地基基础设计概述和桩基础变刚度调平.pdf

地基基础设计概述和桩基础地基基础设计概述和桩基础 变刚度调平设计变刚度调平设计 主讲人：三人行董工 :626394844 YY频道：46110816 三人行官网： 三人行博客： 也可以百度：“三人行结构” 声明：声明：为激发听课者的思考，本次课件只提供讲课提纲， 详细内容讲座课程中讲解，谢谢大家的理解 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 2 一、基础设计概述一、基础设计概述 • 1、基础和地基、基础和地基 • 基础 • 地基 • 2、桩基础、桩基础 • 3、荷载、荷载 • 1）JCCAD中荷载的选择 • a)平面荷载 • b)上部结构三维计算软件（如satwe）传来的荷载 • c)PK荷载 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 3 • 2）荷载的组合：与上部结构不完全相同 • a)基本组合：基础内力、配筋计算 • b)标准组合：地基承载力、裂缝 • c)准永久组合：沉降计算 • 对应《地规》P.9 3.0.4 • 3）活荷载的折减：三种方式 • 4、基础的埋置深度、基础的埋置深度 • 1）埋置深度的确定 • a)一般子室外地面算起 • b)填方整平区：上部结构施工完成前、上部结构 施工完成后 • c)有地下室的情况：箱型基础和筏型基础、独立 基础和条形基础 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 4 • 2）埋置深度的要求 • a)天然地基或者复合基础 • b)桩基础埋深（不计桩长） • c)位于岩石地基上的高层建筑 • d)不要小于500（mm），除岩石地基 • 3）满足稳定和变形的要求时，宜浅埋 • 5、基础计算部分（变形验算）、基础计算部分（变形验算） • 1）变形验算的条件 • 2）变形验算的控制指标 • a)砌体承重结构 • b)框架结构和单层排架结构 • c)多高层和高耸结构 • d)必要时，尚应控制平均沉降量 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 5 • 6、桩基础、桩基础 • 1）类型： • 混凝土灌注桩（扩底灌注桩）、混凝土预制桩 • 2）桩长度的确定 • （1） 桩端进入持力层深度宜为1~3倍桩径，应特 别慎重，不应随意减少，持力层层面不平时应特 别注明由桩长及桩全截面进入持力层深度双控。

• （2） 对于桩身露出地面或桩侧不排水抗剪强度 小于10kPa且长径比大于50的桩 • 尚应进行桩身压屈验算 • （3） 一般情况下，桩端全截面进入持力层的深 度： 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 6 • a. 粘性土、粉土不宜小于2d；砂土不宜小于1.5d；碎石类 土不宜小于1d；且 • 抗震时，进入碎石土、砾砂、中粗砂、密实粉土、坚硬粘 性土不应小于0.5m； • 进入其他非岩石类土不应小于1.5m；存在软弱下卧层时， 桩端以下硬持力 • 层厚度不宜小于3d； • b. 嵌岩桩：嵌入倾斜的完整/较完整岩石时不宜小于0.4d 且不小于0.5m；倾斜 • 度大于30%的中风化岩宜根据倾斜度及岩石完整性适当加 大；嵌入平整、 • 完整和较坚硬岩石时不宜小于0.2d且不应小于0.2m • 3）桩身强度： • 灌注桩保护层厚75时不低于C30，保护层厚70时不低于 C35 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 7 • 4）桩体配筋： • （1） 灌注桩最小配筋率：非地震区≥0.2%；地 震区≥0.3%~0.65%（大直径取低值，小直径取高 值，中间可按线性插值）；抗拔桩及承受水平力 为主的桩应 • 计算确定配筋。

• （2） 通长配置：不少于6根且不少于桩纵向钢筋 的1/2，直径不小于12mm，间距不宜大于300， 净距不应小于60mm • （3） 大直径桩（d＞800）桩顶嵌入承台不宜小 于100mm；中小直径桩（d≤800） • 桩顶嵌入承台不宜小于50mm；桩顶主筋锚入承 台不宜小于35d 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 8 • 5）布桩要求 • （1） 基桩最小中心距（当采取减少挤土效应的措施时可根据 当地经验适当减少）： • a. 非挤土灌注桩：3.0d（当为端承桩时可取2.5d）； • b. 部分挤土桩：非饱和土3.0d（超过三排或9 桩时3.5d）； 饱和土3.5d（超 • 过三排或9桩时4.0d）； • c. 挤土桩：非饱和土3.5d（超过三排或9 桩时4.0d）；饱和 土4.0d（超过 • 三排或9桩时4.5d）； • d. 钻（冲）孔扩底桩：1.5D 或D+1.5m［当D 大于2m］（超过 三排或9 桩 • 时2D 或D+2.0m［当D大于2m］）；（D为扩大端直径） • e. 沉管夯扩/钻孔挤扩桩：非饱和土2.0D 且3.5d（超过三排 或9 桩时2.2D • 且4.0d）；饱和土2.2D且4.0d（超过三排或9 桩时2.5D且 4.5d）。

• （2） 桩位合力点宜与竖向荷载合力点重合 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 9 • 6）承台构造要求： • （1） 一般规定： • a. 独立、厚板承台宽度≥600mm；边桩中心至承 台边缘的距离≥桩径或边长， • 且承台边至桩边距离≥150mm；承台最小厚度 ≥300mm 且满足竖向受力构 • 件纵筋锚固要求； • b. 墙下条形承台：承台边至桩边距离≥75mm； • c. 高层平板式或梁板式筏形承台最小厚度 ≥300mm，多层建筑墙下布桩的剪 • 力墙结构筏形承台最小厚度≥200mm且满足竖向 受力构件纵筋锚固要求 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 10 • （2） 承台配筋： • a. 独立承台：配筋率不小于0.15%；四桩以上 （含四桩）承台双向通长布置， • 三角形三桩承台按三向板带均匀布置；二桩承台 除按计算外，尚应按深梁 • 构造要求配置腰筋、箍筋； • b. 组合承台：按计算配置上、下钢筋； • c. 承台梁：除按计算外，尚应满足【混凝土规范】 普通梁最小配筋率 • （3） 承台强度等级： • 满足耐久性设计及抗渗要求； • 承台强度等级低于柱或桩的强度等级时，需验算 局部受压承载力。

2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 11 • 7） 承台间连接： • （1） 单桩承台，在桩顶两个主轴方向设置连系 梁；当桩径≥2倍柱径时，可不设 • （2） 两桩承台，在其短向设置连系梁 • （3） 有抗震要求的独立承台，宜在两个主轴方 向设置连系梁 • （4） 连系梁顶面与承台面宜位于同一标高；梁 宽宜≥250，高度取承台中心距的 • 1/10~1/15，且≥400mm • （5） 连系梁配筋应按计算确定，上下纵筋均不 少于2根，直径≥12，同一轴线上 • 相邻跨连系梁纵筋应连通 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 12 二、桩基础变刚度调平设计二、桩基础变刚度调平设计 • 1、变刚度调平的概念 • 是考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用的效 应，通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩的支承刚度分 布，以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法 • 2、均匀布桩的受力以及沉降的特点： • 基底反力：内小外大，马鞍形分布 • 基础沉降：内大外小，碟形沉降盆 • 3、变刚度调平设计的内涵： • 突破传统、减少差异，降低内力，变刚度调平 • 4、变刚度调平设计方法： • 局部增强、变桩距、变桩径、变桩长 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 13 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 14 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 15 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 16 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 17 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 18 • 5、桩筏、桩箱基础传统设计理念 • 1、基桩的总承载力不小于总荷载，桩群形 心与荷载重心重合或接近；即满足力和力 矩的平衡。

• 2、桩的布置大体均匀，有的还主张在角部 和边部适当加密；因为实测桩顶反力角部 最大，边部次之，中部最小； • 3、沉降量和整体倾斜满足规范要求； • 4、筏板厚度在满足抗冲切的前提下随建筑 物层数和高度成正比增大，厚度达3-4m者 鲜见，或为增加刚度而采用箱形承台； 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 19 • 6、均匀布桩导致碟形沉降 • 未考虑：变形协调 • 实质：场效应，外强内弱 • 实际情况中，群桩效应将导致桩的支承刚度由外 向内递减；对于框剪、框筒结构，荷载集度是内 大外小，而其上部结构的刚度对变形的制约能力 相对较弱若采用传统设计方法，则碟形差异沉 降较明显，易引起开裂，影响正常使用的要求 • 而采用变刚度调平设计理论调整桩基布置，使得 基底反力分布模式与上部结构的荷载分布一致， 可减小筏板内力，实现差异沉降、承台(基础)内 力和资源消耗的最小化 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 20 • 7、变刚度调平设计理念 • 考虑地基、基础与上部结构的共同作用，对影响沉降变形 场的主导因素——桩土支承刚度分布实施调整，“抑强补 弱”，促使沉降趋向均匀。

• 1）、高层建筑内部的变刚度调平； • 2）、主裙房间的变刚度调平 • 对于前者，主导原则是强化中央，弱化外围对于荷载集 中、相互影响大的核心区，实施增大桩长（当有两个以上 相对坚硬持力层时）或调整桩径、桩距；对于外围区，实 施少布桩、布较短桩，发挥承台承载作用 • 对于主裙房间的变刚度调平，主导原则是强化主体，弱化 裙房裙房采用天然地基时首选方案，必要时采取增沉措 施当主裙房差异沉降小于规范容许值，不必设沉降缝， 连后浇带也可取消 • 最终达到筏板上部结构传来的荷载与桩土反力不仅整体平 衡，而且实现局部平衡由此，最大限度地减小筏板内力， 使其厚度减薄变为柔性薄板 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 21 • 8、变刚度调平的原理 • 高层建筑地基(桩土)作为上部结构-基础-地基(桩土)体系中 的组成部分，其沉降受三者共同的制约共同作用的总体 平衡方程为： 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 22 • 要使沉降趋于均匀，唯有依靠调整桩土支承刚度[K]s(p,s)， 使之与荷载分布和相互作用效应相匹配这也是优化高层 建筑地基基础设计、减少乃至消除差异沉降的有效、可行 而又经济的途径。

• 9、影响差异沉降的因素 • 1）、荷载大小及分布 • （1）对相同地质、基础尺寸和埋深条件，沉降量随荷 载增大而增加，差异沉降随之增大对高层建筑而言，其 差异沉降问题较多层建筑更为突出 • （2）荷载分布的不均，导致沉降分布不均；而且往往 成为差异沉降的主因 • （3）荷载分布特征，与高层建筑主体的结构形式及建 筑体型有关，而且这两者是决定荷载分布的主要因素体 型变化包含：建筑主体的体型，主体与裙房相连形成主裙 连体体型；而主裙连体是荷载差异最大的建筑体型 2012/2/18 百度“三人行结构”访问博客及官网 23 • 2）、上部结构刚度 • 上部结构刚度主要指结构的整体刚度，最制约 差异沉降起到一定的作用，也就是所谓对基础刚 度的贡献 • （1）落地剪力墙体系（简称剪力墙结构）由 于其刚度大且分布均匀连续，对基础刚度的贡献 最大； • （2）框架-核心筒（简称框筒）体系，虽然核 心筒的刚度。