高层剪力墙桩基础(承台防水板)

发布于：2022-10-25 13:44:25 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

一. 布置方案

①墙下布桩方案：地下室墙体基本是满布，实际布桩的是剪力墙(去掉挡土墙)，在这些剪力墙下布置独立的承台，承台下的桩只承担上部墙的荷载，分工明确。其他部位布置防水板(防水板顶标高齐承台顶)，隔绝地下水。

优点：从地基反力上来说，墙下的反力最大，边上部位反力较小，因此在反力最大的位置(即剪力墙下)或最接近的位置布桩，上部结构的力以最小的路径传递给桩，这是最省钢筋、混凝土的。

在PKPM建模计算时，因为我们只在剪力墙下布桩，挡土墙处不能直接建挡土墙来计算，要把挡土墙的荷载算入剪力墙中，从而得到总的剪力墙荷载确定桩数。方法：找到挡土墙的节点，将挡土墙去掉，布梁(一般为框架梁)，将挡土墙自重作为恒荷载线荷载布置在梁上。即：梁荷载→两端剪力墙→墙底总竖向力确定桩数。

②大筏板均匀布桩，桩筏基础：优点为整体性好。缺点比较浪费，受力没那么好。优先选择墙下布桩方案。当单桩承载力较大时，墙下需要的桩数也小，因此承台尺寸也小；当单桩承载力较小时，需要的桩数也多，因此承台尺寸也大，很多承台重叠了，此时就采用桩筏基础。

二.承台布置

(1)规范要求：桩边距与中心距。

桩边距：【桩规4.2.1】：柱下独立桩基承台的最小宽度不应小于500mm，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长(大直径桩可不满足)，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150mm。

桩中心距：【桩规3.3.3】，按挤土/非挤土来选择，桩中心距不仅是承台里的桩中心距，承台与承台间相邻比较近的桩也需满足桩中心距。

(2)剪力墙布桩要点：受力简单，传力明确

①桩基承载力合力点要与墙竖向永久荷载合力作用点重合(在误差允许范围内，取墙体形心与承台形心重合)：这是主要的布桩方法(L形墙体除外)，防止偏心。

②桩尽量布置在墙下，做成条形承台梁：一般适用于L形墙体两桩承台 (只需要两桩时)，当剪力墙比较长时，将两桩布置在剪力墙端部(不采用墙体形心与承台形心重合的方式，L形墙体的长肢为主受力，优先满足长肢形心与承台形心重合，否则主墙肢有偏心，稳定性不好，不符合概念设计)。此时的剪力墙与承台是同一整体，剪力墙是一个很大的深梁，由于拱效应，将剪力墙荷载传至两端的桩，剪力墙底受水平拉力，承台是不受弯矩的弯矩为0，所以承台按构造配筋；但对于剪力墙边与承台有距离的情况(即不是墙下布桩)，则弯矩按【桩规5.9.2】计算。

③承台边缘要包住墙，最多允许墙肢突出200mm(看审图单位)，否则可以通过拉伸桩中心距来增大承台尺寸(不改变承台形心位置)，改变桩的布置方向(例如四桩承台：正方形~菱形)。对于两桩承台可以增加桩数从而增大承台尺寸，但不能增大桩边距来增大承台尺寸(这样会使得整个承台受力有问题)。

④当相邻承台的桩中心距不满足要求时，可旋转承台；改变桩的布置方向(例如四桩承台：正方形~菱形)；否则合并成大承台，大承台要满足多墙体形心与承台形心重合。

还有一种方法可以不做大承台：折减桩侧阻力。桩中心距就是来保证桩侧阻力，既然中心距不满足要求，那就折减，不过规范上无此条，按实际情况操作。例如：算桩数时，n=4.8~4.9，取5根，就不要折减，富余度不大；n=4.1~4.3，取5根，富余比较大可以考虑这么操作，当桩中心距要求1500mm，最小桩中心距不小于80%，即1200mm。

三.地下室墙(挡土墙、内墙)，当成深梁进行计算，也能起到挡土的作用，称为“侧壁”。可以认为上部结构荷载部分传给侧壁，侧壁作为深梁搭在两边的承台上，把荷载传给承台和桩。在PKPM建模上也体现了，承台和桩承担所有的荷载。施工图上侧壁给出一个大样图(实际上就是地下室挡土墙大样)

四.防水板布置

防水板在有地下室时布置，无地下室没必要布置，防水板底标高可以不在持力层上，但不能是虚土、浮土、可以是老土，填土则要求压实系数≥0.94，承台底标高在哪里都可以，JCCAD计算时就不考虑承台底土的贡献。

①防水板厚度要大于挡土墙厚，这样才能保证基础顶能作为嵌固端，一般250mm，审图单位不同意则300mm，没必要做到350mm，板内钢筋双层双向，构造最小配筋率0.15%。

②当地下水标高在防水板底标高之下，防水板肯定是构造配筋，满足最小配筋率0.15%即可，250mm板厚配C10@200、300mm板厚配C12@200。

③当地下水标高在防水板底标高之上，把承台间的拉梁布置上，有利于抗弯。防水板按计算配筋，受力=地下水浮力标准值*1.5-(25*防水板厚+20*面层厚度)*1.0；此处属于抗浮设计，水浮力属于活荷载，×1.5的分项系数；1.0为考虑自重在计算过程中为有利作用，分项系数取1.0。

防水板为异形板，用理正计算配筋，钢筋锚入承台中。

五 . JCCAD

1.基础人机交互输入

①将CAD桩图导入JCCAD中：将除了承、台、桩(不含十字线)、剪力墙以外的都删掉，承台、桩、剪力墙分别为一个图层，承台为PL多段线。“导入桩位”→“选择文件”→“按层选桩”两次分别选择桩和承台→“导至模型”。

②参数设置：桩定义(桩截面)、承台参数、桩长等。

土的基床系数：即土的刚度。

2.桩筏、筏板有限元计算

①模型参数

(1)筏板(梁)混凝土级别：承台的厚度一般由桩冲切控制，提高混凝土强度等级可以提高抗冲切力，因此承台/筏板混凝土强度等级可取C35，不一定选C30。

(2)筏板受拉区构造配筋率%：0.15%或者0.2%看领导安排。【桩规4.2.3-1按0.15%】【混规8.5.1按0.2%】

(3)板上剪力墙考虑高度m：一般按默认10m考虑

(4)桩混凝土、钢筋级别按实际输入

(5)板单元内弯矩剪力统计依据：按最大值。有限元计算，每个单元内取最大值作为单元的效应，这样比较安全；如果取平均值，单元内最大最小一平均不太安全。当然也有人觉得最大值算出来偏大。

(6)上部结构影响：可以考虑Satwe刚度。在结构模型中Satwe参数设置，要生成到基础的刚度。考虑上肯定能减小配筋量。

(7)底板抗浮验算：高层一般都能满足

②刚度修改

桩抗压刚度：采用与基床系数(土的刚度)一样的算法，实际上就是算这个桩及桩周围土的刚度，采用经验取值。=桩的承载力特征值Ra/沉降量(一般桩基础的沉降能达到20~30mm，按当地取值)。例如：Ra=2000kN，沉降量20mm，K=2000kN/0.02m=100000kN/m

③单元形成→筏板布置→荷载选择

④沉降试算：

板底土反力基床系数：承台板下的土实际上是能分担一部分荷载的，桩基础计算中，把全部荷载都由桩来承担，故不考虑板下土的贡献，可以取0。

3.结果查看

①最大反力图：我们手动D+L不考虑偏心荷载下布桩，90%都是满足的，在JCCAD中我们计算所有的工况，看是否满足承载力要求。

②桩冲切力图：得到每个承台的有效高度h0。JCCAD算的结果还是挺真实的，再人为放大1.1~1.2倍。再加个桩入承台的高度、半个底筋直径，才是承台高度h。确定了承台高度后再回“基础人机交互输入”输入实际的承台高度(之前是随便填个数，现在要配筋计算了必须输入实际承台高度)

③配筋量图：每个承台板都是一个单独的小筏板，配筋时尽量简单，根据有限元计算结果，取一个配筋最大值，这一整块承台板全布置上。

六.承台计算

1.承台形状：柱下的承台可以做成锥形，但剪力墙不规则，锥形放坡很难有一个统一的起点，故墙下承台都是方形。

2.承台高度：桩冲切控制，还有锚固要求：柱与承台的连接、桩与承台的连接

3.承台配筋与施工图

①单桩承台：三向环筋，C12@200配置(【桩规4.2.3-1：承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于200mm】)，虽然这不满足最小配筋率0.15%，但单桩承台只起到一个传力的作用，完全不受力，如果审图单位不同意则按最小配筋率0.15%控制。这类最小配筋率一般都是抗弯，防止少筋破坏，对于不是受弯的单桩承台可以不考虑。

②两桩承台：

(1)对于剪力墙的两桩承台，配筋大部分都是构造，墙下布桩，桩反力无力臂。

(2)当桩反力有力臂时(与柱下桩一样)，则会计算配筋，这才是真正按深受弯构件计算((跨高比＜5)。【混规附录G深受弯构件】

#1下部纵向受拉钢筋：深受弯构件，通过拱效应把竖向荷载传到两端的桩上，底部相当于一个拉杆，故把下部纵向钢筋宜均匀布置在梁下边缘以上0.2h的范围内。按计算配筋，构造最小配筋率为0.2%

#2顶部纵向受拉钢筋：一般深梁顶部不受弯，按构造配筋。一般C12@200即可

#3水平分布钢筋：相当于梁腰筋。一般按构造配筋，最小配筋率为0.2%，每一侧0.1%(只在两侧配置腰筋)。如图：1000*1000*0.2%/2=1000，每一侧每延米需要1000mm²，配C16@200。

#4竖向分布钢筋：相当于梁箍筋。一般按构造配筋，最小配筋率为0.15%，看放几排(几只箍)，对于深梁一般也就两侧各一排(梁宽不大)，对于按深梁设计的两桩承台，按承台宽度一般可放4~6排。如图：1000*1000*0.15%/6=250，6排，每排每延米需要250 mm²，配C8@200；或者配4排，1000*1000*0.15%/4=375，配C10@200。(具体肢距、直径、间距的限值可以按框架梁的抗震等级来确定)