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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]

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。

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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。


.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)

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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 


.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)

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.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@200300mm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。

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.  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

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①模型参数

(1)筏板()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4.2.3-10.15%】【混规8.5.10.2%

(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20mmK=2000kN/0.02m=100000kN/m

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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h0JCCAD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。 


.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。

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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=2506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)

#5拉筋:规范最低要求是截面纵横向拉筋间距600mm,一般取个C10@300就行

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③三桩承台

对三桩的三角形承台应按三向板带均匀布置,且最里面的三根钢筋围成的三角形应在墙柱截面范围内。最外边一根钢筋满足承台保护层的要求,然后向内均匀间距布置间距100mm~200mm,直径≥12mm;内心三角形截面应小于柱/墙截面

最小配筋率0.15%,承台形心至承台边缘为板带,构造最小配筋量=板带长×承台厚度×0.15%;如图:1005*1500*0.15%=2261mm2,配8C20=2531 mm26C22=2281 mm2

计算配筋时,可按JCCAD计算结果配筋,也可以用手算校核,【桩规5.9.2-2】,在按As=M/0.9fyh0Nmax=1.35Ra(Nmax为设计值)Sa为桩中心距,h0承台厚度已有冲切可得。

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④四桩及四桩承台以上

底筋:直径不应小于12mm,间距不应大于200mm。最小配筋率0.15%或者0.2%看领导安排

顶筋:可以不配,本来就不受力。其他的与顶筋一样。

4.承台间拉梁

连系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。连系梁宽度不宜小于250mm,其高度可取承台中心距的1/101/15,且不宜小于400mm。一般也就是250×400mm

取拉梁两侧相连竖向构件的轴力较大值的1/10,将此力轴向作用于梁(以轴力的方式),并验算裂缝是否满足(拉梁与土直接接触要验算),按轴心受压构件确定其截面尺寸(混凝土抗压),配筋则取与轴心受压相同的轴力(绝对值),按轴心受拉构件确定;若梁上还有线荷载,分别算配筋量进行叠加。

例:200kN的轴力,200kN250*400*14.3,这个截面尺寸混凝土足以抗压,200kN/360Mpa=556mm2,梁上下部各配2C14=616mm2

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

混凝土结构

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