦山提升設(shè)備常見問題與對策探析 防水卷材在屋頂防水施工中的應(yīng)用 淺談園林園藝小品建筑設(shè)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(jié)構(gòu)房屋施工階段質(zhì)量控制 淺析生態(tài)護岸之多孔型生態(tài)護岸 的應(yīng)用理論 淺談建筑施工技術(shù)與現(xiàn)場管理 有關(guān)高層建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計的闡述 中線南水北調(diào)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(shù)應(yīng)用 淺談城市建設(shè)中給排水工程的建筑設(shè)計問題 淺談地鐵工程項目施工物資設(shè)備管理