【那些我们曾崇拜的热帖汇总】5个结构设计小问题（补桩、布桩、承台、独立基础）

背景：最近甚是无聊，虽说手上已被分配两个项目，一个住宅，一个商业。但是甲方一改再改，建筑也是一拖再拖，结构也只能止步于方案阶段。期间也帮一个朋友，完成了一个住宅附带小商业的模型计算。打发我这无聊时间最好的办法就是看书和逛土木在线。

突然想起如梦无痕曾经写的一篇

《结构设计的蝴蝶效应--灌注桩的配筋设计》

很像以前的自己，外加自己又不会写pdf文件赚取点土木币，就萌生了此贴。错误之处还望诸位大神指点-------------梦鸽-------------废话比较多，言归正传！


    




 





    

上图是一个两层地下室的简图。听过邓工有关于地下室外墙那次免费讲座的人都应该知道，地下室外墙其实是压弯构件，而其承受的土压力更接近于主动土压力，这些都是有利但比较复杂的因素。对于我们这些新手菜鸟的人，只能忽略这些有利因素，简化计算模型，按受弯构件，静止土压力保守计算。其实地下室外墙最简单的操作方法就是用小虎工具箱这样的软件，方便快捷。但是我们要弄清楚基本的东西，避免成为蝴蝶效应那样的人。

外墙不外乎承受三种荷载，室外堆载（通常按10KN考虑)，土压力（静止土压力系数一般取0.5），水压力。其中土压力分为水位以上土压力和水位以下土压力。

1、在水位线处画一条水平线。    

2


、计算个个荷载

3、画出荷载图

4、按照底板处固结，顶板处交接，中间楼盖连续的边界条件画出计算简图,并求出图中问号处的荷载大小

至此，地下室外墙的受力情况想必都应该一清二楚了。

 5、接下来的事就是交给理正或者tssd等小软件，按连续梁求出相应截面的弯矩，然后用板单元,裂缝迎水面按0.2非迎水面按0.3和刚才求出的弯矩算出配筋即可。

6、最后有一点往往是众多新人所忽略的概念问题，即地下室外墙根部弯矩和地板边缘的弯矩要互相平衡，在配筋时要给予注意。

独立


基础


，同筏板一样，可以理解为卧置在土上的板，从规范的最小配筋率就可以看出，两种基础的最小配筋率都为0.15%。所以独立基础可以理解为双向伸臂板。所以说增加独基的高度不仅能更加满足冲切条件，也能有效的减少计算配筋。-----------------梦鸽-----------------

下图为一双柱独立基础简图，并从纯力学的角度分析双柱独立基础面筋配置问题。错误之处还望诸大神指正

 





为了简化计算假设地基反力是均匀的，并整体倒立过来。由此我们可以得到一连续支座且两端伸臂的计算简图。

 





众所周知，在均布荷载pj作用下悬臂杆的弯矩和两端固结的弯矩图如下所示。

 





如果双柱独立基础顶部不需配置钢筋，那么就需要上图跨中不出现弯矩。利用弯矩平衡和弯矩调幅原理（弯矩不仅仅能向跨中调幅，也能向上反调幅，详见郁彦《高层建筑结构概念设计》1.14节）。得到以下结果。

 





所以当双柱独立基础伸臂的长度L1≥1/2两柱距离L2时，基础顶部就不会出现弯矩，也就不需要配置面筋。当然这都是有一些前提假设条件的。


         

由于变形是连续的，所当配置面筋应该是整个顶面，而不是局限于柱宽范围。

我的问题来了，网上很多人说要在柱宽范围内做暗梁，我想不到其中的理由。由于网上关于双柱独立基础的资料很少，我也没有查到。但存在此种做法就有其存在的理由，只是我能力不够，没有理解。

网友讨论：

①计算原理可以简化成楼主所述的，工程上使用暗梁的我觉得是为了提高两柱的整体性。正如楼主计算时候所用的Pk，一般都是2F/A，包括PKPM计算时候，也是把两柱的内力平移叠加，然后进行计算的。所以在柱底增加梁柱间的暗梁，就是协调梁柱的变形增加整体性，这个才是你以上算法的前提。当然这是这是构造上的一定保障，没见到有相关的实验数据。

②


我个人理解啊：长宽比过大（例如大于2）时，会导致基底反力分布不均，沿长度方向向外侧减小，也就是8.2.13条的区域应力要偏大。其实再推广一下，可以理解为双柱基础向条形基础的进化

工程中经常会遇废桩的情况，往往就需要补桩。其实补桩很简单，规范就两条，也没有所谓的概念问题。但很多新手往往遇到这种突发情况会无从下手，不知所措。


        

不要怕，所谓的老鸟都是从菜鸟中被虐出来的，只要你喜欢结构设计这份工作，有所坚持，坚持在不断的学习过程中，终有一天你也会成为一个老鸟。就我本人而言，依旧是个菜鸟，二流本科毕业两年，就是因为有所坚持，才渐渐的初入门道,也仅仅达到初入门道的境界，所以我更加深刻的了解学习的重要性。最近一直想学有限元分析，可是投师无门，有没有悟性。但我相信，终有一天我能在有限元初入门道的

------------这次不割---------------

新《地基规范》最关键的一条8.5.5.2条，这条说明单桩在偏心荷载作用下，承载力会有20%的提高。补桩就是利用这一条的。以下都是以管桩为例，一般一个项目管桩只有一个直径，假设单桩承载力都为Ra。

1、单桩情况，就一种选择，补两根桩。

2、两桩情况。两桩常见会出现三种情况。


其一，一桩已施工，另一桩是废桩。

 





其二，就是当无法在第一种情况下补桩，则采用补两根桩的方法。

 





其三，第一根桩就是废桩，这个比较简单。

3、三桩情况。


  其一，第一根桩就是废桩。这个同样，旋转某个角度后可继续施工。

其二，第一根桩已施工，但第二根或第三根桩为废桩。






 







 

这个公式中正负号和对应的yi


比较容易弄错，要稍加注意。


总之牢牢把握在偏心荷载下，单桩承载力有20%的提高，或更多种桩数（例如三桩变四桩）这一根本原则。后面的N桩情况应该都会思路了。

最近一直忙的很悲剧，项目甲方三天两头变个花样，好在前两天总算取得进展。希望后面不要再变出花样，真是验证了那句“甲方虐我千百遍，我还要对甲方如初恋、、、”。剪力墙下桩基础一般都是多桩，所以在上部结构布置时就要稍微的考虑到布桩的情形，否则后期布桩会很痛苦的。尤其是桩间距的要求往往会比较难满足。所以就我个人，我是比较喜欢大开间剪力墙结构，这样往往可以做独立承台，而不需要做联合大承台。但现实的情况往往不如人意。

-------------------割掉甲方的那玩意-------------------------


   

0、布桩的大原则；地基规范8.5.3.4“布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。  


  

 1、新地基规范3.0.5.1条“在按单桩承载力确定桩数时，传至承台底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的标准组合；”

2、读取jccd标准组合下最大轴力。改变显示方式，让线荷载转化成集中荷载。并输出该文件，转换成cad文件。

3、计算每个墙肢下的合力。并根据单桩承载力确定每个墙肢下需要的桩数。（注意，这里读取的荷载并不包含承载自重和承台上面覆土重。）

4、根据桩数，桩间距(桩基规范表3.3.3），及承台构造（新地基规范8.5.17.1）的要求画出承台和承台的形心。

 







 





对于新地基规范8.5.17.1中“边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm”。个人认为该要求是针对小、中等直径桩。对于大直径桩，只需满足150mm的要求即可。

5、由理论力学公式Xc=∑AiXi/=∑Ai和Yc=∑AiYi/=∑Ai求出墙肢的形心。并按照墙肢的形心和承台的形心重合或者接近重合的原则布置承台。

其中4~5步骤可以由屠夫画桩神器一步完成。但是任何一个插件拿到手我们都应该检验一下，不能盲目相信插件和软件。下图就是由屠夫画桩插件自动生成的。

6、根据布置出来的结果，检查各承台间的桩间距是否满足规范要求。若满足就桩的布置就大功告成了。若不满足，调整承台的方向，让其满足。

如果还不满足，那需要做联合承台。


   

7、对于一个大承台上面有多片墙，那么该如何布置承台呢？以手算为主，jccd桩重心校核为辅。


    

由理论力学平行力系中心公式算出各墙肢合力的中心。可以先用屠夫画桩神器布置三桩承台确定每个墙肢的形心，再用此公式计算。这个公式也是我最近重舍理论力学才注意到的。由此可见三大力学每一个都很重要。

8、降布置好的桩导入jccd中，重心校核to桩重心

图明显桩重心校核，简单的判断就可以看出来是错误的。所以做工程不能盲目的相信软件，自己要有一定的判断。

将承台的中心和上面荷载的中心尽可能的重合，让每个桩尽可能的均匀受力。否则后面会出现不满足Q≤1.2Ra的情况。

9、对于这种联合大承台可以用jccd中筏板来模拟，用桩筏有限元计算，然后判断出每个桩的单桩承载力是否符合要求。即Qk≤Ra，且Qikmax≤1.2Ra。

尽信书不如无书，我只是给大家提供些思路和个人的一些观点。所以，恳请各位带着批判的眼光和自己的理解去看待以下内容。

时光流逝，白驹过隙。转眼间新年将至，在此祝贺各位同仁们新的一年里能有新的成就！

承台的破坏形态主要以冲切，剪切，弯曲和局部受压。根据工程界以往的破坏情况，首当其冲的是以冲切为主，剪切和弯曲次之，局部受压破坏则几乎没有发生过。所以我们要先根据冲切和剪切确定承台的厚度，其次是根据弯矩确定计算所需的钢筋，最后验算最小配筋率和局部受压，而这些主要的计算依据就是地基规范8.5.18~8.5.22条。在计算前我们要弄清一个概念，就是剪切是单面的破坏，而冲切是多面的破坏。除了单双桩承台外，多桩承台主要以冲切破坏为主，剪切破坏不起控制作用，所以承台的厚度需留有一定的富裕度。

对于柱下多桩承台相信给位同仁完全有能力解决，一般的小软件完全能够搞定。都说现在是个软件的时代，其实基本的概念和手算更为重要。相信很多参加工作的同仁都没有仔细研究那些小软件的计算书和计算过程。以至于变成墙下多桩承台就手无举措，只能完全盲目的依靠我们天朝设计神器了！-

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------------------割了去年------------------------

一、假定单桩反力为2200KN（标准值），桩径800。由于我们布桩时是依据单桩反力和上部荷载布置的。所以承台所受到的最大桩反力不会超过2200kn.我们按最不利计算，相应的轴力或剪力设计值就取1.25*2200=2750kn。（其中1.25是设计值与标准值转换系数，一般在1.25~1.3之间）。在计算时要将圆形桩按照面积等效原则换算成方形，可以参照地基规范8.5.18-3中c的注解即c=0.886d。


        

二、单桩承台








 

对于柱下单桩承台，完全是构造要求，简单的从感觉上来也能感觉出来，单桩承台没有任何的冲切、剪切和弯曲方面的趋势。从计算的角度来讲，这个承台完全是可以不需要的。就我个人一般经常取800或1000，主要是满足桩顶的钢筋锚固（101-3图集85页）要求。




   

三、两桩承台


      

桩基规范5.9.8条可知，两桩承台只有剪切破坏没有冲切破坏！








 

从下图可以看出，桩对承台不具有剪切和弯曲的趋势，所有各项指标均按深梁构造即可。

下面这张图图片上面一根桩对承台具有剪切和弯曲的趋势。需进行计算。

剪切计算：假设承台高度为2000,C30砼。由地基规范8.5.18.21






 

则βhsβftb0h0=0.808*1.4*1.43*1200*1880=3649kn》2250kn满足要求。（注：图片中圆桩转换方形的尺寸有误）

抗弯计算：由地基规范8.5.18.1






 







M=2750*0.6=1650kn/m

在由M弯矩计算出所需的钢筋面积，并验算最小配筋率即可！

四、三桩承台

冲切计算：由地基规范8.5.19.2.2）条得

底部角桩冲:

0.84*(2*1740+645)*tan30*0.942*1.43*1380=3719kn>2750kn满足，富余量较大，可尝试H=1400计算。

顶部角桩计算类似！这里有个小经验，就是验算桩的冲切只需验算离冲切面最远的那根桩即可。所以，顶部角桩肯定也能满足冲切。

抗弯计算：有地基规范8.5.18.2条

M=2750*2.4/3=2200KN/M2

最后根据弯矩计算所需的钢筋面积，并验算最小配筋率。

这个帖子讲得比较浅显，且三桩以上的承台没有介绍，主要的目的是为了让大家自己思考，只有自己想过了，思考过了，才是自己的东西。