樁筏基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與成本控制

1、樁筏根底的設(shè)計(jì)與本錢控制 樁筏根底的設(shè)計(jì)與本錢控制摘要：隨著高層建筑的開展，建筑根底設(shè)計(jì)方法越來越多，目前由于根底設(shè)計(jì)是一種粗放的設(shè)計(jì)，對樁筏根底的理論及方法不十分完善。標(biāo)準(zhǔn)要求樁筏根底設(shè)計(jì)均要滿足樁根底和筏板根底的要求，現(xiàn)就在設(shè)計(jì)過程中如何做好樁筏根底的設(shè)計(jì)與本錢控制與大家進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：樁筏根底設(shè)計(jì)本錢控制在目前的設(shè)計(jì)過程中，很多設(shè)計(jì)人員由于對樁筏根底的設(shè)計(jì)缺少經(jīng)驗(yàn)，或?qū)陡讟?biāo)準(zhǔn)運(yùn)用不靈活，不能根據(jù)地質(zhì)條件對樁筏根底共同工作進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，而僅采用樁基受力形式忽略土的共同作用，造成不必要的工程本錢增加主要是根底本錢。一、當(dāng)今現(xiàn)狀設(shè)計(jì)的方法1、設(shè)計(jì)人員對樁筏根底設(shè)計(jì)概念理解不清，不能靈活應(yīng)

2、用標(biāo)準(zhǔn)，如對有地下水或地下水高的樁筏根底設(shè)計(jì)時(shí)均采用不考慮地基土對筏板的作用，全部采用樁承當(dāng)上部荷載。2、在常規(guī)設(shè)計(jì)方法時(shí)把上部結(jié)構(gòu)和根底作為兩個(gè)獨(dú)立單元分別考慮，在上部荷載作用下求得上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力和根底反力，然后把反力作用在彈性地基的根底上計(jì)算根底的內(nèi)力，這種設(shè)計(jì)方法沒有考慮上部結(jié)構(gòu)與根底的共同作用。沒有考慮上部結(jié)構(gòu)剛度對根底的作用，從而導(dǎo)致根底設(shè)計(jì)過于偏于保守。3、有的由于計(jì)算不當(dāng)而使用了厚筏。高層建筑設(shè)計(jì)中,采用樁筏根底時(shí),對于筏板厚度的采用往往爭議較大。有采用很厚的,有采用較薄的;有的規(guī)程甚至提出,應(yīng)當(dāng)使每層建筑不小于多少厚度的。對于筏板厚度確實(shí)定,傳統(tǒng)上是憑經(jīng)驗(yàn)假定,然后再進(jìn)行沖剪驗(yàn)算

3、。這實(shí)際上說明目前在筏板厚度確定的問題上,并沒有什么方法。由此難免造成當(dāng)前在高層建筑中的筏厚不少超過1.5m的,個(gè)別的厚度竟達(dá)4m的不合理現(xiàn)象。所以筏板減薄問題實(shí)際上是一個(gè)如何確定筏板厚度的問題,而不只是一個(gè)單純的減薄問題。在樁筏筏厚確實(shí)定上,郭宏磊等采用了一新的方法,即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來定出一筏厚值,然后再在承載能力極限狀態(tài)下,考慮沖切能力加以驗(yàn)算,如果發(fā)現(xiàn)板厚過小,此時(shí)再加厚也為時(shí)不晚,由于先走一步的原因,到了后面也有承載能力極限狀態(tài)的保證。此外,這樣做還有一個(gè)好處,即筏厚一定,筏板尺寸就一定,那么,有關(guān)樁筏筏板的設(shè)計(jì)后半部就只剩下筏板的配筋問題了二、高層

4、建筑筏基與地基共同作用的分析1、從對2021年?建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?閱讀理解，有無地下水對樁筏根底設(shè)計(jì)是否考慮樁土共同作用影響不大。2、高層建筑樁筏根底的工作性質(zhì)，對常規(guī)設(shè)計(jì)(s/d=34情況)是根本上接近于在彈性地基上剛性根底的工作性質(zhì)。由于上部結(jié)構(gòu)和地基根底是一個(gè)整體,合理的樁筏箱根底設(shè)計(jì)應(yīng)在分析上部結(jié)構(gòu)、樁筏箱根底、土體共同作用的根底上,優(yōu)化樁筏設(shè)計(jì)。根據(jù)優(yōu)化理論，樁筏箱根底優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型為一設(shè)計(jì)變量群樁的每根樁長、底板厚度、底板內(nèi)各種配筋量,目標(biāo)函數(shù)、樁筏箱根底的造價(jià)最小"約束條件對于筏箱基底板有底板抗拉強(qiáng)度約束底板局部彎強(qiáng)度約束最小尺寸約束，最小配筋率限制，一底板構(gòu)造配筋

5、限制底板抗剪強(qiáng)度約束底板抗沖切強(qiáng)度約束。對于群樁有樁長約束群樁沉降量限制,群樁差異沉降量限制，單樁平安系數(shù)限制，群樁荷載限制。3、樁的存在對減少樁筏根底的沉降有明顯的效果，并使建筑物的整體橫向傾斜大大改善，使建筑物均勻沉降。樁長在到達(dá)一定長度時(shí)，即L/d≥70-100時(shí)，再加樁長對減小沉降不明顯，在增加樁長時(shí)應(yīng)考慮各種因素影響。國內(nèi)不少學(xué)者也對高層建設(shè)樁筏根底中的樁數(shù)與沉降的關(guān)系作過探討。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=356.46-0.00542n，從式中可看出，樁數(shù)增減10%，那么沉降減增在1%以內(nèi)，對于長樁約為3%。即樁筏根底沉降是一個(gè)相對穩(wěn)定值，它

6、為以減少沉降為目的的減沉樁根底設(shè)計(jì)提供了一個(gè)理論依據(jù)。研究說明：(1)樁數(shù)減少，樁土體剛度相應(yīng)下降，因此，樁筏根底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(shí)，樁筏根底的沉降只隨樁間距的增大而稍有增大。(2)當(dāng)樁的長細(xì)比L/d=100，筏的相對剛度KR=10時(shí),樁的相對剛度KP=103時(shí)，當(dāng)樁數(shù)減少到間距為4倍樁徑時(shí)，角樁的樁頂反力(PC)是內(nèi)中樁樁頂反力(Pi)的3倍左右；當(dāng)樁數(shù)減少到間距為6.67倍樁徑時(shí)，PC約為Pi的1.5倍；當(dāng)間距增大到10倍樁徑時(shí)，PC與Pi根本相同。由上可知，目前一般樁筏根底中減少樁數(shù)大有潛力可挖。4、高層建筑樁筏根底在常規(guī)設(shè)計(jì)條件下，樁間土仍承當(dāng)上部荷

7、載，樁間土地基反力略呈馬鞍形，在建筑物完工時(shí)可分但小于上部總荷載的26%，為充分發(fā)揮筏板底樁間土的承載力，適當(dāng)增加樁的間距是適宜的。5、鉆孔灌注樁在施工過程中沒有超孔隙水壓力產(chǎn)生，在上部荷載作用下，樁和樁間土承當(dāng)上部荷載，且在建筑物使用過程中，樁和樁間土承但上部荷載比例保持不變。6、從以往工程實(shí)測經(jīng)驗(yàn)來看筏板鋼筋實(shí)測應(yīng)力比鋼筋實(shí)際應(yīng)力小得多，我國實(shí)測筏板鋼筋應(yīng)力一般為20-30N/mm2之間，只有鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1/10，考慮上部結(jié)構(gòu)剛度與根底參與共同形成拱的作用，減小了底板的撓曲和內(nèi)力。由于筏板砼澆筑后，砼收縮產(chǎn)生一定預(yù)壓應(yīng)力，使得筏板鋼筋上下都都處于受壓狀態(tài)，隨著上部結(jié)構(gòu)的施工，結(jié)構(gòu)整體剛度

8、不斷增大，鋼筋的預(yù)壓應(yīng)力逐漸減小變?yōu)槔?，使得筏板鋼筋全部受拉，筏板整體彎曲逐漸變大中和軸開始上移。當(dāng)結(jié)構(gòu)施工至4-5層時(shí)根底內(nèi)力到達(dá)最大值，再隨著主體結(jié)構(gòu)上升拱的形成，根底內(nèi)力開始變小彎曲中和軸開始移至上部結(jié)構(gòu)。從相關(guān)以前的實(shí)測說明高層筏板根底的彎曲內(nèi)力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)力，特別是當(dāng)上部為剪力墻結(jié)構(gòu)的筏板根底設(shè)計(jì)時(shí)只需考慮局部彎曲而進(jìn)行計(jì)算配筋，足以承受整體彎曲引起的應(yīng)力，只是要驗(yàn)算剪切應(yīng)力。建議在筏板設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮這點(diǎn)。三、高層建筑筏基與地基共同作用的設(shè)計(jì)建議1、適當(dāng)加大樁間距，減少樁數(shù)，充分發(fā)揮筏板底的地基承載力是可行的。高層剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算根底底板時(shí)只計(jì)局部彎矩，用26%的總荷載或地下

9、水浮力作為地基反力來設(shè)計(jì)底板參考巖土工程學(xué)報(bào)?筏式和箱式承臺彎矩的計(jì)算?19924。2、樁沿剪力墻軸線或柱與樁布置，較之樁滿堂布置可大大減小筏板厚度。3、施工條件不同，樁承筏承當(dāng)荷載比例不同，如灌注樁情況下的筏板比預(yù)制樁可分擔(dān)更大的荷載。高層建筑樁筏根底在滿足建筑荷載條件下，增減10%的樁數(shù)對根底的沉降影響甚微。4、?地基標(biāo)準(zhǔn)?第8.4.10條、?箱筏標(biāo)準(zhǔn)?第5.3.9條、?混凝土高規(guī)?第12.2.3條規(guī)定，當(dāng)?shù)鼗帘葦M均勻上部結(jié)構(gòu)剛度較好，梁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(shí)，筏形根底可僅考慮局部彎曲影響。5、基底總荷載不超過樁基承載力與樁間土允許分擔(dān)荷載的總和，地基變形小于建筑物允許變形，滿足水平荷載作用下建筑物的變形。6、高層建筑沉降理論分析和沉降實(shí)測數(shù)據(jù)說明,目前一般樁筏根底中減少樁數(shù)大有潛力可挖,樁數(shù)可以減少,而且應(yīng)該減少。一般可減少10%15%。四、本錢核算與控制以無錫某住宅小區(qū)工程為例，該單棟工程高93m、31層，剪力墻結(jié)構(gòu)，每層建筑面積約為450平米，樁筏根底，筏板下地基承載力220kpa土層厚約為3-5m，筏板下1.8m位置為常年地下水位，一期6棟，二期13棟。因該工程地下水位較高，設(shè)計(jì)人員在根底設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮樁土共同作用設(shè)計(jì)人員認(rèn)為地下水位高，以前本地根本上都沒有考慮地基土對筏板的作用造成筏板設(shè)計(jì)1.