多柱下联合桩基础的设计探讨

第1卷第2期文章编号:1672-4348(2003)02-0051-04

福建工程学院学报

Vol.1No.2多柱下联合桩基础的设计探讨

林世明

(福建省广播电视设计院,福建　福州　350001)

摘要:论述框架结构房屋,当柱网密、柱距过小时,采用柱下联合桩基的必要性和适宜性,并用实例证明在某些情况下,联合桩基础将因群桩效应的引入使桩数减少而带来经济效益。同时指出对联合桩基础因承台底面弯矩减少等原因,不能简单套用单柱承台设计,以免造成浪费。关键词:小柱距;联合桩基础;群桩效应中图分类号:TU473.1　

文献标识码:A

Thedesignofcombinedpile-foundationundergroup(Fujian,350001,China)

Abstract:Theofadoptingcombinedpile-foundationundercolumninframedbuildingwithdense-columngridandclose-columnspacingarediscussedinthispaper.Insomecases,thecombinedpile-foundationbringseconomicbenefitbydecreasingpileamountwithactionofpilegroup.Applyingadd-polepile-capdesigntocombinedpile-foundationisnoteconomicalbecausethebottommomentofitsdecreasing.

Keywords:columnspacing;combinedpile-foundation;actionofpilegroup;pile-capdesign

　　在房屋建筑设计中,有时因建筑功能的限制

或结构抗震设防的要求,往往在楼梯间、变形缝等部位柱网密、柱距较小。对深厚软土场地,如单桩竖向承载力水平较低,布桩时按柱下独立承台设计,往往产生承台间净距过小,甚至两个承台在平面位置上重叠的问题。在这种场合往往可采用两柱或多柱联合桩基础,其理由与浅基础采用联合基础相似,布桩原则与独立桩基础相同。

依据大量试验研究制定的《建筑桩基技术规

[1]

范》证明,在常见的布桩情况下,由于群桩效应作用,根据计算往往出现群桩承载能力超过群桩中单桩承载力之和的性质。当基桩总极限侧阻力和总极限端阻力各占一半左右时,这一性质都表现得较为明显。同时,由于联合布桩后,基桩的满

需设置3桩时,采用联合桩基础,可能仅需布置5桩,此时并不降低联合桩基础的安全度。这种效果可在下文工程实例计算中得到证明。

1　工程实例

1.1　工程概况

××综合楼建筑面积5670m2,为6层框架结构,抗震按7度设防,最大柱距7m,最小2.4m。地貌为溺谷相沉积的软土场地,其主要地层与桩基计算参数见表1。表中参数符号对应的规范为《建筑桩基技术规范》JGJ94-94。根据地区条件和成熟经验,选用桩径0.5m的震动静压沉管桩基础,初选桩长20m。由于工程建于2001年,故适用规范为(JGJ94-94)。

载率提高,从而使布桩数量减少。比如,当两柱各

收稿日期:2002-12-11

作者简介:林世明(1962-),男(汉),福建连江人,工程师.

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表1　主要地层及设计参数(qsik、qpk/kPa)

Tab.1　Mainstratumanddesignparameter

第1卷

=1.50。按同一参数计算,单桩承载力设计值R5=

713kN,5桩承台(如图2)自重G5=238kN,要求桩

层号

(1)(2)(3)

土层　素填土　　淤泥　粉质粘土

土层厚度/m

1.58.04.0>10　　

沉管灌注桩桩周qsik桩端qpk

15103040

12002500

数

n=(F1+F2+G5)/R5=(1450+1560+

238)/713=4.6,取5根。

满载率=(1560+1450+238)/713×5=0.91.

1.3　分析对比

(4)残积砂质粘性土

1.2　布桩设计与验算

建筑物楼梯间部位的柱距较小(图1),Z1的柱底压力F1=1450kN,Z2的柱底压力F2=1560kN。如采用柱下独立桩基础,均为3桩基础。

由于按单柱下3桩基础布置有困难,故用柱下联合桩基础,即用一个双柱5桩基础代替二个单柱3桩基础,分别计算如下

。

多桩基础较3桩基础之所以能减少桩数,是因为在计算中能体现群桩效应和满载率的提高。虽然粘性土的侧阻群桩效应系数ηs一般小于1,但端阻的群桩效应系数ηp远大于1,其综合效应仍明显大于1.0,本例承载力提高了14%。本例3桩时平均满载率为0.86,联合桩基础满载率为0.6%:如系纯摩擦桩或,则会产生相反的,基桩的承载力将会降。而对端阻占总承载力50%或更多的桩则会产生上述效果。

2　联合桩基础与独立桩基础承台受

力有很大差别

(Z1、Z2is400×400)

图1　小距离双柱及柱底压力

Tab.2　Doublecolumnandcolumn-bottomstress

　　承台的受力是由正截面受弯、斜截面受剪、受冲切和局部受压等因素确定。对于独立桩基础,承台的厚度一般由受剪或受冲切控制,承台底面配筋一般由受弯控制[2]。但对群桩独立基础,由于底板弯矩往往很大,为控制合适的配筋量,实际上承台厚度一般由受弯确定(h0越大,配筋越少)。对于联合桩基础,由于承台顶面分布有两点或两点以上的竖向轴力,因而使承台顶面会产生负弯矩,此时,承台底面的弯矩却大大减少,配筋率降低;而剪跨比和冲跨比也大为减小,承台斜截面抗剪能力和抗冲切能力则大为提高。因此,联合桩基础承台的底面配筋和承台厚度可比相同桩数的独立桩基础承台降低许多,而且在一定的条件下,承台厚度越小,配筋越省(配筋由最小配筋率控制)。2.1　承台设计

1)单柱3桩基础

按JGJ94-94第5.2.2.1款规定,对桩数不超过3根的桩基不考虑群桩效应系数,则基桩的竖向承载力设计值为:

R=Qsk/rs+Qpk/rp,

(1)

当l=20m、d=0.5m时,根据表1指标和式(1)计算得出R3=624kN。对等边3桩承台,桩中心距取3.5d=1.75m、承台厚取1.0m时,承台自重

G3=102kN,要求桩数

n1=(F1+G3)/R3=(1450+102)/624=2.5,

取用3根。满载率=(1450+102)/624×3=0.83,

n2=(F2+G3)/R3=(1560+102)/624=2.7,取用3根。满载率=(1560+102)/624×3=0.89.

2)双柱5桩基础按JGJ94-94表5.2.3.1,对粘性土sa/d

η=3.5、Bc/I<0.2时,群桩效应系数ηs=0.85、p

结合上例,取5桩独立桩基础承台和双柱下

五桩联合桩基础承台进行计算。承台混凝土强度等级取C20,独立桩基础柱截面取一根500×500mm,联合桩基础柱截面取两根400×400mm,两承台的平面图见图2。这里仅就承台长方向进

第2期林世明　多柱下联合桩基础的设计探讨53

行计算比较,短方向因两者差异不大,不再阐述。

因柱底弯矩和剪力很小,为方便比较,这里也不予考虑。

受弯钢筋面积按As=ρbh0计算{注:ρ=

2fcm[1-(1-2A/fcm)1/2]/fy;A=γ0M/bh0,ρ小

从表2的计算结果可以看出,由于独立桩基

础承台剪跨比较大,承台厚度≥900mm时,剪切验算方可满足;从承台底配筋来看,承台厚度取1000～1100mm时,较为合理。从表3的计算结果可以看出,承台厚度≥700mm时,剪切、冲切验算均可满足;从承台底、顶配筋来看,承台厚度越小,则配筋越省。这是因为竖向轴力的分散作用,使产生的上下弯矩很小,由最小配筋率控制配筋。

当

于最小配筋率时,取0.15%};受剪、受冲切按JGJ94-94方法计算,计算结果见表2、表3所示。2.2　比较分析

((a)　Fivecapunderadd-

column

(b)双柱五桩联合承台

(b)　Fivepilecapunderdouble-column

图2　单柱、双柱五桩承台

Fig.2　Fivepileunderadd-columnanddouble-column.

表2　五桩独立桩基础承台计算结果

Tab.2　Designresultoffive-pilecapunderadd-column.

序号承台厚度H/mm承台有效高度h0/mm弯矩M/kN-m配筋率ρ/%底面钢筋面积As/mm2剪切验 …… 此处隐藏：3999字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……