建筑桩基设计控制研究.pdf

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编号:20181111073620765139    类型:共享资源    大小:136.13KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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建筑桩基设计控制建筑桩基设计控制建筑桩基设计控制建筑桩基设计控制研究研究研究研究张迪唐山市规划建筑设计研究院摘要:本文讨论了多、高层建筑桩基设计中承载力计算和沉降量验算,并就选择合理的桩 型和计算方法、基础计算软件提出了自己的见解。关键词:建筑;桩基设计;控制;研究中图分类号:TU984文献标识码:A文章编号:桩基设计中承载力和沉降量验算都是十分重要的。在设计过程中,需要仔细比较分析多种方案,在沉降控制日益重要的今天,选择合理的桩型和计算方法、计算软件,确保基础及 整个结构的安全。1桩端持力层的选用及单桩承载力的确定在软土地基上建造12~25层左右的高层建筑时,常选用7-1或7-2层作为桩的持力层。但该土层的分布及埋深也有较大差别,甚至在一个单体工程中也会有局部缺失的情况,这时可加长桩长,以第8甚至第9层为持力层。有的建筑总荷载不大,可选用其它的土层作为持力层,如多层住宅中沉降控制复合桩基常以第5-1或5-2层为持力层。在工程地 质勘察报告中建议桩的持力层可能会有几层土,供设计者选用。但不论采用哪一层土层作为持力层,都必须判断沉桩的可行性。有时仅从建筑荷载要求考虑,认为选用较深较好的土层作为桩的持力层更为合理,但此时如须穿越较硬的土层,就需慎重研究选用哪一类桩及其沉桩的可能性。工程桩承载力的确定,应根据荷载的大小、桩的类型、地表土的分层情况、桩身结构强度、沉桩的可能性,并参考实际工程桩单桩承载力的测试数据,来确定单桩的适宜承载力。 2桩数的确定在桩数量计算时,先利用计算软件或用手算全部荷载的基底有效总压力。一般的高层建筑可用下式粗略估算桩数量n=(Fd+Gd)/(1~0.8)Rd(1)式中,n—总用桩数;Fd+Gd—基底有效总压力;Rd—单桩竖向承载力设计值。式中系数(1~0.8)为没有考虑水平荷载组合时用以估算桩数的影响系数,应按高层平面、 形状、体型、结构体系及刚度的不同等因素选用,最后按荷载组合计算桩数。在多层及较低的高层中,风荷载产生的倾覆弯矩工况下往往是控制因素;在较高的高层中,则多由地震作用产生的倾覆弯矩工况决定。若以上两种情况下验算不满足,加桩原则应首先考虑在桩基的最外边加,以使桩群的截面抵抗矩最大。这时为了满足整体偏心可能要在另一侧也加桩。JCAD对承台桩可由上部荷载计算出平面各处的桩数,对于非承台桩则需人工输入桩的位置和根数。LSP程序可对TA导下的荷载自动计算桩数。在合适 位置上增减桩数后,才能得出较合理布置的桩位图。3桩形心与上部荷载重心间偏心值的控制3.1整体的偏心控制要使整体的垂直荷载的质量重心与整体群桩的形心尽可能地接近。对偏心率上海市《地基基础设计规范》DBJ08-1-9没有具体规定,但《钢筋混凝土高层建筑筒体结构设计规程》DBJ08-31-201第7.2.1.3要求竖向的合力作用点与桩群形心的偏心率不宜大于桩群外包相应边长的1/0。 3.2局部的偏心控制如果只考虑整体的偏心控制,而忽视了局部的偏心控制,同样会引起对建筑的不利影响。应使局部的垂直荷载的质量重心与局部桩位的重心尽可能地接近, 同时桩的位置要尽量靠近上部竖向构件,以减小承台板的内力。局部偏心率可参照整体偏心率,约b/10(b为该局部桩中与偏心方向一致的相距最远的桩间的距离)。使得高层建筑在垂直荷载作用下,桩的受力比较均衡,控制不均匀沉降,防止倾斜率过大。4桩的沉降控制对常规桩基,在各工况下承载力满足时,最终计算沉降量验算通过即可。而沉降控制复合桩基是按控制地基沉降的原则设计的桩基础,也即在设计时由基础的允许沉降控制值来确 定桩数和桩长。在实际工程中设计采用桩基础的原因主要有两个:一是因为地基承载力不够,需要采用桩将上部结构荷载传到深层土或支撑于坚硬持力层,二是因为地基土将会发生较大的沉降变形,需要采用桩来减少沉降。因此,合理和恰当的桩基础设计应根据采用桩基的目的不同而分三种不同的情况处理:①所有荷载由桩承担;②桩和筏板基础分担上部结构荷载,桩既要承担荷载同时也起到减少沉降变形的作用;③桩用于减少或控制沉降,基础的承载力主要由基础板承担。 高层桩基础设计理论都是建立在满足承载力的基础上的,也即在桩基础设计时均按上述第一种情况处理,完全由上部结构荷载来确定桩数和桩长。但在多层设计时,对于由于沉降过大而设计采用桩基础的情况来说,采用这种传统的桩基础设计方法是过于保守的,造成了过高的基础工程费用,并且在设计概念上也不甚明确。沉降控制复合桩基就是以沉降控制为基础并在设计方法上也有别于上述常规桩基础的一项新型技术和基础型式,可用于天然地基强度能满足设计荷载要求但沉降却过大的情况下的地基基础设计,即在桩 基础设计时按上述的第三种情况处理。5承台及桩筏的计算桩基承台的计算,可按《建筑桩基技术规范(JGJ94-)》之规定计算,此处不再赘述。当高层建筑采用桩筏基础时,桩往往采用中、长桩,土不考虑与桩共同作用,全部荷载由桩承担。但桩筏底板计算有各种假定,有的只考虑地下水浮力,有的再加算一部分上面荷载的反力。应具体根据桩尖持力层性质、压缩层土的性质、上部结构平面和竖向刚度 的情况综合考虑。6桩型的选择桩型的选择应根据建筑物的使用要求、上部结构类型、荷载大小、工程地质情况、施工设备和条件及周围环境等因素综合考虑确定:6.1预制桩适宜用于持力层层面起伏不大的强风化岩层、风化残积土层、砂层和碎石土层,且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性黏性土层。所穿越土层中存在孤石或者从软塑土 层突变到特别坚硬层的岩层,均不适宜采用预制桩。6.2沉管灌注桩适宜用于持力层起伏较大,且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性黏性土层。对于桩群密集,且为高灵敏度软土,则不适宜采取打入式沉管灌注桩,而且沉管灌注桩施工质量很不稳定,在工程中的应用受到限制。6.3钻(冲)孔灌注桩使用范围最广,通常适宜用于持力层层面起伏较大,桩身穿越各类土层及夹层多、风化不均、软硬变化大的岩层。但钻(冲)孔灌注桩施工需要泥浆护壁, 如施工现场受限制或者环境保护有特殊要求则不宜采用。6.4人工挖孔桩适宜用于地下水埋藏较深,或者地下水埋藏较浅但能采用井点降水且持力层以上无流动性淤泥质的地层。成孔过程中可能出现流砂、涌水、涌泥的地质不宜采用人工挖孔桩。7桩的连接与锚固预制钢筋混凝土方桩连接方法有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接三种。前两种可用于各类土层, 硫磺胶泥接头主要用在软土层,在锚杆静压桩地基加固中常采用,对一级建筑桩基或承受拔力的桩宜慎重选用。高层建筑桩顶的锚筋构造,应全部采用桩内主筋同底板(或承 台)锚接,锚筋长度不宜小于30d,对于抗拔桩基不应小于40d。预应力混凝土桩可采用钢筋与桩头钢钣焊接的连接方法,钢桩可采用在桩头加焊锅型钣或钢筋的连接方法。保证上部结构和基础能更好地协同工作。8结束语桩基工程是一项繁重而复杂的过程,在此过程中设计人员应在深刻理解规范的基础上,注重概念设计,选择合适的桩型,优化桩的布置方式,正确合理的使用计算软件,使上部结 构荷载直接、有效、分散的传递到土中,统筹兼顾,从各方面使之合理化,做到“安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境”。参考文献:[1]龚晓南,陈明中.桩筏基础设计方案优化若干问题[J].土木工程学报,201,(4).[2]董建国,赵锡宏.高层建筑地基基础[M].上海:同济大学出版社,206.[3]许峰平,建筑工程设计中的桩基沉降研究[J].工程技术,209,(2). [4]张凤薇,曹明,赵力.浅析建筑工程设计中的桩基沉降问题[J].建筑设计,208,(1).[5]姜学诗.建筑结构施工图设计文件审查常见问题分析[M].中国建筑工业出版社,209.
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