多層框架一柱一樁設(shè)...doc

多 層 框 架 一 柱 一 樁 設(shè) 計(jì)東北設(shè)計(jì)院：鄧子林 趙琦多層住宅和多層公共建筑的框架結(jié)構(gòu)柱下采用預(yù)應(yīng)力管樁時(shí)，通常采用兩樁基礎(chǔ)，縱、橫向設(shè)置未經(jīng)加強(qiáng)的地梁，近年來(lái)有的工程采取適當(dāng)加強(qiáng)地梁剛度，柱下采用的單樁方案，節(jié)省資金，加快進(jìn)度。遼寧省2008年編制的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范提出了“設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物，當(dāng)?shù)讓訛榭蚣芗袅Y(jié)構(gòu)時(shí)，可采取一柱一樁，但樁長(zhǎng)應(yīng)不小于5m，樁徑不小于400mm，AB型或AB型以上樁型，樁頂應(yīng)設(shè)樁帽和兩向拉梁，拉梁在平面內(nèi)應(yīng)形成閉合框格。拉梁下做砂土墊層，梁兩側(cè)填土夯實(shí)，拉梁配筋應(yīng)平衡框架柱彎矩，拉梁配筋連續(xù)貫通，梁端箍筋加密，梁側(cè)配置不小于14150的腰筋”綜合條文內(nèi)容：設(shè)計(jì)為“一柱一樁的多層框架建筑”，首先一層（底層）需要布置一定數(shù)量的剪力墻，則框架柱彎矩大大減少，使柱下單樁以承受豎向力為主。由于剪力墻的設(shè)置使用功能欠佳，且施工繁雜。福建有關(guān)設(shè)計(jì)亦提供多層框架結(jié)構(gòu)柱下可布置一根預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土（PHC）管樁，如圖1平面圖所示一柱一樁基礎(chǔ)方案，可節(jié)省造價(jià)，縮短工期。管樁頂部與承臺(tái)連接大都采用頂部管芯插筋連接如圖2所示，管芯空心部分直徑不大，D=400 AB型樁，t=95，內(nèi)徑為D1=210mm，樁頂空心部位插筋澆筑混凝土能承擔(dān)部分彎矩，為計(jì)算方便，可暫考慮為鉸接，如圖3。為此必須考慮在承臺(tái)面上縱、橫方向設(shè)置剛度稍大的地梁抗彎來(lái)平衡柱腳彎矩。亦如圖3所示，圖1中部的縱、橫向中柱柱腳兩側(cè)均各有一根地梁，約束效應(yīng)較好，縱向外圍柱與橫向地梁、角柱、縱、橫向與第一跨地梁以及山墻中柱與內(nèi)縱向柱第一跨相交的管樁僅有一根地梁，約束效應(yīng)較弱。樁頂承臺(tái)與地梁連接，采取適當(dāng)加大地梁斷面、增加剛度調(diào)整配筋來(lái)平衡框架柱腳彎矩，此地梁可稱(chēng)為（抗彎地梁）以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。幾項(xiàng)措施：1、要求地梁與底層柱的線(xiàn)性剛度比大于2.0（包括一柱兩樁的承臺(tái)短向地梁）線(xiàn)性剛度之合；一柱兩樁承臺(tái)長(zhǎng)向地梁可為構(gòu)造地梁。如相鄰柱仍為一柱一樁時(shí)，則此構(gòu)造地梁應(yīng)為抗彎地梁。一柱一樁，柱側(cè)一梁時(shí)：K地梁=EJ梁/L，K柱=EJ柱/H，K地梁/K柱2.0.一柱兩樁，柱側(cè)兩梁時(shí)：（K地梁1 +K地梁2）/K柱2.0.實(shí)際工程中，由于一層柱基需要一定埋深（凍結(jié)深度）和功能需要，致使一層柱較長(zhǎng)（高），則地梁斷面加大太多；建議：將柱下承臺(tái)加高（承臺(tái)底埋深滿(mǎn)足凍結(jié)要求），相應(yīng)地將地梁往上提升，柱的高度（長(zhǎng)度）有所減短，如圖3a所示，對(duì)一層框架結(jié)構(gòu)和地梁內(nèi)力亦有所改善。2、 地梁上、下鋼筋應(yīng)通長(zhǎng)對(duì)稱(chēng)配置，梁端箍筋加密，以提高抗彎和延性。3、 管樁樁頂部用C30細(xì)石混凝土灌芯，深度不小于2.0m，插筋長(zhǎng)度不小于1.5m。灌芯后抗剪強(qiáng)度有所提高，對(duì)抗震有利。4、 原條文一柱一樁的樁要求樁長(zhǎng)不小于5m，樁徑不小于D=400mm，AB以上的PHC樁，地梁兩側(cè)填土夯實(shí)，地梁腰筋不小于14150可不變更。附：多層框架一柱一樁設(shè)計(jì)試算：（僅供參考）東北設(shè)計(jì)院：趙 琦設(shè)計(jì)一棟五層鋼筋混凝土框架辦公樓，內(nèi)走廊，一層層高h(yuǎn)=3.6m，二五層為3.3m，工程地質(zhì)條件一般，承臺(tái)下布置一根管樁 （PHC），樁頂按鉸接考慮，采取縱、橫基礎(chǔ)拉梁（承臺(tái)梁）加大斷面，線(xiàn)性剛度大于一層柱線(xiàn)性剛度的2倍，平衡柱腳彎矩。工程地點(diǎn)：沈陽(yáng)；基本風(fēng)壓：0.55KN/M2；基本雪壓：0.5KN/M2；抗震設(shè)防烈度：7度；室內(nèi)外高差0.3M，建筑高度H=17.1m；空心砌塊內(nèi)隔墻荷載一層16.5KN/M，二至四層15.0KN/M；空心砌塊外墻荷載一層17.5KN/M，二至四層15.5KN/M；1、柱截面為350350；基礎(chǔ)平面、基礎(chǔ)拉梁斷面及配筋示意圖：為保證基礎(chǔ)拉梁線(xiàn)性剛度大于一層柱線(xiàn)性剛度的2倍，縱向中部拉梁3000、3900跨采用250400斷面；縱向端部3900跨采用250500斷面；橫向拉梁均為250550斷面；計(jì)算結(jié)果：一層柱最大軸壓比為0.740.85，橫向最大層間位移角=1/11611/550，橫向梁主筋配筋率為0.55%，縱向最大層間位移角=1/12231/550，縱向梁主筋配筋率為0.6%；配筋較為合理，其他各項(xiàng)指標(biāo)均較安全。如果采用兩樁承臺(tái)方案，也要設(shè)置拉梁承擔(dān)隔墻荷重，其斷面大致為250350，本方案縱橫拉梁斷面雖有所增大，但減少了一半樁的用量。2、管樁選用和邊柱、樁基構(gòu)造：經(jīng)核算，本工程管樁頂豎向荷重設(shè)計(jì)值N=1950KNPHC樁 D=400 t=95 AB型樁R=2288KN（滿(mǎn)足要求）。同時(shí)管樁的摩阻力和端阻力承載力特征值亦滿(mǎn)足要求。柱基承臺(tái)滿(mǎn)足凍結(jié)深度，承臺(tái)和拉梁上表面盡量往上提升，減少一層柱的計(jì)算長(zhǎng)度，詳見(jiàn)邊樁基礎(chǔ)構(gòu)造剖面。3、采用柱截面350350時(shí)一層梁平面和梁配筋示意圖：4、建筑結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)和高度不變，柱截面由350350改為400400；基礎(chǔ)平面、基礎(chǔ)拉梁斷面及配筋示意圖：采用400400柱時(shí)，基礎(chǔ)拉梁線(xiàn)性剛度仍控制大于一層柱線(xiàn)性剛度的2倍，縱向中部拉梁3000、3900跨采用250450斷面；縱向端部3900跨采用250600斷面；橫向拉梁均為300600；拉梁斷面均大于采用350350柱時(shí)的基礎(chǔ)拉梁斷面，配筋基本未變，說(shuō)明拉梁斷面過(guò)大，計(jì)算結(jié)果：一層柱最大軸壓比為0.580.85，橫向最大層間位移角=1/16501/550，縱向最大層間位移角=1/17151/550，其他各項(xiàng)指標(biāo)均較保守；說(shuō)明柱斷面太大相應(yīng)拉梁斷面也要加大，沒(méi)有必要，或者說(shuō)柱網(wǎng)太小，應(yīng)加大柱網(wǎng)才是合適的。5、采用柱截面400400時(shí)一層梁平面和梁配筋示意圖：6、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB500112010規(guī)定建筑超過(guò)二層時(shí)，柱截面不小宜于400，上述五層結(jié)構(gòu)按規(guī)范采用400柱相對(duì)較浪費(fèi)，現(xiàn)拓展試算，假設(shè)建筑為七層，其余條件均不變，試算仍采用400柱時(shí)，基礎(chǔ)拉梁線(xiàn)性剛度仍控制大于一層柱線(xiàn)性剛度的2倍，縱向中部拉梁3000、3900跨采用250450斷面；縱向端部3900跨采用250600斷面；橫向拉梁均為300600；拉梁斷面均與結(jié)構(gòu)只有五層時(shí)的基礎(chǔ)拉梁斷面相同，鋼筋僅增加5%，考慮軸壓比，一層柱混凝土采用C40，樁基部分D=400 AB 型 t=95管樁不滿(mǎn)足承載要求改為D=500 AB型 t=100管樁。計(jì)算結(jié)果：一層柱最大軸壓比為0.810.85，橫向最大層間位移角=1/11141/550，縱向最大層間位移角=1/11691/550，其他各項(xiàng)指標(biāo)均較安全，較好的利用管樁的承載力高的特性，經(jīng)濟(jì)效益較好。試算結(jié)果如下：7、試算結(jié)果五層和七層框架平面和柱網(wǎng)尺寸相同，一層地梁與柱的線(xiàn)性剛度比等于或大于2時(shí)。、從試算和表1中各項(xiàng)指標(biāo)可以看出，上述多層住宅和多層公共建筑的框架采取加強(qiáng)地梁剛度，滿(mǎn)足地梁與一層柱線(xiàn)性剛度比大于或等于2時(shí)，采用一柱一樁的框架是可行的，避免了采用多樁基礎(chǔ)，減少樁的數(shù)量和承臺(tái)混凝土以及鋼筋用量，效果顯著。上述框架地梁與一層柱線(xiàn)性剛度比等于或大于2時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足要求，且層間位移角均較小，如適當(dāng)加大柱網(wǎng)，調(diào)整梁、柱斷面也是可行的，當(dāng)框架層數(shù)不多時(shí)，地梁與一層柱線(xiàn)性剛度比取用1.5倍，也能滿(mǎn)足要求，希望大家共同探討。經(jīng)試算上述框架樁基