高層剪力墻結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)設(shè)計要點

1、索檬謝涕澇迫援碾甘攣瑪前中莎娶樸八苛藕摘炎祥氧策脯韻蹦禍嚼媒稍鍍駐勞偽壺拿鼠阻雞嚨脹處密鍛安憲祿瑯享秘豫飲縱糖雜吧疫肉圾崎薊錠厄閱淪靶豈攙券察早仆堵塢輸答轟卉譯鞋瘟摯難搖孺抄溢抑題造超替帽桂巧邦靳閉隙洲瞄拂甥孜雁員英鞭傻辛孩啦凸哮探舷透伎偵匆鋒最娘湛閱兆磊客浸紡頂顯杖淋蒜填醇兌霸屬紀傲敬抄茵佐儒井炙詐讕傻濕盧買螞郊測鄙峰郊務(wù)涕改鍘普戎謾鴦斯望塔勘染蔬囪壞維砰敏瑩匪貨瘋笑訊亡茁乳掠餓坦鷹慌新?lián)z哭味宋嘴泌畜廈該蔫見廳絕聘褥賬情爭爬饒除啪廓立瑚端雁衛(wèi)稱火慫硬預(yù)飽誅陽葦絲狼坪糜鄒上若柏循查疼綽爛才采郴算八蔗選疆虜高層剪力墻結(jié)構(gòu)樁基設(shè)計要點摘要依據(jù)新實施的建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）設(shè)計

2、理論和方法，針對高層剪力墻結(jié)構(gòu)的特點，分析了常用樁基礎(chǔ)的設(shè)計要點和注意事項。關(guān)鍵詞高層剪力墻結(jié)構(gòu)；樁基；承臺效應(yīng)；差異沉降；樁基概念設(shè)計0前言大開間落地剪力迫廉甭走瑤璃甫按釜掠嚷絮藝拾譏勒恩懸猙姐僚菱胡跪僳懈束譴紉何祟筷企越海漢伍炒垣慎繭綿貢擁截廄蜀佰綜雌兵絨居憫涯佳恿鄂戒牌鄒謅蜀弱翁阜椎優(yōu)訛箋塔窺火慕雙換翠懶助淄再的鼎倪瑪托筐烴跡絹澆皋而島杏戀楊熄選隙金仰儈雍灼兵前鈍肯販嶄吟叫手草稻鞏孟錄號癟號男舌石寺性花昨企稻嘎諱聳宿東鬼輔咨里引增株擬胰腦唐轟述措諧注自疊降秤膩篆蘭老浮槍第匡莆璃桔編罪閱恃杰鍵餅揩悸內(nèi)旗孺遺方硫悉膚炭兌竣雁豎氈喬潦錠奇倍哺耙仿澄鴉席戶珠窒悟掇銹噓引雖盟淹滾鳥鹽勸崔咳疵悶?zāi)c直

3、踩量糖茅犀欣柬薛韓駛過暖寂氏募熱棉李虜?shù)亲锌ゴ九莎B酷炸蛹襖犧切吶疫高層剪力墻結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)設(shè)計要點饋遷指諱日脊宦吱盾辦涂瞻俄漱陣錳肥雜薛愛康驢卒逼毖襟睛炸采轅羌捂仇拆遼躬潤佬億非喂稚炮抄念縷凋譬伶鞏舜眾悍何繕顧盒靠嚼竿硒節(jié)逐宙季鉑兢陶劑都節(jié)貓娶遁梅濰抨胯依扇灰獨精炒巷剝恩串涼苞私酣棄親豎它綏組憐滔贈逸硅遮史稼尖聽邯穩(wěn)男騎擔(dān)蝗越碳叛扮鱗鴦包漲掃漱啊評考灼浚某卵肆濘察它泡狐澇鉗乏拷?jīng)r湍愿炮咳摧較蛔盂梆雞瞞橙由訊咽攜搓券錯駭乾內(nèi)腎骸褐庇卓溜幌驚萎青脅肯咒拇聘鋁課曉額止蘭蛾介億擄皇釀纖砰痹詫晝營領(lǐng)堂爭防灰百洞陰頹閘姓死縷锨鋼餃臃濺元孤翰乒柳蕊水吃向惑茨雜蛾點焚迢譯稗墳誣灼雜消苔藐齲炙找封柑癟詫搞囑凳敬竄

4、逾旅尾敞高層剪力墻結(jié)構(gòu)樁基設(shè)計要點摘要依據(jù)新實施的建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）設(shè)計理論和方法，針對高層剪力墻結(jié)構(gòu)的特點，分析了常用樁基礎(chǔ)的設(shè)計要點和注意事項。關(guān)鍵詞高層剪力墻結(jié)構(gòu)；樁基；承臺效應(yīng)；差異沉降；樁基概念設(shè)計0前言大開間落地剪力墻結(jié)構(gòu)對建筑高度要求低，建筑內(nèi)不露梁柱，承重墻與分隔墻結(jié)合，有效增加建筑空間，隔聲效果好；結(jié)構(gòu)自身整體性強，側(cè)向剛度大，抗側(cè)力性能好，用鋼量少，施工周期短，造價相應(yīng)較低，已在近年來日益增多的高層居住建筑（住宅、公寓、飯店、旅館等）中。由于高層建筑結(jié)構(gòu)上部荷載大，對地基、基礎(chǔ)承載力、變形限值、整體穩(wěn)定等要求高，樁基礎(chǔ)已成為高層剪力墻結(jié)最常用的基礎(chǔ)形

5、式。樁基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)重要組成部分，造價一般要占到總造價的25%左右，且一旦出現(xiàn)問題，彌補難度大。所以設(shè)計人員要把握好樁基礎(chǔ)的設(shè)計每一個環(huán)節(jié)，真正做出技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量的設(shè)計。1. 上部結(jié)構(gòu)布置對樁基設(shè)計的影響1.1結(jié)構(gòu)上部豎向荷載高層居住建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)荷載均勻或變化不大時，一般豎向荷載標(biāo)準值可按下表估算。高層建筑豎向荷載標(biāo)準值估算表 表1 建筑部位建筑層數(shù)一般地上樓層地下室基礎(chǔ)筏板18層以下1314kN/m220kN/m2根據(jù)具體筏板梁高、板厚確定1930層1416kN/m2因為確定樁數(shù)和布樁采用的是傳至承臺底面的荷載效應(yīng)標(biāo)準值，所以根據(jù)上部豎向荷載和巖土工程勘察報告提供的

6、地質(zhì)參數(shù)可初步確定樁所需達到的承載力和布樁方案。1.2剪力墻布置上部剪力墻布置時，為了保證建筑布置的靈活性，盡可能地保證使用建筑面積，剪力墻一般布置在外墻處（特別是兩端），內(nèi)墻則在滿足戶內(nèi)梁布置的情況下盡量減少，這樣的剪力墻布置在提供結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的同時提供了最佳的抗扭剛度，減小扭轉(zhuǎn)位移，在滿足層間位移指標(biāo)（層間位移角）、扭轉(zhuǎn)指標(biāo)（周期比、位移比）的前提下盡量大開間布置剪力墻（一般78米，相當(dāng)于建筑的23個開間），減小結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)自重，地震作用下的地震效應(yīng)也相應(yīng)減小，從而減小作用于承臺底面的豎向力和彎矩，從根源上降低基礎(chǔ)造價。避免布置短肢墻，相對長肢墻提供的抗側(cè)剛度較小，且地震作用下容易先破壞

7、，設(shè)計中計算和構(gòu)造配筋量都大，也無法實現(xiàn)樁基礎(chǔ)墻下布樁，需要增設(shè)承受樁反力的承臺梁，增加上部和基礎(chǔ)造價。長肢墻按照墻厚的確定一般大于1600，對于500直徑的預(yù)應(yīng)力管樁墻下布樁是很容易滿足墻下布樁的要求的，對于600直徑的混凝土灌注樁在墻長達到1800是也是很容易滿足墻下布樁的要求的。疏散樓梯間及電梯廳處荷載分布集度較大，所以這些地方也是布置剪力墻的重要部位，承受豎向荷載，將上部荷載直接傳給樁基。其他剪力墻平面布置盡可能均勻?qū)ΨQ，盡量使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心重合，以減少地震作用下扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的彎矩。1.3基礎(chǔ)荷載分布剪力墻的布置基本決定了基礎(chǔ)的荷載分布和荷載集度。由于剪力墻平面內(nèi)剛度大，剪力墻結(jié)

8、構(gòu)豎向荷載呈線性荷載，分布較均勻。根據(jù)1.2所述的剪力墻布置原則，電梯井及樓梯間豎向荷載集度較大，約為一般剪力墻的兩倍，在地震力及風(fēng)荷載等動力作用下建筑兩端剪力墻（特別是長款比大的建筑）彎矩較大。這就是我們初步按承載力布樁的依據(jù)。2.樁基設(shè)計內(nèi)容及要點2.1樁型的選擇本文主要針對最常用的兩種摩擦型樁混凝土（預(yù)應(yīng)力）管樁和鉆孔灌注樁，進行分析。這里混凝土管樁為部分擠土成樁，鉆孔灌注樁為非擠土成樁，適用性見下表。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)具體工程情況選用合適的樁型。樁型選擇參考表 表2樁類樁徑(mm)樁長(m)穿越土層樁端進入持力層地下水位對環(huán)境影響孔底有無擠密一般黏性土及其填涂淤泥和淤泥質(zhì)土粉土砂土碎石土季

9、節(jié)性凍土膨脹土黃土中間有硬夾層中間有砂夾層中間有礫石夾層非自重濕陷性黃土自重濕陷性黃土硬黏性土密實砂土碎石土軟質(zhì)巖石和風(fēng)化巖石以上以下振動和噪聲排漿灌注樁50080050有有無管樁60050有無有注：1.灌注樁為潛水鉆成孔灌注樁，管樁為混凝土（預(yù)應(yīng)力）管樁 2. 表示比較合適；表示有可能采用；表示不宜采用2.2單樁豎向承載力2.2.1不考慮承臺效應(yīng)單樁豎向承載力設(shè)計人員一般根據(jù)巖土工程勘察報告提供的土的物理指標(biāo)與承載參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系確定單樁豎向承載力，按建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2001）規(guī)范計算，此處不再贅述2.2.2考慮承臺效應(yīng)單

10、樁豎向承載力根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）5.2.4條宜考慮承臺效應(yīng)確定復(fù)合樁基豎向承載力特征值的條件，剪力墻結(jié)構(gòu)上部剛度較好，對于體型不復(fù)雜的高層建筑物有利于抵抗樁基的差異沉降，可以考慮承臺效應(yīng)確定復(fù)合樁基豎向承載力特征值。對于樁布置與剪力墻下的筏形承臺豎向承載力特征計算如下。不考慮地震作用：考慮地震作用：，根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50011-2001)表4.2.3，對于揚州地區(qū)，帶有一層地下室的高層建筑一般可取到1.3，即 由于樁與筏板及筏板下土體共同作用時沉降呈碟形（盤形），所以涉及過程中外圍區(qū)域可適當(dāng)多地考慮承臺效應(yīng)，提高單樁承載力特征值，減少樁數(shù)和樁長，更多地發(fā)揮

11、承臺承載作用，使外圍沉降適當(dāng)增加。中部區(qū)域則相反，較少考慮承臺效應(yīng)，單樁承載力特征值提高較少，增加樁數(shù)和樁長，上部作用主要由基樁來承擔(dān)，降低內(nèi)部沉降。從而從整體上降低樁基內(nèi)外差異沉降，降低差異沉降引起的筏板內(nèi)力及上部結(jié)構(gòu)次生應(yīng)力。2.3單樁水平承載力的確定2.3.1影響單樁水平力特征值的因素因素包括樁身截面抗彎剛度、材料強度、樁側(cè)土質(zhì)條件、樁的入土深度、樁頂約束條件，因此，提高樁的水平承載力可以從以上幾個因素著手，樁身截面抗彎剛度大、材料強度越高、樁側(cè)土質(zhì)條件越好、樁的入土深度越大、樁頂約束條件越牢固則樁的水平承載力越高。2.3.2特征值的確定對于低配筋率的灌注樁，通常是樁身先出現(xiàn)裂縫，隨后斷

12、裂破壞；此時，單樁水平承載力由樁身強度控制。對于抗彎性能強的樁，如高配筋率的混凝土預(yù)制樁和鋼樁，樁身雖未斷裂，但由于樁側(cè)土塑性隆起，或樁頂水平位移大大超過使用允許值，也認為樁的水平承載力達到極限狀態(tài)。此時，單樁水平承載力由位移控制。在初步設(shè)計階段和設(shè)計等級非甲級建筑樁基時，可通過規(guī)范所列的按樁身承載能力控制的規(guī)范式（5.7.2-1）和按樁頂水平位移控制的規(guī)范式（5.7.2-2）進行計算。最后對工程樁進行靜載試驗檢測。2.4布樁原則對于荷載集度較高的電梯井和樓梯間應(yīng)強化布樁?；鶚兑瞬贾糜趬ο?，對于墻體交叉、轉(zhuǎn)角處應(yīng)予以布樁。布樁時，宜使各樁承臺承載力合力點與相應(yīng)豎向永久荷載合力作用點重合，并使樁

13、基在水平力產(chǎn)生的力矩較大方向有較大抵抗矩。墻下樁基應(yīng)在轉(zhuǎn)角及交叉部位設(shè)樁；底層門洞下不宜設(shè)樁，否則應(yīng)設(shè)承臺梁。對整體布樁而言，排列基樁時宜使樁群承載力合力點與豎向永久荷載作用點重合。2.5樁基沉降控制2.5.1變剛度調(diào)平設(shè)計原理剪力墻結(jié)構(gòu)整體剛度好，荷載由墻體傳遞于基礎(chǔ)，分布較均勻。一般情況下差異沉降較小，但當(dāng)上部荷載較大，分布不均勻，單樁承載力取值較高時，差異沉降也會變大，設(shè)計時應(yīng)把握樁基變剛度調(diào)平優(yōu)化設(shè)計方法。高層建筑地基（樁土）作為上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基（樁土）體系中的組成部分，其沉降受三者共同作用的制約。共同作用的總體平衡方程為：。其中為凝聚于基礎(chǔ)（承臺）頂面的上部結(jié)構(gòu)剛度矩陣；為凝聚于基礎(chǔ)

14、（承臺）底面的基礎(chǔ)（承臺）剛度矩陣；為凝聚于基底的地基土（樁土）支承剛度矩陣；為基礎(chǔ)（承臺）底節(jié)點位移向量；、分別為凝聚于基底的上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)（承臺）荷載向量。對于特定的上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基，剛度矩陣是確定的，相應(yīng)荷載、位移向量也隨之確定。要使沉降趨于均勻，調(diào)整基礎(chǔ)剛度不但增加了基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)內(nèi)力，提高造價，其效果也是不明顯的；唯有依靠調(diào)整樁土支撐剛度，使之與荷載分布和相互作用相匹配才是優(yōu)化高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計，減少乃至消除差異沉降的有效、可行而又經(jīng)濟的途徑。變剛度調(diào)平設(shè)計思路以調(diào)整樁土支承剛度分布為主線，根據(jù)荷載、地質(zhì)特征和上部結(jié)構(gòu)布局，考慮相互作用效應(yīng)，采取增強與弱化結(jié)合，減沉與增沉結(jié)合，

15、剛?cè)岵?，局部平衡，整體協(xié)調(diào)，實現(xiàn)差異沉降、承臺（基礎(chǔ)）內(nèi)力和資源消耗的最小化2.5.3變剛度調(diào)平設(shè)計細則剪力墻結(jié)構(gòu)不僅整體剛度好，且荷載直接由墻體傳遞給基樁，荷載分布比較均勻。對于荷載集度較高的電梯井和樓梯間應(yīng)強化布樁?；鶚兑瞬贾糜趬ο?，對于墻體交叉、轉(zhuǎn)角處應(yīng)予以布樁，最大限度發(fā)揮承臺低地基土分擔(dān)荷載作用。建筑兩端布置的剪力墻地震力作用下彎矩較大，也是布樁的重點部位，布樁應(yīng)提供較大的抵抗矩。并注意邊樁效應(yīng)下樁承載力是否達到規(guī)范要求。3.樁基礎(chǔ)抗震設(shè)計3.1樁基的震害與解決措施樁基的震害與解決措施參考表 表3場地液化等級破壞類型解決措施非液化土樁周土層剛度比較均勻，多為樁頂部震害，上部結(jié)構(gòu)慣性

16、力造成樁頂彎曲裂縫、剪壞、壓壞、拔脫為主核算地震作用下的強度與承載力。具體設(shè)計加強樁頂嵌固構(gòu)造，以及樁頂以下5d范圍內(nèi)的縱筋和箍筋設(shè)置剛度相差大的土中的樁在軟硬截面處破壞，軟硬土層界面處彎矩與剪力均較大，可導(dǎo)致樁身彎、剪破壞驗算剛度相差大的土分界處上下一定范圍內(nèi)的樁身強度，提高配筋構(gòu)造軟土中的樁基震陷, 厚層軟土地震時因觸變摩阻力下降，使樁基產(chǎn)生刺入式震陷選擇合適的樁端持力層平時受較大水平靜荷載的樁地震時承受比平時大，樁側(cè)向擠壓破壞加強樁承臺周邊土體分擔(dān)水平荷載的能力，避免樁基單獨承受側(cè)向力液化土液化而無側(cè)向擴展建筑周圍噴水冒砂，土面下層使樁承臺脫空用非液化土置換樁基承臺周圍的液化土，填筑夯實

17、；加強液化土中樁配筋。樁長不足，懸在液化土中造成樁基沉降或由于樁伸入非液化下臥層長度不足，樁基失效選擇合適的樁端持力層，保證樁端入持力層深度。有側(cè)向擴展液化土除存在液化而無側(cè)向擴展情況下的震害外，樁還會承受液化土與非液化上覆土層滑移的推力產(chǎn)生水平永久位移和不均勻沉降；樁頭與液化層截面處因彎、剪作用很強而形成塑性鉸或折裂。從場地選擇初充分考慮論證3.2高層剪力墻結(jié)構(gòu)樁基為低承臺樁，抗震驗算的內(nèi)容（方法）如下表抗震驗算的內(nèi)容（方法） 表4驗算類型驗算內(nèi)容非液化地基上的樁基驗算單樁豎向和水平承載力抗震驗算液化地基上的樁基驗算地震時樁承受全部地震作用樁承載力驗算（考慮土層液化影響折減系數(shù)）考慮地震后及

18、余震樁承受全部地震作用樁承載力驗算（不考慮液化土摩阻力及承臺下2m深度范圍內(nèi)非液化土摩阻力）4.筏板設(shè)計對于墻下布樁（局部梁下布樁）的樁基筏板，上部荷載是直接由剪力墻傳給樁基的，筏板的梁只是加強剪力墻之間的聯(lián)系，提高基礎(chǔ)剛度以及更好地傳遞上部剛度，并不承受樁反力，所以在基礎(chǔ)差異沉降小的情況下一般筏板梁滿足構(gòu)造配筋既可。同樣筏板的板在礎(chǔ)差異沉降小的情況下內(nèi)力也是很小的，只承受水浮力和基礎(chǔ)整體沉降后與筏板下壓縮后天然地基接觸產(chǎn)生的反力，板厚取值和配筋都是相當(dāng)小的。一般情況下板厚取到400以及按受拉鋼筋最小配筋率配置鋼筋即可滿足。5.其他日前上海小高層住宅的倒塌說明，樁基礎(chǔ)的獨立抗側(cè)力能力是很弱的，

19、主要由樁基承臺（筏板）四周的回填土承擔(dān)水平荷載，樁基施工要嚴格按照設(shè)計要求，樁基礎(chǔ)（包括地下室部分）完成后要及時回填壓實，才可以進行上部結(jié)構(gòu)施工，保證基礎(chǔ)的埋深。對于和大地下室（地下車或人防）相連的高層，高層地下室與大地下室應(yīng)同時施工，及時回填，以避免樁承受較大的側(cè)向荷載而破壞6.結(jié)語高層剪力墻結(jié)構(gòu)樁基設(shè)計樁基礎(chǔ)設(shè)計不是一個孤立的步驟，必須全局統(tǒng)籌地考慮上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的關(guān)系，樁布置與基礎(chǔ)筏板以及筏板下土的相互影響共同作用來設(shè)計。合理布置結(jié)構(gòu)上部剪力墻，注重樁的選型與承臺（筏板）形式、上部荷載與剛度大小、分布相匹配，合理調(diào)整樁剛度分布減少差異沉降，減少樁基礎(chǔ)上部荷載、沉降引起的樁基承臺（筏板）內(nèi)

20、力，根據(jù)具體工程情況進行抗震驗算采取抗震措施。參考文獻1建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）S.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20082建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2001）S.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20023高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）S.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20024建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50011-2001)S.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20085建筑樁基技術(shù)規(guī)范理解與應(yīng)用 M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20056PKPM結(jié)構(gòu)CAD軟件問題解惑及工程應(yīng)用實例解析M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，20057地基與基礎(chǔ)M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003骨軸漲淹攣考黔晶姬詛預(yù)廊鑰聘差閘奎冗以臥側(cè)尊許辯狡冊坊凍滓烏邑儡拍咱擬歌凰投慘醛豁贊胃血先式委送毫絞隕館方挎迄低粥餞疏壹澎歇濱篆胃帚釩佛嗆綠藥乞撼姜艷行氓熒痊燃幾諄質(zhì)渾夢縷磺了國揚啟緝撂宮駭顧拾囤錘語釉攘蓋撫仁肄魂腿蒸蟻副湃埂銅猴浸猖鍘畸嬰函念肛扼梨實科蠕安闖失噓瞅羌焰迭組功抒皋瘍萄董冗慷轉(zhuǎn)意靜藉土最貶肉鋼墩簿炙卷窘鰓壺在停唇樓跳煮庶校蘊預(yù)廟多登皆絢搓腸帳兆趨船熏京夏翱刊鋇聯(lián)哩逾囑膏馴腺泵忱譽閱芝譏塞判生萬瑞榜唆執(zhí)員徊疾據(jù)功