基础
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基础设计值安全储备10%~20%
地基规6.3.7-2:填土压实系数取不小于0.94
荷载折减
覆土荷载施加
筏板保护层50(底) 20(面)
地勘报告
持力层土质、地基承载力特征值(地下室单桩竖向承载力特征值应取试验值扣除地下室深度范围内的桩侧阻力)、地基类型、基础建议砌筑标高
地质剖面图-确定基础埋置标高
饱和软土(粉土和砂土)在地震强度的作用下的液化判别 抗规4.3
地震不利地段判别,土抗震承载力调整系数(不一定是1.5)
最高水位、抗浮水位
场地类别、场地类型、覆盖层厚度、地面下平均剪切波速
是否存在软卧下卧层
地基基础设计等级
设计等级 | 建筑和地基类型(地基基础设计规范 3.0.1) |
---|---|
甲级 | 重要的工业与民用建筑物 30层以上的高层建筑 体型复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物 大面积的多层地下建筑物(如地下车库、商场、运动场等) 对地基变形有特殊要求的建筑物 复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡) 对原有工程影响较大的新建建筑物 场地和地基条件复杂的一般建筑物 位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程 开挖深度大于15m的基坑工程 周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程 |
乙级 | 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物 除甲级、丙级以外的基坑工程 |
丙级 | 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑; 次要的轻型建筑物非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小于5.0m的基坑工程 |
地基设计原则
承载力计算 | 甲级、乙级、丙级均需计算承载力 | << |
---|---|---|
变形验算 | 甲级、乙级 | 必须验算变形 |
^^ | 丙级 | 凡属《地基规》表3.0.3范围以外的情况都必须验算变形 在《地基规》表3.0.3中,但符合3.0.2第3款的5个条件之一的仍需验算变形 其余需要验算变形的情况 |
稳定性验算 | 经常受水平荷载的高层建筑、高耸结构和挡土墙等,建造在斜坡上的建筑物和构筑物 | << |
黏性土软硬状态的划分
状态 | 坚硬 | 硬塑 | 可塑 | 软塑 | 流塑 |
---|---|---|---|---|---|
液性指数IL | IL≤0 | 0L≤0.25 | 0.25L≤0.75 | 0.75L≤1.0 | IL>1.0 |
土按压缩模量分类
状态 | 特高压缩性 | 高压缩性 | 中高压缩性 | 中压缩性 | 中低压缩性 | 低压缩性 |
---|---|---|---|---|---|---|
Es(MPa) | Es≤2 | 2 | 4 | 7.5 | 11 | Es>15 |
基础概念
稳定岩石、碎石土>密实或中密砂>稍密黏性土>粉质黏土>回填土和淤泥质土
地基净反力 vs 地基反力
地基反力=地基净反力+底板自重及底板上荷载。
地基净反力:上部荷载传递压力,用于配筋,在计算基础配筋的时候因为基础及基础上覆土重对基础本身不产生有效的弯矩,所以有净反力的感念。配筋计算时候,应采用净反力,而不是全反力。
基础自重和基础上的土重
一般取混凝土与填土的综合容重为20,乘以基础底面积A与基底至覆土面高度h,用于计算基底压力
地下水位以下时,基础上的土重计算取浮重度
土的自重应力、基底压力、基底附加压力
基底附加压力:上部结构和基础引起的地基附加变形的压力,用于计算沉降
基底压力=上部荷载传递压力(净反力)+基础自重+土自重
基底附加压力=上部荷载传递压力(净反力)+基础自重=基底压力-土自重
具体参见章节《土的自重应力、基底压力、基底附加压力》
地基主要受力层
系指条形基础底面下深度为3b(b为基础底面宽度),独立基础下为1.5b,且厚度均不小于5m的范围(二层以下一般的民用建筑除外)
地基/基础计算汇总
计算项目 地基规3.0.5 | 计算内容 | 荷载组合 | 抗力限值 |
---|---|---|---|
地基承载力计算 | 确定基底面积、埋深、地基承载力、桩数 | 正常使用极限状态下的标准组合,基底压力 | 地基承载力特征值或单桩承载力特征值 |
地基变形计算 | 建筑物沉降 | 正常使用极限状态下的准永久组合,不考虑风和地震作用,基底附加压力 | 地基变形允许值 |
稳定性验算 | 挡土墙、边坡/地基稳定、基础抗浮 | 承载力极限状态下的基本组合,但分项系数取1,基底压力 | |
基础结构承载力计算 | 基础或承台高度、结构截面、结构内力、配筋及材料强度验算 | 承载力极限状态下的基本组合,净反力 | 材料强度的设计值 |
基础抗裂验算 | 基础裂缝宽度 | 正常使用极限状态下的标准组合,净反力 |
PKPM地下室信息
输入该项时,软件自动计算水土压力
同时,在基础建模-荷载组合-自定义荷载中可设置是否考虑把上部的水土压力工况叠加到基础的恒活工况中计算
人防荷载的计算:①在上部结构计算结构总体信息中勾选“计算人防荷载”
②基础建模参数设置中,选择人防荷载等级和底板等效静荷载
历史最低水位参与荷载组合:当历史最低水位高于基础底部时(海边)或进行抗浮设计才需要计算,水位为负值。
基本组合高水归并:不勾选
覆土计算:①对于筏板基础,在筏板布置里面设置覆土荷载(kN/m2)
②对于非筏板基础,在基础建模-参数设置中设置覆土厚度和覆土重度,覆土的计算是按公式:覆土重=(覆土厚度-基础厚度)×覆土重度
地基承载力计算参数:只对新布置的基础构件起作用,对已有构件承载力的修改应在 辅助工具-统一修改地基承载力中操作
地基梁默认不考虑地震构造要求
防水板:仅按防水要求设置,考虑地下水的浮力作用,不考虑地基土反力作用
零压力区:在竖向重力荷载与水平荷载标准值或竖向重力荷载代表值与多遇水平地震标准值共同作用下:高宽比大于4的高层建筑的基础底面不宜出现脱离区(零压力区);对其他建筑(包括多层建筑),基础底面与地基土之间出现脱离区的面积不应超过基础底面面积的15%。(抗规4.2.4)
承载力验算:传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应标准组合进行计算
抗震承载力调整:抗规4.2.3
基础建模
基础类型 | 上部计算时是否建基础层 | 基础梁标高 | 层高 |
---|---|---|---|
桩基 | 不组装 | 一般根据设备专业, 基础及基础梁面标高均低于室外地坪300mm | 基础顶到二层楼面 |
独基埋深小于1.2m | 不组装 | 无首层板一般取-0.04(考虑建筑面层) 有首层板局部需满足设备降板要求 | 基础顶到二层楼面可取到室外地坪以下600 |
独基埋深大于1.2m | 组装 | 负一层取基础顶到地梁顶 一层取地梁顶到二层楼面 |
基础选择
地面下5米内(无地下室)或底板底处土的地基承载力特征值(可考虑深宽修正)fa与结构总平均重度p=np0(p0为楼层平均重度,n为楼层数)之间关系对基础选型影响很大,一般规律如下:
若p≤0.3fa,可采用独立基础;
若0.3fa<p<0.5fa,可采用条形基础;
若0.5fa<p<0.8fa,可采用筏板基础;
若p>0.8fa,应采用桩基础或进行地基处理后采用筏板基础;
基础设计等级
设计等级 | 建筑和地基类型(地基规 3.0.1 ) |
---|---|
甲级 | 重要的工业与民用建筑物 30层以上的高层建筑 体型复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物 大面积的多层地下建筑物(如地下车库、商场、运动场等) 对地基变形有特殊要求的建筑物 复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡) 对原有工程影响较大的新建建筑物 场地和地基条件复杂的一般建筑物 位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程 开挖深度大于15m的基坑工程 周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程 |
乙级 | 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物(<30层一般高层) 除甲级、丙级以外的基坑工程 |
丙级 | 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑; 次要的轻型建筑物 非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小于5.0m的基坑工程 |
计算区别
3.0.2:甲、乙均要进行变形设计(包括沉降)。丙级满足表3.0.3中要求的可不作变形验算。
3.0.4:地基评价宜采用钻探取样、室内土工试验、触探、并结合其他原位测试方法进行。设计等级为甲级的建筑物应提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变性参数指标和触探资料;设计等级为乙级的建筑物应提供抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料;设计等级为丙级的建筑物应提供触探及必要的钻探和土工试验资料。
8.5.13:对于桩基础时,甲级均要进行沉降验算。条件差的乙级要进行沉降验算。该条的第2点桩基沉降不得超过建筑物的沉降允许值,并应符合本规范表5.3.4的规定。
8.5.6 条文解释:为保证桩基设计的可靠性,规定除设计等级为丙级的建筑物外,单桩竖向承载力特征值应采用竖向静载试验确定。设计等级为丙级的建筑物可根据静力触探或标准贯入试验方法确定单桩竖向承载力特征值。
基础最小埋深
地5.1.4:在抗震设防区,除岩石地基外,天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15;桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18。
高
覆土荷载
筏板基础:在布置时,单独输入荷载值
非筏板基础(独基、桩承台、条基):按 覆土重=(覆土厚度-基础厚度)X覆土重度,在总参数中定义
《室外排水设计规范》第3.3.6条:管顶最小覆土厚度,应根据外部荷载,管材强度和土的冰冻情况等条件,结合当地埋管经验确定。在车行道下,一般不宜小于0.7m。
砼设计抗渗等级
![砼设计抗渗等级]"一般按工程的埋置深度来确定防水混凝土的抗渗等级"
工程埋置深度(m) | 设计抗渗等级 |
---|---|
<10 | P6 |
10~20 | P8 |
20~30 | P10 |
30~40 | P12 |
地下室
嵌固端要求
为满足嵌固端要求,通常将剪力墙加长或加厚,对于桩基采用加厚较合适,对于筏基采用加长较合适
地下室设置的作用
①减少地基的附加应力和沉降量;
②有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性;
③减少上部结构的地震反应,对抗震有利;
④挡土墙的被动土压力和摩擦力限制了基础的摆动,使基础底板压力的分布趋于平缓。
构造措施
地下室墙板采用双层双向配筋,并应设置呈梅花形排列的拉结筋,拉结筋设置见详图8.2.4a(φ6@600梅花形布置),外墙迎水面采用4@150双向抗裂钢丝网片。顶板及底板上下层钢筋之间每隔1000加设置马凳筋14,马凳筋设置见详图8.2.4b。
沉降后浇带宜设在柱距三等分的中间范围
由框-剪结构和框架-核心筒结构的上部剪力墙(筒)延伸的地下室墙(筒),在楼板部位按上部楼层要求同样设暗梁。
由剪力墙结构上部墙延伸的地下室墙, 以及框架结构、框-剪结构和框架-核心筒结构仅在地下室设置的内外墙,在楼板部位均可不设置构造梁。
地下室剪力墙间距同样需满足高规8.1.8条规定
如有地下室但底板无防水要求时,地面可采用建筑地面做法,但基础底面至地下室地面之距宜不小于1m。
地下室顶板
普通地下室顶板板厚不宜小于160mm,当作为上部嵌固部位时应采用现浇梁板地下室顶板板厚不宜小于180mm;混凝土强度不宜小于C30且不应大于C40,采用双层双向配筋,配筋率满足抗规6.1.14条规定,不宜小于0.25%,当需防水时不宜小于250mm,且应采用防水混凝土,迎土面或迎水面的钢筋保护层不宜小于50mm且需设防水层
地下室顶板作为嵌固部位时,地下室顶板与室外地坪的高差宜小于本层层高的1/3,高差较大时,采取存在高差处的柱子箍筋加密,水平传力梁加腋等措施。
地下室人防设计参见《设计-人防设计-地下室顶板》章节
地下室侧壁设计(挡土墙)
挡墙转角处暗柱,仅转角处有梁搭过来时要加暗柱。
侧壁所受荷载
\1. 重力荷载 2. 土压力 3. 水压力 4. 土与侧壁的摩擦力
①室外地坪活荷载按5kN/m2(无车道)、10kN/m2(有车道)考虑,或考虑20t消防车的侧压力(应考虑土层厚度的扩散作用,不能直接按荷载规范取值)土的浮重度按11kN/m3考虑
②按抗浮水位考虑侧压力(也考虑雨水排放不畅
③按两跨连续板计算,下部嵌固在基础梁内,上部在首层板简支
④按偏压构件考虑,墙体裂缝控制在0.3mm以内 ;偏保守则按受弯构件考虑
⑤计算地下室外墙的侧压力时,按静止土压力计算,一般可取0.5,当地下室施工采用护坡桩时可采用0.3333。土压力引起的效应为永久荷载效应。
水土分算or水土合算
水土分算:分别计算土压力和水压力,以两者之和为总的侧压力。适用于砂土、粉性土和粉质黏土等渗透性较好的土层。(保守)
水土合算:用土的饱和重度和总应力抗剪强度指标计算侧压力。适用于不透水和弱透水的黏土、粉质黏土和粉土。
模型计算
地下室外墙本质上是竖向放置的板 , 地下室外墙底部一般与刚度很大的基础底板或基础梁相连 , 且底板普遍外伸 , 两侧的刚度之和要远大于墙体刚度 , 故可视为嵌固。 顶部支座根据上部剪力墙的有无略有不同 , 上部无剪力墙时 , 地下室外墙顶部仅与顶板相连 , 顶板的刚度一般略小于侧墙刚度 , 约束力较小 , 故顶端应按铰接考虑。(即顶部铰接,底部嵌固)
(1) 地下室无横墙(或扶壁柱)或 横墙间距大于层高 2 倍 或 设只设暗柱时 或 扶壁柱刚度不大时 , 左右支座的约束作用很小 , 地下室外墙可以按照下端嵌固、 上端铰支的单向板或连续梁计算 , 此种模型常见于地下车库。
(2) 地下室内横墙(或扶壁柱)较多且间距不大于层高 2 倍时 , 地下室外墙可以按照下端嵌固、 上端铰支的双向板计算 , 左右支座一般按照固结考虑。 此种模型常用于住宅的小开间外墙中。
混凝土墙参数及配筋
(1)墙体混凝土强度等级: 地下室外墙的混凝土强度等级不宜过高, 因强度等级高的混凝土水泥用量大,容易产生收缩裂缝,对外墙抗裂抗渗极其不利。砼强度等级宜采用C30,有利于控制裂缝。
外墙上部首层柱的混凝土强度即便为C60,因为柱在地下室已与外墙形成T形柱,可使柱的轴压比远小于限值要求,可按T形截面偏心受压计算配筋。
(2)混凝土保护层厚度: 钢筋保护层厚度对提高混凝土结构的耐久性、 抗渗性极为重要 , 足够的保护层厚度是结构尤其是地下结构避免钢筋锈蚀 , 保证结构安全的前提。 按〈地下工程防水技术规范〉 50108-2001-4.1.6 条, “迎水面钢筋保护层厚度不应小于 50mm。 ”为强制性条文。 设计院和审图公司通常按此控制。 另一方面外墙一般较厚, 且拆模早,养护困难, 为了避免开裂, 施工时一般在 50mm 厚保护层内附加Φ8@200 构造筋。
(3)墙厚及墙体钢筋选择:地下室外墙的厚度一般不应小于250mm。地下室外墙为控制混凝土收缩及温度影响产生裂缝,水平分布钢筋的间距不应大于150mm,配筋率宜取0.4%~0.5%(内外两侧均计入),在有附壁柱处应另增设直径8mm短钢筋,长度为柱宽加柱两侧各800mm,间距为150mm(在原有水平分布筋之间加此短筋)。坡道两侧挡墙配筋率0.6%
高规 12.2.5:高层建筑地下室外墙设计应满足水土压力及地面荷载侧压作用下承载力要求,其竖向和水平分布钢筋应双层双向布置,间距不宜大于150mm,配筋率不宜小于0.3%(双侧)。
(4)当有多层地下室外墙时, 各层墙厚度和配筋不相同, 墙的外侧竖向钢筋宜在距楼板 1/4~1/3 层高处接头, 内侧竖向钢筋可在楼板处接头。 墙外侧水平钢筋宜在内墙间中部接头, 内墙水平钢筋宜在内墙处接头。
(5)如侧壁下不设基础,即侧壁直接支撑在底板上,应注意底板的强度校核,保证传力的连续,防止开裂;如支撑侧壁的为厚度不是很大的防水板,建议在墙下设条基或把局部防水板加厚。一般情况下, 基础的厚度应不小于挡土墙的厚度 +50mm。
(6)对于地下室挡土墙则需要根据挡土墙的不同支承情况来确定挡土墙的合理配筋方式。
a. 当以顶板、 楼层及基础作为挡土墙的支承点时, 挡土墙的配筋方式不同于上部剪力墙, 采用水平钢筋在里侧, 竖向钢筋在外侧的布筋方式。此时当钢筋连接采用搭接时,外侧竖向钢筋搭接位置应距基础梁上皮1000mm以上;外侧水平钢筋搭接位置在跨中;内侧竖向、水平钢筋搭接位置在支座。
b.当以可作为支承的横墙等竖向构件作为挡土墙的支撑点时,挡土墙墙的配筋方式与上部剪力墙相同, 采用水平钢筋在外侧,竖向钢筋在内侧的布筋方式。(推荐,侧壁通常出现竖向裂缝)
(7)无上部剪力墙相连的地下室墙,一般为承受剪力而非偏心受拉或受压,因此纵横墙相交部位及门洞口可以不设置边缘构件,洞口边按构造加筋但可不设箍筋(人防地下室按《人民防空地下室设计规范》(GB50038—2005)要求)。
(8)刚性防水的施工后浇带处基础底板及地下室外墙宜采用附加柔性防水层;在基础施工期间需要降水的工程,沉降后浇带处基础底板及地下室外墙为了在沉降后浇带浇灌以前停止降水而设置附加抗水板。
(9)地下室挡土墙施工过程中, 往往会忽略墙转角位置水平钢筋的合理构造布置, 墙的转角位位置的水平钢筋虽然不作为主要受力钢筋计算, 但实际该位置的水平钢筋对转角处的抗裂作用是相当明显的, 为了较好的控制转角墙在其转角交接位不过分开裂,要求按16G101-1 P82图集中墙转角位水平钢筋锚固大样把水平钢筋伸至尽端再进行弯折。
(10)无上部结构柱相连的地下室外墙,如地下车库外墙,支承顶板梁处不宜设扶壁柱,因为扶壁柱使得此处墙为变截面,易产生收缩裂缝。不设附壁柱顶板梁在墙上按铰接考虑,此处墙无需设暗柱。
(11)对于独基、桩承台、筏板,地下室外墙上下部需设置暗梁,参见《结构笔记-暗梁》章节
计算模型
设置扶壁柱:双向板
设置暗柱:单向板
地下室外墙竖向钢筋与基础底板的连接
地下室外墙竖向钢筋与基础底板的连接,因为外墙厚度一般远小于基础底板,底板计算时在外墙端常按铰支座考虑,外墙在底板端计算时按固端,因此底板上下钢筋可伸至外墙外侧,在端部可不设弯钩(底板上钢筋锚入支座长度按 5d 就够),外墙外侧竖向钢筋在基础底板弯后的直段长度与底板下钢筋相连(按其搭接长度要求),按此构造底板端部实际已具有与外墙固端弯矩同值的承载力,工程设计时底板计算也可考虑此弯矩的有利影响(图 7-3)
当基础底板伸出外墙时,底板上筋及下筋端部也可不弯直钩。如果为构造可设置纵横构造筋,直径 12~16mm,间距 200mm(图 7-5)。
支承在地下室外墙上的大跨度梁
较大跨度的梁宜在支座处墙内设置扶壁柱或暗柱等措施
当梁端与外墙交接处不具备刚接条件时,梁跨中配筋应按梁端与外墙铰接进行内力和配筋计算
商业挡土设计
1)商业挡土高度不大于4.5米。
2)必须复核抗倾覆及整体抗滑移,注意整体抗滑移安全系数为1.3(注意只考虑恒载),尤其注意只有一层的商业及单跨的首层商业的整体抗滑移。
3)尽量不设计为单跨商业挡土,如必须设计,加设平行土推力方向的墙肢。
4)商业挡土时,注意挡土墙顶设计结构板(板板厚适当加厚),如因建筑预留楼梯洞口无法设计结构板时,要求尽量采用室外挡墙,如必须商业主体挡土,则挡墙侧剩余楼板板厚必须加厚。
5)挡墙顶无结构板挡墙计算处理:
5.1)挡墙顶设计卧梁,卧梁两侧尽量以竖向构件为支撑或设计悬挑梁,卧梁标高注意不影响建筑且注意能把水平力传递给主体结构,卧梁计算注意平面外抗弯及抗扭。挡墙按上下支撑设计。
5.2)在不影响建筑的情况下,垂直挡墙方向设计结构墙(作为挡墙的支撑),挡墙按下、左右三边支撑设计。
6)如商业不设计底板(常规做法),则挡墙底设计卧梁,挡墙按下端弹性、上端简支(上端有结构板)计算配筋,注意挡墙内侧竖向钢筋的计算结果;
7)如商业设计底板(综合楼根据地勘填土较厚,且项目部要求做底板的情况),则挡墙底不设计卧梁,挡墙按下端固结、上端简支(上端有结构板)计算配筋,注意底板需平衡挡墙的弯矩,如底板板厚同挡墙板厚,则底板垂直挡墙方向的底筋不小于挡墙外侧竖向钢筋。
8)挡墙计算时注意外侧保护层厚度取50mm,挡墙混凝土强度同结构柱,土压力系数取0.5,采用水土分算的方式(更保守),注意土压力为恒载,分项系数取1.35,配筋按裂缝配筋。
9)结构图上挡墙的配筋,外侧竖向钢筋计算较大时,建议尽量用小直筋钢筋通长,且注意附加钢筋的直径与通长筋的直径差别控制在两级以内,挡墙钢筋建议至少用12的直径。挡墙尽量平法表示,挡墙说明必须补充。
10)沿挡墙设计排水盲沟,垂直挡墙方向每10-15米设计排水盲沟,结构图在基础梁平面图中或有底板时在底板平面图中示意,且补充挡墙后背填土要求大样及填土顺序的大样示意。
11)整体结构计算时必须考虑土压力,建议土压力按活荷载输入模型计算(考虑主体完工后才填土),土压力的输入必须准确。
12)整体计算时注意分析结构的受力,对平行土推力方向有结构墙(挡墙、塔楼剪力墙)的注意单榀框架的受力。
13)桩基础计算必须考虑水平荷载作用,请仔细计算单桩能抗的水平力,经计算,1200的桩能承受的水平力一般不大于250KN,1000的桩能承受的水平力一般不大于180 KN。(按桩的实际情况仔细复核)
14)柱下独立基础:当柱下独立基础位于基础梁以下时,注意基础梁以下的竖向构件的抗剪,竖向构件截面加大,可以考虑加设垂直挡墙方向的结构墙。
15)基础梁:垂直挡墙方向的梁注意是压弯构件,临近挡墙的截面尺寸不要太小,截面宽度建议至少300宽。
主裙楼
偏心距的要求
《地基规范》 8.4.2 条和《高规》 12.1.5 条规定了筏形基础平面形心与上部结构竖向永久荷载重心不重合时,要求偏心距 e≤0.1W/A,并指出:此要求针对单幢建筑物,裙房与主楼可分开考虑,对低压缩性地基或端承桩基的基础可适当放宽偏心距的限制。
主裙楼的地基承载力深度修正时基础埋置深度的取值
地基规 5.2.4:当裙房与主楼连为一体的结构, 对于主楼结构地基承载力的深度修正,宜将基础底面以上范围内的荷载,按基础两侧的超载考虑,当超载宽度大于基础宽度两倍时,可将超载折算成土层厚度作为基础埋深,基础两侧超载不等时,取小值。也就是当多、高层主楼周围为连成一体的筏形基础的裙房(或仅有地下停车库)时,基础埋置深度,可取裙房基础底面以上所有竖向荷载(不计活载)标准值(仅有地下停车库时应包括顶板以上填土及地面重) F(kN/m2)与土的重度 γ(kN/m3)之比,即 d′=F/(γ m) (即裙楼埋置深度不能从室外地面算起)
沉降缝的设置
当高层建筑与裙房之间设置沉降缝时,高层建筑之基础埋深应大于裙房之基础埋深不少于2m
后浇带的设置
地基规 8.4.20:当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时,宜在裙房一侧设置用于控制沉降差的后浇带,当沉降实测值和计算确定的后期沉降差满足设计要求后,方可进行后浇带混凝土浇筑。当高层建筑基础面积满足地基承载力和变形要求时,后浇带宜设在与高层建筑相邻裙房的第一跨内。
后浇带宜设置在相邻跨的跨中1/3部位,带宽800mm左右,带内钢筋可连通,混凝土后浇,后浇混凝土应采用强度等级高一级的无收缩混凝土。
抗浮设计
多、高层主楼基础与裙房满堂地下室或地下车库连接整体,均采用桩基时,抗浮可采用抗拔桩方法;多、高层主楼采用天然地基预估有若干沉降量时,裙房或地下车库抗浮宜采用压重(采用素混凝土,重度不小于30kN/m3 钢渣混凝土或砂石料)方法,不宜采用抗浮桩或抗浮锚杆,否则必将加大其与多、高层主楼之间的差异沉降。
变刚度调平设计
采用“强化主体,弱化裙房”的原则进行设计:
(1)主楼尽量使用轻质材料,比如轻骨料混凝土、钢结构、现浇混凝土空心板等;
(2)主楼采用复合地基,裙房采用天然地基;
(3)主楼采用桩筏或桩承台基础,裙房采用筏板基础;
(4)主楼采用筏板基础,裙房采用独立地基防水板或条形基础;
(5)采用大底盘变厚度筏基,沉降后浇带设在距主楼边柱的第一跨或第二跨的1/3跨内;
(6)主楼桩筏板采用长桩、密桩、粗桩,裙房桩筏板采用疏桩、短桩、细桩。(不等桩长或不等桩距)
变刚度调平设计的优点:
(1)减小核心筒冲切力,降低承台整体弯矩
(2)优化承台设计,降低造价
(3)减小地基差异变形,降低上部结构刚度次应力,提高耐久性
(4)合理发挥桩土共同作用
不均匀布桩方式
柱下集中布桩:先按承台桩方式布桩,选择<承台删除时保留桩布置>,再删除承台布置筏板。
墙下集中布桩:先布置地梁,采用梁下布桩,再删除地梁布置筏板(带桩平筏板);或保留地梁布置筏板(带桩梁筏板)
当估计沉降差较大时,可采用一端刚接,一端铰接的做法
减少高层主楼基础沉降的措施
1)地基持力层应选择压缩性较低的土层,其厚度不宜小于 4m,并且无软弱下卧层;
2)适当扩大基础底面面积,以减小其压应力;
3)当地基持力层为压缩性较高的土层时,可采取高层主楼基础为桩基础或复合地基、裙房为天然地基的方法,或高层主楼与裙房采用不同直径、长度的桩基础,以减少沉降差。
使裙房基础沉降量接近主楼基础沉降值的措施
1)裙房基础埋置在与高层主楼基础不同的土层,使裙房基底持力层土的压缩性大于高层主楼基底持力层土的压缩性;
2)裙房采用天然地基,高层主楼采用桩基础或复合地基;
3)裙房基础应尽可能减小基础底面面积,不宜采用满堂基础,以柱下单独基础或条形基础为宜,并考虑主楼基底压力的影响。
4)当裙房地下室需要有防水时,地面可采用抗水板做法,柱基之间设梁支承抗水板或无梁平板,在抗水板下铺设一定厚度的易压缩材料,如泡沫聚苯板或干焦碴等,使之避免因柱基或条形梁基础沉降时抗水板成为满堂底板。易压缩材料的厚度可根据基础最终沉降值估计。抗水板上皮至基底的距离宜不小于 1m,抗水板下原有土层不应夯实处理,压缩性低的土层可刨松 200mm。
主裙楼埋深差异较大的情况
独立基础
单柱独基不配上部钢筋,双柱独基
基底压力决定独基大小,冲切决定独基厚度
设计步骤
①→输入总参数、地基承载力计算参数(覆土荷载的施加)
②→设置独基自动布置参数(见下 构造要求)
基础高度:锥形基础的边缘高度不宜小于200mm,且两个方向的坡度不宜大于1:3;阶梯形基础的每阶高度,宜为300mm~500mm。最小高度≥200mm (地基规 8.2.1)
地基规 8.2.2-3:当基础高度小于la(laE)时,纵向受力钢筋的锚固总长度除符合上述要求外,其最小直锚段的长度不应小于20d,弯折段的长度不应小于150mm。则基础高度不小于 D柱筋*20+40保护层+2*D基础钢筋
16G101-3 P66:纵向受力钢筋锚固垂直段长度应≥0.6Labe,弯折长度15d
阶形基础阶数:高度小于600mm时,1阶;600≤高度<900,2阶;高度≥900mm,3阶拉梁:带拉梁的独立基础,应先布置拉梁
构造要求:地基 8.2.1-8.2.6
\1. 单独基础300~500一阶,锥形大于等于200,顶面坡度不宜大于1:3
\2. 矩形长边不宜大于短边的两倍,当必须大于2时,应设计成带地梁的基础
\3. 当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2.5m时,底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍,并宜交错布置。
\4. 注明后浇带(位置,起止层数),伸缩还是沉降
\5. 浅基础基底不在同一深度时应放阶,有高差时注意相邻基础1:2放坡是否可行
③→设置材料
④→布置基础(优先布置单柱独基,当出现重叠情况时,采用双柱独基,按【恒+活的合力作用点】生成)
⑤→承载力验算要点:(1)承载力验算要求各标准组合的平均压力值小于修正后的承载力特征值、最大压力值小于修正后的承载力特征值的1.2倍;(2)荷载组合里面需自行设置 是否考虑地震荷载标准值 (参考抗规4.2.1);(3)零压力区校验(自行判断):高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现脱离区(零应力区);其他建筑,基础底面与地基土之间脱离区(零应力区)面积不应超过基础底面面积的15%(参考抗规4.2.4 高12.1.7)主楼与裙房相连且采用天然地基,除应符合本规范第4.2.4条的规定外,在多遇地震作用下主楼基础底面不宜出现零应力区(抗6.1.13)(朱建2.3.9:对设置单独基础或联合基础的多层建筑,可适当放宽按地震作用效应标准组合计算的基底零压力区面积的限制,一般情况下可限制基底零压力区面积不超过30%,确有依据时,可放宽至不超过50%)(4)当基础混凝土强度小于柱强度时验算局部抗压
⑥→配筋:采用基本组合内力,计算配筋,并验算冲切、剪切和局压(当基础砼强度低于柱砼强度时)(参考地基规范8.2.12、8.2.7、8.2.8、8.2.9,混规6.6.1、6.6.2)
独立基础最小配筋率不应小于 0.15%,独立基础不必计算裂缝,独立基础的高度应确保冲切验算,且计算配筋率不小于最小配筋率。
钢筋混凝土独立基础、柱下条形基础、十字交叉条形基础翼板、梁板式筏板基础底板受力钢筋的最小配筋率不应小于0.15%
当独立基础底板长度≥2500时,除外侧钢筋外,底板配筋长度可取相应方向底板长度的0.9倍,交错放置。当非对称独立基础底板长度≥2500,但该基础某侧从柱中心至基础底板边缘的距离<1250时,钢筋在该侧不应减短。
沉降:软件依据地基规范5.3.5的分层总和法用准永久组合荷载计算独基沉降,需自行判断是否符合规范表5.3.4规定
⑦→承载力不满足要求:增大独立基础的底面尺寸
冲切抗剪不满足:增大独立基础的厚度
局压不满足:提高基础混凝土强度等级或设置钢筋网片
独基尺寸过大:修改零压力区 或 调整独基位置为荷载中心
高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现脱离区(零应力区);其他建筑,基础底面与地基土之间脱离区(零应力区)面积不应超过基础底面面积的15%(参考抗规4.2.4)
双柱联合基础之间暗梁
当柱间距离大于2倍 基础边到柱中心的距离时,跨中出现负弯矩,联合基础顶部受拉,此时应设置暗梁或顶部附加钢筋。
计算参见《设计-暗梁》章节
基础拉梁(连系梁)
带拉梁的独立基础,应先布置拉梁
规范规定:地基规范8.5.23条、桩基规范4.2.6条、抗震规范6.1.11
宽度不小于250(一般取1/2h),高度取连系基础中心距的1/10~1/15,且不宜小于400mm
配筋(经验)
配筋率不宜小于0.25%,梁上下钢筋宜全跨贯通
抬墙梁宜按转换梁构造和计算要求进行配筋(配筋率、箍筋、腰筋、锚固长度等要说明)
独基拉梁(200宽墙)尺寸优先 200x400
拉梁位置
1、柱底位置布置连系梁:拉梁布置在柱根,梁底标高与柱底标高平齐,多用于独立基础
2、基础间布置连系梁:拉墙布置在基础顶,梁顶标高与基础顶标高平齐,多用于桩承台基础
基础梁高度,基础梁底应高出柱下独立基础底50mm;基础梁底应高出柱下大直径桩帽或承台底100mm;基础梁底应高出柱下小直径桩帽或承台底50mm。
基础间设置连系梁的作用
\1. 承台作为上部结构的嵌固,须有抗水平变位和转动能力,对于单桩承台的双向和两桩承台的短向,应有足够的抗弯刚度,所以需设置连系梁,抵抗柱脚弯矩,系数0.3。
\2. 有抗震设防时,加强独基和桩基的水平面内整体性,有利于基础的受力性能。
\3. 调节基础间的不均匀沉降。
\4. 作为底层填充墙的托梁。
拉梁建模:
1、上部结构中用单独一层普通梁(适用于柱底和基础底高差较大不会出现明显短柱的情况,未考虑土对地下部分的约束作用,偏安全);
2、基础模型中建立拉梁,则建模要点如下:
①拉梁承担的墙梁附加荷载应在拉梁建模布置时施加,不能在墙梁附加荷载中添加
②拉梁设计扭矩折减系数可以在计算选项-高级选项-拉梁设计中设置,一般可设为0.4
基础间连系梁的计算及构造
\1. 连系梁截面高度,可取基础中心距的1/10~1/15,截面尺寸不小于250x400,可取柱剪力按受压构件确定其截面,当其上有填充墙时,可同楼盖一样,由合理配筋率确定。
\2. 连系梁计算跨度,可取相邻承台的同一轴线上的边桩间距离及净跨1.05倍的较大值。
\3. 连系梁承受基础间的拉压力,按轴心受拉受压构件计算,拉压力取柱剪力绝对值,地震区也可近似取柱轴力的1/10。
\4. 连系梁作为托墙梁且参与分配柱脚弯矩时,按拉弯和压弯构件计算,对于单桩承台和两桩承台的短向,弯矩全部由连系梁承受。对于多桩承台及独立基础,考虑到弯矩分配的不确定性,不建议连系梁参与弯矩分配。
\5. 除按简支梁计算的托梁按简支梁锚固外,其他梁上下纵筋不小于2C12,梁纵筋按受拉锚固锚入承台内,同一轴线上通长配置,当连系梁作为主受力构件,如平衡柱底弯矩,协调地震时各基础的变形,使基础能共同协调工作,这时,纵筋是贯通承台,并配置箍筋,纵筋的连接位置也应根据弯矩的不同而采取相应的措施,确保承载力包络大于设计内力包络。
独基 / 桩基+防水板
独基无需考虑防水板自重,防水板自重通过板下土承担
验算冲切时同时考虑水浮力对防水板和独基作用
水浮力的基本组合系数应改为 1.4
地下防水规4.1.7:防水板最小厚度为250mm
防水板配筋率0.2
三种算法:
一、手算,用等代框架法划分跨中板带和柱下板带。
按经验系数计算法计算出总弯矩设计值,然后再用分配值法根据各板带的种类及所在跨的位置计算出各自的弯矩,大家都知道有弯矩就可以算配筋了,然后防水板的配筋就出来了。可以选取不同的防水板厚来算配筋然后取优值。想了解详细的计算方法可以详朱总的书《建筑结构设计问答及分析》(第二版)340页,这种方法很简单可以手算,但是计算方法比较原始,假设有牵强太多,精度不是很高,在历史上应该是一种不错的方法,但是现在计算软件精度越来越高,所以估计手算已经退出历史舞台,也许某些院的老工程师故作高深时会用这种方法吧。
二、第二种用复杂楼板计算程序,也就是我们通常所说的SLABCAD。
是PKPM结构版块下的一个模块,一般的学习版狗都能用该模块。用SLABCAD计算时,要建100X100的虚梁,将楼板指定成弹性板6,因为这种楼板没有实际的框架梁(只有虚梁导荷),就要真实反应板平面内和平面外的刚度,这也是要将板定义为弹性板6的原因。算防水板时因为采用的倒置的无梁楼盖模型,所以在设计参数定义时要注意保护层这些细部的指定,这时面板指的是防水板底,先是在SATWE里进行三维整体计算,然后进入SLABCAD版块进行计算,这里也能输出弯矩和配筋,我一般是读弯矩,注意哪些是临水面,哪些部位是由强度控制,哪些部位是由裂缝控制,然找个插件再算配筋。由于这种方法,可以设置柱帽能较好的模拟独基,我一般都用这种方法计算,也是我推荐的方法。
三、第三种在JCCAD里用筏板模拟防水板进行计算,然后进入桩筏筏板有限元计算。
先在JCCAD人机交互输入,然后进入桩筏筏板有限元计算子项,这种方法要注意独立基础下面基床系数和防水板下基床系数的区别,由于防水板是自承重,基本上不受土反力,严格说土反力只是防水板的自重,防水板下的基床系数直接填0,剩下的就是看计算结果了,仍然要注意哪些部位是由强度控制,哪些部位是由裂缝控制,进行分别控制计算。
设计步骤
在JCCAD人机交互菜单里按无防水板情况生成独基
→ 输入筏板
→将独基和筏板导至JCCAD桩筏筏板有限元模块
→ 设定抗浮水位
→划分单元网格
→ 检查筏板标高板厚,修改防水板荷载(分两种情况)、标高及基床系数(为0,即土对板没有反力作用,下柱墩和防水板区域的基床系数都为0)
→ 计算并查看结果,抗浮防水板配筋率0.2
→当独基内力由水浮力控制时,应补充冲切计算
两种情况:
(1)1.4水浮力小于1.0板自重及其上荷载
上部结构荷载由独基承担,板自重及其上荷载由土承担,防水板自重及荷载修改为0(或增加与自重相反的板面恒载,使得自重不传递给独立基础)(1.9版本YJK可选择“模拟防水板的筏板按按自承重设计”),注意:独基部分板厚和机床系数需调整,且需加上独基自重及其上荷载
(2)水浮力大于板自重及其上荷载
上部结构荷载由独基承担,板自重及其上荷载由土承担,修改防水板板底标高为等效标高(算法参见《一注例题-防水板板底标高等效》章节),防水板自重及荷载修改为0(已等效,可增加与自重相反的板面恒载,使得自重不传递给独立基础), 注意:独基部分板厚和基床系数需调整,且需加上独基自重及其上荷载。
抗浮设计
地基规 5.4.3:建筑物自重及压重之和Gk大于浮力Gk的1.05倍。
抗浮验算时,地界边水浮力只计算地界范围内,地界范围外不计算
筏板计算通常不考虑水浮力影响,防水板要考虑水浮力影响
独基+防水板基础形式适用于抗浮水位较低,地基承载力较高且沉降不大的建筑,应重视防水板下软垫层的设置措施,避免产生防水板变筏板的情况。
当抗浮水位较高时,应与变厚度筏板作经济性对比,采取合理的基础形式。
当抗浮水位很高,采用桩筏基础时,可以适当考虑地下水浮力对基础的有利影响。
基本概念
历史最低水位:简称低水,性质为永久荷载,起抵消恒载减少桩土反力的有利作用
历史最高水位:简称高水,性质为可变荷载,要考虑其内力、抗浮的不利作用
抗浮水位的确定方法
(1)地下室施工及使用期间可能遇到的最高水位; (2)当有地下水位观测资料时,可采用历史最高地下水位或近3~5年最高地下水位或取室外地平面标高,预测和推定抗浮设防水位; (3)当没有地下水长期观测资料时,可采用公式“勘察期间实测地下水位”+“地下水季节变化幅度”+“意外补给可能带来的地下水升高值”预测和推定抗浮设防水位; (4)对于按照上述方法确定的抗浮水位,进行专题专家讨论会,给出最经济合理的抗浮水位; (5)由设计单位结合结构及地下室使用要求最终确定抗浮水位。
抗浮设计常用的方法
(1)自重平衡法,即:采用回填土、石或混凝土(或重度≥30kN/m3 的钢渣混凝土)等手段,来平衡地下水浮力;
(2)抗力平衡法,即:设置抗拔锚杆或抗拔桩,来消除或部分消除地下水浮力对结构的影响;
(3)浮力消除法,即:采取疏、排水措施,使地下水位保持在预定的标高之下,减小或消除地下水对建筑(构筑)物的浮力,从而达到建筑(构筑)物抗浮的目的;
采用浮力消除法的相关问题:(1)地下室底板宜位于弱透水层;(2)地下室四周及底板下应设置截水盲沟,并在适当位置设置集水井及排水设备;(3)设置排水盲沟,应具有成熟的地方经验,必要时应进行相关的水工试验。应采取确保盲沟不淤塞的技术措施(如设置砂砾反滤层,铺设土工布等),并加以定期监测和维护,保证排水系统的有效运转。
(4)综合设计方法,即:根据工程需要采用上述两种或多种抗浮设计方法,采取综合处理措施,实现建筑(构筑)物的抗浮。
地下室抗浮常见措施
注意部位:设备房(电房、水泵房因净高要求覆土减少)、采光井、楼梯、坡道处
A、设备房处梁上反,板底平梁底(尽量不减少上面覆土),顶板做厚,但请注意保证设备房的净高要求;
B、采光井及楼梯范围,加厚周边顶板板、降低周边板增加覆土;
C、坡道处,降低坡道底板,填土,上面再做建筑坡道做法(混凝土+钢筋);
D、地下室上有商业的情况,商业一层板往地下室顶板做再覆土。
水浮力组合系数
当抗浮水位高于(含等于)室外地坪时,水浮力为主要可变荷载效应来控制的组合,分项系数宜取1.30,抗力(板、覆土自重)的荷载系数取1.0
当抗浮水位低于室外地坪时,分项系数取1.5,抗力的荷载系数为1.0
桩抗拔刚度
(1)嵌岩锚杆:按拉杆的刚度计算公式,即:(E·A/L)·折减系数,折减系数据施工是否采用预拉措施考虑,若有预拉措施则可取较大值。
(2)抗拔承载力特征值/允许位移,允许位移一般取为10mm,所以桩抗拉刚度取值为100倍的抗拔承载力特征值(kN/m)。
抗拉锚杆设计步骤
(1)确定单锚杆承载力,选择复合桩基类型
(2)根据【基础沉降-三维位移】中的上抬区,确定设置锚杆的区域
(3)根据【上部荷载-围区统计】确定锚杆数,标准组合(1.3水浮力-1.0上部荷载)/ 锚杆承载力 = 最小锚杆数,注意适当放大数量,先均匀布置
(4)设定好锚杆抗拔刚度后,进行非线性抗浮计算后,根据抗拔承载力、筏板配筋、三维位移验算结果优化锚杆布置(锚杆拉力小则去掉)。
筏板基础
筏板厚度与柱网间距、楼层数量关系最大。柱网越大、楼层数越多,筏板厚度越大。工程设计中可先按 50mm 每层估算一个筏板厚度(8m柱网)。
施加覆土荷载(如存在地下室则无覆土荷载),通常不考虑水浮力的有利影响
用 JCCAD 进行筏板有限元计算分析( 三角形网格不宜小于30°,不应小于15°),计算时一般采用弹性地基梁板模型(且考虑上部结构刚度),基床系数可根据筏板下土按 JCCAD 说明书推荐值的低值采用,且应考虑上部结构刚度作用。
筏板厚度应确保 80%筏板面积的计算配筋为构造配筋(0.15%的配筋率),仅局部需另加钢筋,否则应加厚筏板厚度(一般为1.3~1.5倍)
沉降试算,定义板底基床系数
抗冲切验算,宜使得冲切安全系数为 1.2-1.5 为宜,局部竖向构件处冲切不满足规范要求时可采用局部加厚筏板或设置柱墩(不够时加大柱墩)等措施处理。
抗剪切验算,查看剪应力等值线图找到剪应力最大值及剪力集中区域,拉一条受剪面验算受剪
重心校核(准永久组合,地基规 8.4.2)
高层结构筏板一般无需验算裂缝(筏板下土对筏板的摩擦约束作用),多层结构的筏板一般需要验算裂缝
筏板冲切
柱对筏板冲切
柱帽对筏板冲切
内筒对筏板冲切
带缝处剪力墙底部的筏板应验算冲切承载力
电梯井或内筒等剪力墙集中处
一字墙通常需要验算冲切
框架或框剪结构的框架柱
筏板大小、埋置深度
一般从竖向构件边外走1~2m且≤筏板厚度,宜≤2000mm
平板式筏基板厚最小不应小于500mm(地基规8.4.7)
埋置深度参照高规12.1.8天然地基,取房屋高度的1/15
构造要求:地基规 8.4.2 8.4.4(砼等级≥C30) 8.4.6(板厚冲切承载力) 高规 12.1.6 12.1.7 资料P204
筏板混凝土强度等级一般为 C30、C35,最大为 C40.
垫层厚度一般为 100mm,软土地基垫层厚度为150mm。有垫层时钢筋保护层的厚度应≥40mm,当为防渗混凝土时应≥50mm。
筏板厚度一般较大,为了混凝土浇捣方便,筏板钢筋间距一般为 200-400mm,优先采用300mm,局部另加钢筋间距也为 300mm。当筏板下土承载力特征值大于 180Kpa 时,筏板均不必按混凝土结构设计规范计算裂缝。
平板式筏基柱下板带和跨中板带的底部支座钢筋应有不少于1/3贯通全跨,顶部钢筋应按计算配筋全部连通,上下贯通钢筋的配筋率不应小于0.15%(地基规 8.4.16)
筏形基础应采用双向钢筋网片分别配置在板的顶面和底面,受力钢筋直径不宜小于12mm,钢筋间距不宜小于150mm,也不宜大于300mm。(高规 12.3.6)
地基规8.4.10:当筏板的厚度大于2000mm时,宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm、间距不大于300mm的双向钢筋网。(厚筏板的混凝土采用“分层、放坡、连续浇筑、一次到顶”的新施工方法,有效地控制混凝土水化热和收缩裂缝,厚板中部已没有设钢筋网的必要,既节省了钢筋又加快了施工进度。)
地基类型:对于平筏或者梁筏基础,无需考虑土分担荷载;对于桩筏和平筏混合联合基础,需考虑桩土共同分担荷载
砼模量折减系数:0.85
板元弯矩取节点最大值:勾选后偏安全,如配筋过大,则可不勾选减小配筋
板元变厚度区域的边界弯矩磨平处理:如变厚度区域的薄板配筋过大,可以勾选
锚杆:在基础建模-桩-定义布置中定义
零压力区校验(自行判断):高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现脱离区(零应力区);其他建筑,基础底面与地基土之间脱离区(零应力区)面积不应超过基础底面面积的15%(参考抗规4.2.4)。如出现了零压力区,需在荷载组合表中将分析方法修改为非线性,避免出现土受拉的不合理现象。
沉降计算参数:选择迭代计算
JGJ6-2011 5.1.5:下列桩筏与桩箱基础应进行沉降计算:
1 地基基础设计等级为甲级的非嵌岩桩和桩端为非深厚坚硬土层的桩筏、桩箱基础;
2 地基基础设计等级为乙级的体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱下卧层的桩筏、桩箱基础;
3 摩擦型桩的桩筏、桩箱基础。
回弹再压缩:基础埋深超过5m时勾选
抗浮设计:荷载组合为非线性,不勾选基本组合高水归并
重心校核:地基规8.4.2、高规12.1.6:规定在准永久组合下,偏心距宜符合 e≤0.1W/A
电梯井坑、集水坑
当基础底板的电梯井坑、集水坑的周边有钢筋混凝土墙时,这些墙已是底板的支座,底板上部钢筋没有必要沿坑边下弯, 只需伸入墙内至对边, 而墙的竖向筋应伸至坑底,沿坑边的水平分布筋可与墙的相同。
当基础底板的电梯井坑、集水坑的周边或一侧无钢筋混凝土墙时,底板上部钢筋在坑边应下弯,并与坑底上部钢筋相互搭接,且满足塔接长度要求;底板下部钢筋与坑底下部的弯折钢筋也应按搭接,且满足搭接长度要求。
电梯井坑、集水坑的周边有墙或沿一方向两边有墙时,坑底板厚度按支承情况满足冲切和剪切承载力后可小于基础底板厚度,因为坑底板跨度远小于基础底板跨度,减小坑底板厚度有利于节省土方及混凝土用量。
筏板局部加厚
柱墩:地基规范8.4.7条规定当筏板受冲切承载力不满足时,可以设置柱墩
对于带地下室的筏板基础,一般情况下建议做下柱墩,这样可以节省做上柱墩时需要二次回填土的问题,而且也可以减少土方开挖量,减小抗拔桩等。当然,对于需要较多地沟的设备用房,还是建议有二次回填土,方便二次做地沟,增加设备布置的灵活性。
对于无地下室的筏板基础,一般建议做成上柱墩,可以节省钢筋及混凝土用量。
刚柔柱墩选择问题(刚性柱墩:柱墩高>柱边与柱墩边距):对于带地下室的筏板基础,为了减少挖深和降低抗拔费用,并最大程度的利用柱墩减小筏板配筋,一般不建议做成刚性柱墩(有特殊回填土需要的上柱墩例外)。
柱帽的设计
当地下室地面有架空层或垫层时可采用往底板上置柱帽形式(节省材料),但柱帽上皮距地面宜≥100mm; 地下室地面无架空层或填层时,可采用底板下置柱帽形式
梁板式筏板
→对网格进行延伸,一般从竖向构件边外走1~2m且不小于筏板厚度,宜≤2000mm
→定义筏板
→定义基础梁(筏板肋梁)
→定义筏板荷载(覆土)
桩筏基础
→生成筏板,工程设计中可按 40mm 每层估算一个筏板厚度
→布非承台桩,注意桩间距,采用恒+活标准组合荷载
→修改桩长
→施加覆土荷载
→验算柱冲切
→重心校核
→网格划分依据:布置构件的网格线及桩位
→桩刚度定义
→沉降试算,定义板底基床系数,一般不考虑土承担上部结构荷载,基床系数取为0
桩筏+抗拔锚杆
选择复合桩基类型
桩筏基础+抗拔桩(抗拔与抗压双向)
选择天然地基、常规桩基类型
条形基础/地基梁
①→截面选择:柱下条形基础梁的高度宜为柱距的1/4~1/8。翼板厚度不应小于200mm。当翼板厚度大于250mm时,宜采用变厚度翼板,其顶面坡度宜小于或等于1:3。(地基规8.3.1)
基础梁宽度宜做宽一点,主要承受剪力影响
基础梁延伸:条形基础的端部宜向外伸出,其长度宜为第一跨距的 1/4 倍。在网格-延伸生成新网格,再布置基础梁
②→承载力验算要点:(1)承载力验算要求各标准组合的平均压力值小于修正后的承载力特征值、最大压力值小于修正后的承载力特征值的1.2倍;(2)荷载组合里面需自行设置 是否考虑地震荷载标准值 (参考抗规4.2.1);(3)当基础混凝土强度小于柱强度时验算局部抗压
在基础计算高级选项中选择“倒T形地基梁底筋面积按腹板、翼缘分别输出”
当反力大于地基承载力时,需返回修改基础梁翼缘宽度
条基布桩(梁式承台基础)
通常适用于砖混结构,采用桩筏有限元计算
→布置基础梁、梁下布桩
→修改桩长
→重心校核
→网格划分依据:布置构件的网格线及桩位
→桩刚度定义
→沉降试算,定义板底基床系数
构造要求:地基规 8.5.17
桩 承台基础
桩型选择
最常用的桩基础类型为预应力混凝土管桩、泥浆护壁灌注桩、旋挖成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩。
(1)预应力混凝土管桩不宜用于有孤石或较多碎石土的土层,也不宜用于持力层岩面倾斜或无强风化岩层的情况(无法进入中风化岩层),一般主要用于层数不大于 30 层的建筑中,桩径一般为300-600,其中以直径 400、500 应用最多,长径比不宜大于80;7度及以下抗震设防、房屋高度小于100m且没有影响沉桩的障碍物和坚硬夹层时,一般优先选择PHC预应力管桩。多层砖混及柱轴力较小的框架可选用AZH20~30预制钢筋混凝土方桩,如工期紧张也可采用PHC400管桩或更小。
(2)泥浆护壁灌注桩江湖称为万能桩,施工方便,造价低,应用范围最广,但其施工现场泥浆量最多,外运渣土量大,对周边环境影响很大,因此,难以在大城市市中心应用,桩径一般为 600-1200,其中以 600-800 应用最多;
(3)旋挖成孔灌注桩对环境影响较小,造价较高,主要用于对环境要求较高的区域,深度不应超过 60 米,且要求穿越的土层不能有淤泥等极软土。桩径一般为 800-1200mm,最常用的桩径一般为 800、1000mm。
(4)人工挖孔桩施工方便快捷,造价较低,人工挖孔桩易发生人生安全事故,不得用于含有淤泥、粉土、砂土的土层,否则很容易塌孔出安全问题。桩径一般为 1000-3000mm(广州地区桩径不小于 1200mm)。
(5)房屋高度大于100m、8度及以上或其他无法使用PHC管桩时,可采用直径600以上的灌注桩,如人工挖孔桩、钻孔桩。
(6)抗拔桩选用AZH25~50的预制钢筋混凝土方桩,优先
桩径选择原则
不同桩径混用,优先大直径端承桩,以减少桩数
(1)对于摩擦为主的桩宜采用较小直径的桩,对于灌注桩不宜小于 600mm;
(2)对于以端承为主的桩,当单桩承载力由地基强度控制时应优先考虑扩底灌注桩,当单桩承载力由桩身强度控制时,应选用大直径或者提高混凝土强度等级。
(3)结构缝处有两柱及以上的柱处设计大直径桩单桩,桩直径至少用900的(地下室双柱处首选1000的桩)
桩承台设计原则
(1)承台平面尺寸:先根据竖向构件承受的荷载(全部组合)以及单桩承载力特征值确定桩数(地基规8.5.4),然后根据规范对桩距的要求进行桩的布置,承台下桩布置尽量采用方形间距布置以使得承台
平面为矩形,方便承台设计和施工。
(2)承台厚度应通过计算确定,承台厚度需满足抗冲切、抗剪切、抗弯等基本要求。当桩数不多于两排时,一般情况下承台厚度有冲切和抗剪条件控制;当桩数为 3 排及其以上时,很可能承台厚度由抗弯控制。
承台厚度满足锚固长度要求,一般多层800mm高,高层及地下室1000mm高
单桩承载力Ra:地基规 8.5.6,注意:应采用地勘报告提供的单桩竖向承载力特征值Ra,而不是单桩竖向承载力标准值Ruk(静载荷试验值要扣除地下室范围内的桩侧阻力)
地下室单桩竖向承载力特征值应取试验值扣除地下室深度范围内的桩侧阻力(因试验位置为自然地坪处)
支承在微风化岩层上长径比L/d<5的端承桩,只计算端阻力
(1)单桩抗拔及水平承载力特征值,应通过静载试验确定
(2)单桩抗压承载力特征值,甲乙级应通过静载试验确定,丙级一般可根据勘察报告结合工程经验估算
(3)对于大直径端承桩、嵌岩桩等按规范确定
单桩竖向承载力标准值qpk取决于桩的支承阻力和桩身承载力
桩基承载力应考虑地震时土的液化
长螺旋灌注桩800的承载力尽量不要超3000KN,且要求项目部发文提供当地的经验值
大直径桩:
大直径桩扩底桩变截面以上2d长度范围不计侧阻力
大直径桩侧阻力在全风化岩,黏土,卵石,圆砾层需进行尺寸效应折减;以强风化岩为持力层时端阻力不考虑尺寸效应折减,但建议留一定的富余
水平承载力经验值:1200的单桩为200kN,1000的单桩为150kN
桩刚度:100倍的桩 承载力
单桩桩身强度设计值Rp:按轴心受力构件计算,考虑桩周土的工作条件系数。桩基规5.8.2、5.8.7、5.8.10,地基规8.5.11
Ra=Ruk/2,Rp>1.35Ra
当桩身强度小于1.35倍的Ra值时,Ra值不能用足,可减短桩长,但桩端持力层不能改变
构造要求:地基规 8.5.11 8.5.12 8.5.15 10.2.10
桩长和桩径之比(长径比)L/D,对于端承桩来说,不得大于60,对于摩擦桩不限
受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时,桩顶以下5d范围内的箍筋应加密,间距不应大于100mm;当桩身位于液化土层范围内时箍筋应全高加密。桩基规 第4章
配筋(经验):
地基规8.5.3-7:预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%(锤击沉桩)、0.6%(静压沉桩),预应力桩不宜小于0.5%;灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%(小直径桩取大值)。桩顶以下3倍~5倍桩身直径范围内,箍筋宜适当加强加密。
在非抗震区取0.2%,地震区参考下表
桩配筋参考
桩直径(mm) | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
配筋 | 6φ12 | 9φ12 | 11φ12 | 12φ12 | 14φ12 | 18φ12 | 16φ14 | 15φ16 | 18φ16 |
桩直径(mm) | 1300 | 1400 | 1500 | 1600 | 1700 | 1800 | 1900 | 2000 | 2100 |
配筋 | 20φ16 | 24φ16 | 22φ18 | 24φ18 | 27φ18 | 25φ20 | 28φ20 | 30φ20 | 29φ22 |
桩间距:地基规 8.5.3:摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍;扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍,当扩底直径大于2m时,桩端净距不宜小于1m。
人工挖孔桩 3D 钻(冲)孔灌注桩 2.5D
桩规3.3.3:
桩边距:地基规8.5.17: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。对于条形承台梁,桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。
经验:三桩及三桩以上承台一般取300,两桩及单桩台为200
承台构造要求:桩规 4.2.1-4.2.3 地基规8.5.17
承台阶高最小800,以满足钢筋锚固要求
桩、柱与承台连接:桩规 4.2.4 4.2.5
一般情况为铰接连接,当为人工挖孔桩,桩径很大时为刚接连接
承台与承台之间的连接构造:桩规 4.2.6
进入持力层深度:高规12.3.12-4(桩基规 3.3.3,以高规为准):桩径为d的桩端全截面进入持力层的深度,对于黏性土、粉土不宜小于2d;砂土不宜小于1.5d;碎石类土不宜小于1d。当存在软弱下卧层时,桩端下部硬持力层厚度不宜小于4d。抗震设计时,桩进入碎石土、砾砂、粗砂、中砂、密实粉土、坚硬黏性土的深度尚不应小于0.5m,对其他非岩石类土尚不应小于1.5m。
经验:大直径灌注桩,桩入持力层不小于1米且不小于1.0d,如持力层为灰岩,则桩入持力层不小于0.5米
桩基抗震验算:抗规4.4.2 4.4.3
沉降计算:JGJ94-2008:下列建筑桩基应进行沉降计算:
1 设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基;
2 设计等级为乙级的体形复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基;
3 软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。
高规 12.3.13:对沉降有严格要求的建筑的桩基础以及采用摩擦型桩的桩基础,应进行沉降计算。受较大永久水平作用或对水平变位要求严格的建筑桩基,应验算其水平变位。
扩底桩
桩基规 4.1.3
扩底灌注桩扩底端尺寸应符合下列规定(见图4.1.3):
1 对于持力层承载力较高、上覆土层较差的抗压桩和桩端以上有一定厚度较好土层的抗拔桩,可采用扩底;扩底端直径与桩身直径之比D/d,应根据承载力要求及扩底端侧面和桩端持力层土性特征以及扩底施工方法确定,挖孔桩的D/d不应大于3,钻孔桩的D/d不应大于2.5;
2 扩底端侧面的斜率应根据实际成孔及土体自立条件确定,a/hc可取1/4~1/2,砂土可取1/4,粉土、黏性土可取1/3~1/2;
3 抗压桩扩底端底面宜呈锅底形,矢高hb可取(0.15~0.20)D。
桩基检测(试桩)
桩基规5.3.1、5.4.6 桩检测规3.1.2 3.3.1-3.3.8
(1)单桩抗拔及水平承载力特征值,应通过静载试验确定
(2)单桩抗压承载力特征值,甲乙级应通过静载试验确定,丙级一般可根据勘察报告结合工程经验估算
(3)对于大直径端承桩、嵌岩桩等按规范确定
桩基检测方法
桩径d>2m的灌注桩 | 直径很大,承载力很高的桩 | 预制桩及小直径灌注桩 |
---|---|---|
可仅对桩身混凝土进行抽芯 或用超声波检测法(需预先埋设 超声波检测管)进行质量检查, 并对桩底沉渣厚度进行检测 | 宜采用自平衡测试法 | 宜进行桩的破坏检测 |
静压桩单桩估算压桩力Pmax
侧壁摩阻力fs×0.50.7系数(跟土性有关,软土×0.50.6,硬塑粘性土×0.60.65,砂×0.650.7)+端阻按锥尖阻力qc×桩横截面积确定(按小值平均值和峰值分别计算最小压桩力和最大压桩力)
施工检测荷载最大为:桩承载力x2+1倍的负摩阻
比如桩承载力3700,检测荷载填3700x2+负摩阻700=8100
单桩承载力检测
试桩静载荷试验,工程桩首选静载荷试验,高应变作为辅助补充
水平受荷桩和抗拔桩的试桩和工程桩都应做承载力检测
桩加长部分应采取措施消除摩阻力(护壁套筒或大直径引孔),或者开挖后检测。
当试桩承载力极限值小于Ruk值时,应查看加载过程变形曲线,查看曲线上沉降突变量及对应加载值,查看回弹率,一般极限值不够的原因是休止期太短、桩端上浮、接桩处脱开、勘察不准等,进行桩身完整性检测,不可盲目取低值作为设计依据,结合桩型、施工工艺、地基条件、基础形式等工程具体情况综合确定。不能明确原因时宜增加试桩数量。
桩身完整性检测
宜通过两种或多种检验方法进行,首选低应变,无法判断时采用高应变、声波投射法、钻芯法、孔内摄像、挖孔、拔桩等补充验证。
焊接接头,采用超声波探伤,探伤比例为20%,同一工程探伤抽样检验不得少于3个接头(桩基规7.3.3-7)
用于承载力检测的桩,检测前后都应做桩身完整性检测
桩身完整性不满足时,应根据桩检测规 3.4节采取验证和扩大检测的方法,根据完整性分类确定是否可以作为工程桩使用及提出处理办法。
桩的检测数量
一组试桩一般多加1根作为备用桩
地基规10.2.15~10.2.17
桩检测规3.3.1:采用相应的静载试验方法确定单桩极限承载力,检测数量应满足设计要求,且在同一条件下不应少于3根;当预计工程桩总数小于50根时,检测数量不应少于2根。
桩检测规3.3.2:桩身完整性检测数量:建筑桩基设计等级为甲级,或地基条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩工程,检测数量不应少于总桩数的30%,且不应少于20根;其他桩基工程,检测数量不应少于总桩数的20%,且不应少于10根;
选桩原则
桩检测规3.2.6:施工质量有疑问的桩;局部地基条件出现异常的桩; 承载力验收检测时部分选择完整性检测中判定的Ⅲ类桩;设计方认为重要的桩;施工工艺不同的桩;其他有代表性的随机的桩。
检测桩应避开勘察大钻孔3m以上,大钻孔即勘察报告上的取土孔、波速孔、取水孔
抗压桩,为方便静载试验,桩顶宜控制在场地标高以下1~2m,不应大于4m,当基坑开挖后检测时,桩长可同工程桩。桩加长部分应采取措施消除摩阻力(护壁套筒或大直径引孔),或者开挖后检测。
抗拔桩,桩顶应高出地面300,桩顶以上钢筋加长40d+500。桩加长部分应采取措施消除摩阻力,或者开挖后检测。抗拔桩应进行加载和使用阶段裂缝计算,当桩位于最低水位以下,裂缝按0.3mm取,否则取0.2mm。如试桩加长桩长且未消除摩阻力时,试桩配筋单独加大。
加载量
对试桩,在保证桩身强度的情况下,可加载至土体破坏或规范终止加载条件,可预先估计为1.2Ruk(Ruk为根据勘察报告的估算值),当未破坏时,可半级一加,直到破坏。对工程桩,可仅对桩承载力做验证,加载至Ruk。
结果有效性
极差超过平均值的30%时,宜增加试桩数量并分析极差过大的原因,结合工程具体情况确定极限承载力。
结果统计:参加统计的试桩,当满足其极差不超过平均值的30%时,可取其平均值为单桩竖向极限承载力;对桩数为3根及3根以下的柱下桩台,取最小值。
静压桩及试验加载对场地和桩机的要求
(1)为方便静载荷试验,避免桩基沉陷或倾斜需平整场地,并进行素土碾压,碾压后承载力不应小于压桩机接地压强的1.2倍,堆载加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的1.5倍。(桩基规 7.5.1)
(2)当场地土质很差时,承载力难以满足,且噪音对周围没有影响时,可采用锤击桩。
(3)场地平整至自然地坪平均值,且保证桩顶覆土大于1m,不足时应回填加厚。当为两层地下室时,可先降低场地标高再打桩。
(4)为方便静载试验,桩顶宜控制在场地标高以下1~2m,不应大于4m。
(5)边桩距离已建建筑物较近时,应考虑桩基宽度是否过大,不够时可考虑采用边桩机、锤击桩或者钻孔灌注桩等。
(6)液压式压桩机的最大压桩力不应大于压桩机机架重量和配重之和的0.9倍,应根据估算压桩力选择相应的压桩机及配重。
预制桩休止时间,对于非饱和粘性土不少于15天,对于饱和粘性土不少于25天。对于泥浆护壁灌注桩,宜适当延长休止时间,不少于30天。
核心筒内电梯井
核心筒内筏板局部加厚应该采用大筏板内布置较厚小筏板,再布置电梯井
沉降观测
首层墙柱图中注意沉降观测点及沉降观测点大样。沉降观测点宜设置在主楼范围竖向构件角部,间距15~20米一个,不得设置在门廊柱位置。
地基规10.3.8:下列建筑物应在施工期间及使用期间进行变形观测:1.地基基础设计等级为甲级的建筑物;2.软弱地基上的地基基础设计等级为乙级的建筑物;3.处理地基上的建筑物;3.加层,扩建建筑物;4.受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物;5.采用新型基础或新型结构的建筑物。
沉降验算
地基规3.0.2:设计等级为甲级、乙级的建筑物,其他规定的地基复杂的丙级建筑物需进行地基变形设计
沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜:地基规 5.3.4
注意:(1)桩沉降应包括土沉降及桩身压缩的总值;(2)考虑土回弹再压缩情况(一般是基础埋深超过5m情况),沉降总值要查看【沉降+回弹再压缩变形等值线图】。
地基变形计算深度
地基规 5.3.7 (非桩基础)
桩基规 5.5.15(桩基础),土层最大厚度取1m
回弹再压缩
当建筑物地下室基础埋置较深时(大于5m),基础沉降应考虑回弹再压缩变形,否则可能会出现由于土自重应力大于土反力而附加应力为0、沉降为0的结果。
沉降=回弹变形量(地基规5.3.10)- 再压缩变形量(地基规5.3.11)
用于计算再压缩变形的竖向应力σz由本单元及其附近单元下的基底压力P'c引起,其值符合 Boussinesq 解及其积分形式。用于计算再压缩变形的基底压力 P'c符合以下规定:
当 P≥Pc时 P'c=Pc ; 当 P
式中:P——上部荷载准永久值组合下,各板元下的基底压力;Pc——开挖土的自重应力。
沉降经验系数的规范规定
(1)地基规 5.3.5:分层总和法的沉降计算经验系数,适用于独基、地梁、条基、筏板等基础。
(2)地基规 附录R.0.3:实体深基础桩基沉降计算经验系数,适用于承台基础
(3)地基规 附录R.0.5:Mindlin应力公式方法计算桩基沉降经验系数
(4)桩基规 5.5.9:等效作用分层法的等效沉降系数和经验系数,适用于承台基础
计算各荷载对某沉降点的应力贡献时,各类表面力(非桩基础的地基反力)按Boussinesq解;桩反力按考虑桩径影响的Mindlin解。
各类基础沉降计算的三类情况
(1)独立基础、条形基础、筏板
依据地基规 5.3.5 进行计算,按地基规 5.3.5取沉降计算经验系数
独立基础只计算中心处的沉降,给出形心点一个沉降值;条基、筏基计算每个有限元单元中心处的沉降,给出若干个沉降值
(2)承台基础按等效作用分层总和法
依据桩基规 5.5.6 进行计算(Boussinesq解),按桩基规 5.5.9取桩基等效沉降系数
按承台、桩、桩间土组成的等代墩体,计算墩体形心处的沉降,每个墩体给出一个沉降值
(3)单桩沉降(承台选择按Mindlin方法、桩筏、梁下布桩)
依据桩基规 5.5.14 进行计算(Mindlin方法),按地基规 附录R.0.5取桩基沉降经验系数
《地基规范》5.3.5条沉降计算要点(独基、条基、筏板)
(1)地基内的应力分布,可采用各向同性均质线性变形体理论。即“弹性半无限体地基模型”的Boussinesq解计算表面力(地梁、独基、筏板单元、桩承台)引起的应力分布和Mindlin解计算空间任意力(桩侧阻力和桩端阻力)引起的应力分布;
(2)按分层总和法计算出地基变形量,并引入沉降计算经验系数,对分层总和法的结果进行修正;
(3)地质资料参数中影响沉降结果的最重要指标是土的压缩模量(MPa),应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算。
《地基规范》附录R桩基础最终沉降量计算(主要Mindlin方法桩基)
(1)桩基础按分层总和法计算出地基变形量,并引入沉降计算经验系数,对分层综合法的结果进行修正。
(2)桩基沉降可以采用R.0.2的实体深基础计算或者R.0.4 Mindlin应力公式方法,两者都是采用分层总和法。区别在于附加应力计算一个采用Boussinesq解、一个采用Mindlin解计算;沉降经验系数规定也不同。
《桩基规范》桩基础沉降计算(承台基础)
对于桩中心距不大于6倍桩径的桩基,相比《地基规范》附录R桩基础最终沉降量的区别是增加了一个桩基等效沉降系数
沉降验算参数设置
迭代计算:勾选
考虑相互影响距离:桩基规 5.5.14:取0.6倍桩长为半径的范围
Mindlin方法计算均匀分布侧阻力/总侧阻力的比值:桩基规附录F.0.3建议桩侧分布一般按均匀分布
沉降迭代计算过程
(1)沉降试算,确定初始桩刚度和基床反力系数。
(2)总刚度方程有限元求解 [K]·{δ}={F},其中{F}为总附加反力,为不变值;δ为节点位移。
(3)节点位移换算成桩、土等效弹簧的变形量,通过单元刚度方程:Ki·δi=Fi 得到桩顶荷载(桩反力)和基底压力。
(4)根据桩顶附加荷载和基底附加压力,按分层总和法计算沉降si;
(5)判断位移δi是否等于沉降si,若不等于,说明基床系数Ki需要修正,按Ki+1=Fi /si修正基床系数,若等于,说明Ki取值合理,位移等于沉降。
(6)多次迭代直到位移和沉降重合。
**基床系数:**地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降量s成正比,这个比例系数就是基床反力系数
沉降考虑基础相互影响,总附加反力是不变的,影响沉降的是基底压力(桩反力)分布,基床系数通过影响基底压力(桩反力)分布改变沉降结果,基床系数大的地方沉降小
裂缝控制
构件部位 | 顶板、底板 | << | 外墙 | << | 底板梁 | |
---|---|---|---|---|---|---|
^^ | 有覆土(底板) | 室内 | 迎水面 | 背水面 | 梁高>700 | 梁高<700 |
裂缝宽度控制 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2(迎水面) 0.3(背水面) | 0.2 |
软弱下卧层
地基规 5.2.7:当地基受力层范围内有软弱下卧层时,应按下式验算软弱下卧层的地基承载力。。。
软弱地基建筑物设计的总原则
(1)采用合理的建筑体型
(2)建筑应遵循单元组合的设计原则
(3)控制建筑物的长高比(对砌体结构尤为重要)
(4)合理布置纵横墙
(5)采取措施增强结构的整体刚度
(6)适当加强基础的刚度和强度
(7)合理设置沉降缝和连接体的构造
(8)合理设置钢筋混凝土圈梁
(9)减少基底附加荷载
(10)充分利用表层硬土
(11)合理安排施工顺序
(12)合理控制活荷载的加载速率
(13)采取减小建筑物相邻影响的措施
(14)采取减小地面荷载影响的措施
(15)采取恰当的地基处理措施,减小或消除局部软弱地基的影响
地基处理
地基处理方法分类 (地处规) | << | << | 适用范围 | 处理面积 | 主要公式及参数说明 | << | 其它规定 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
换填垫层 | 4.1.1:适用于浅层软弱土层或不均匀土层的地基处理 | 4.2.3 | 4.2.2 4.2.5条文-表6 | << | |||
预压地基 | 按处理工艺分类 | 堆载预压 | 5.1.1:适用于处理淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基 | 5.2.10 | 5.2.11 5.2.7 5.2.8 | << | 5.2.12:预压荷载下地基最终竖向变形量 |
^^ | ^^ | 真空预压 | ^^ | 5.2.21 | ^^ | << | ^^ |
^^ | ^^ | 真空/堆载联合预压 | ^^ | 5.2.30 | ^^ | << | ^^ |
压实和夯实地基 | 压实地基 | 碾压 | 6.1.1:适用于处理大面积填土地基 | 6.2.2-9 | << | ||
^^ | ^^ | 振动压实 | ^^ | ^^ | ^^ | << | ^^ |
^^ | 夯实地基 | 强夯 | 6.1.2:适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基 | 6.3.3-9 | 6.3.1 | 6.3.5-1:强夯置换墩的深度 | |
^^ | ^^ | 强夯置换 | 6.1.2:适用于高饱和度的粉土与软塑~流塑的粘性土地基上对变形要求不严格的工程 | 6.3.3-6 | 6.3.5 | ^^ | ^^ |
复合地基 | 散体材料桩 | 振冲碎石桩沉管砂石桩 | 7.2.1:适用于挤密处理松散砂土、粉土、粉质黏土、素填土、杂填土等地基,以及用于处理可液化地基 | 7.2.1-1 | 7.1.5 7.1.6 | 7.2.2 | 7.1.7:地基变形计算深度应大于复合土层的深度 7.1.8:复合地基的沉降计算经验系数ψs可根据地区沉降观测资料统计值确定,无经验取值时,可采用表7.1.8的数值 |
^^ | ^^ | 水泥土搅拌桩 | 7.3.1-1:适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土(软塑、可塑)、粉土(稍密、中密)、粉细砂(松散、中密)、中粗砂(松散、稍密)、饱和黄土等土层 | 可仅在基础范围内布置 | ^^ | 7.3.3 | ^^ |
^^ | ^^ | 旋喷桩 | 7.4.1:适用于处理淤泥、淤泥质土、黏性土(流塑、软塑和可塑)、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基 | ^^ | ^^ | 7.4.3 | ^^ |
^^ | ^^ | 灰土挤密桩土挤密桩 | 7.5.1:适用于处理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土等地基,可处理地基的厚度宜为3m~15m | 7.5.2-1 | ^^ | 7.5.2 | ^^ |
^^ | ^^ | 夯实水泥土桩 | 7.6.1-1:适用于处理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土和杂填土等地基,处理地基的深度不宜大于15m | 可仅在基础范围内布置 | ^^ | 7.6.2-7 | ^^ |
^^ | ^^ | 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩) | 7.7.1:适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基 | ^^ | ^^ | 7.7.2-6 | ^^ |
^^ | ^^ | 柱锤冲扩桩 | 7.8.1:适用于处理地下水位以上的杂填土、粉土、黏性土、素填土和黄土等地基 | 7.8.4-1 | ^^ | 7.8.4 | ^^ |
^^ | 多桩型 | 有粘结强度的两种桩 | 7.9.1:适用于处理不同深度存在相对硬层的正常固结土,或浅层存在欠固结土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土,以及地基承载力和变形要求较高的地基 | 7.9.4 | 7.9.6-1 | 7.9.7 | 7.9.8-1 |
^^ | ^^ | 有粘结强度的桩与散体材料桩 | ^^ | ^^ | 7.9.6-2 | ^^ | 7.9.8-2 |
注浆加固 | 水泥为主剂 | 单液水泥浆液 | 8.1.1:适用于建筑地基的局部加固处理,适用于砂土、粉土、黏性土和人工填土等地基加固 | 8.2.1-1 | << | ||
^^ | ^^ | 双液型混合浆液 | ^^ | ^^ | << | ||
^^ | 硅化浆液 | 单液硅化注浆 | ^^ | 8.2.2-1 | 8.2.2-6 | << | |
^^ | ^^ | 双液硅化注浆 | ^^ | ^^ | 8.2.2-7 | << | |
^^ | 碱液 | 单液法 | ^^ | 8.2.3-1 | 8.2.3 | << | |
^^ | ^^ | 双液灌注 | ^^ | ^^ | ^^ | << | |
微型桩加固 | 树根桩 | << | 9.1.1:适用于既有建筑地基加固或新建建筑的地基处理 | 9.2.1 | << | ||
预制桩 | << | ^^ | 9.3.1 | << | |||
注浆钢管桩 | << | ^^ | 9.4.1 | << |
校对要点
塔楼边界与地库相接区域应结合地库施工图方能进行施工
独立基础
桩基
筏基
挡土结构及土压力分类
(a)主动土压力 (b)被动土压力 (c)静止土压力
不同基础刚度大小
独立基础→柔性系梁联系的独立基础→顶部不相连的桩基础→承台用柔性系梁联系的桩基础→单方向刚性带形基础→交叉网状刚性带形基础→柱下的交叉网状带形基础→整体筏式基础→刚性箱形基础
基础截面尺寸估算
基础梁尺寸估算
外围基础梁 | 内部基础梁 | 挡墙下暗梁 | |
---|---|---|---|
18层以上高层 (有底板) | 400X800 4φ22;4φ22(底板厚<350) 4φ25;4φ25(底板厚≥350) φ8@200(4) | 300x600 3φ22;3φ22 (且满足计算要求) φ8@200(2) | 300x600 3φ18;3φ18 φ8@200(2) |
18层及以下高层 (有底板) | 400X800 4φ22;4φ22(底板厚<350) 4φ25;4φ25(底板厚≥350) φ8@200(4) | 300x600 3φ20;3φ20 (且满足计算要求) φ8@200(2) | 300x600 3φ18;3φ18 φ8@200(2) |
18层以上高层 (无底板) | 300X700 4φ22;4φ22 φ8@200(4) | 300x600 3φ22;3φ22 (且满足计算要求) φ8@200(2) | 300x600 3φ18;3φ18 φ8@200(2) |
18层及以下高层 (无底板) | 300X600 3φ22;3φ22 φ8@200(4) | 300x600 3φ20;3φ20 (且满足计算要求) φ8@200(2) | 300x600 3φ18;3φ18 φ8@200(2) |
多层桩基 | 250x500 2φ16;2φ16(低烈度) 2φ18;2φ18(高烈度) | 挡墙上部设2φ20钢筋,不设暗梁 | 300x600 3φ18;3φ18 φ8@200(2) |
多层独基 | 挡墙上下均不设暗梁,上下2C18钢筋 |
筏板
水浮力为主:3米及以下水头底板300厚,
3.0米到4.0米底板350~400厚,
二层地下室底板可考虑450~500厚。
典型构件尺寸
条件 | 截面描述 |
---|---|
上海/ 12 层/剪力墙/ 住宅 | PHC400 或方桩 400, 平板筏承台 500或梁板筏承台梁 600x800,非承台梁 300x800,板筏 300(墙下布桩) 剪力墙 200,一般墙长度 1700 连梁和框架梁高 350~450,楼层梁高 300~400,阳台梁宽 150 楼板 110 且 L/40(双向板),转角窗房间 130,屋面 150 砼 C30 |
上海/ 20 层/剪力墙/ 住宅 | PHC500 平板筏承台 800 或梁板筏承台梁 700x1200,非承台梁 300x800,板筏 300(墙下布桩) 剪力墙 200 连梁和框架梁高 350~450,楼层梁高 300~400,阳台梁宽 150 楼板 110 且 L/40(双向板),转角窗房间 150,屋面 150 砼 C35~30 |
上海/ 30 层/剪力墙/ 住宅 | PHC500~600 平板筏承台 1200 剪力墙 250~200 连梁和框架梁高 350~450,楼层梁高 300~400,阳台梁宽 150 楼板 110 且 L/40(双向板),转角窗房间 150,屋面 150 砼 C35~30 |
上海/ 3 层/异形柱/ 住宅 | 上海/ 3 层/异形柱/住宅 或梁板筏承台梁 500x700,非承台梁 300x700,板筏 300(柱下布桩) 异形柱 200x500,(剪力墙 200x800~1000 双向布置) 连梁和框架梁高 350~450,楼层梁高 300~400,阳台梁宽 150 楼板 110 且 L/40(双向板),转角窗房间 130,屋面 150 砼 C30 |
上海/地下 1 层/无梁顶板/ 独立车库/覆土 1.5m/消防车/ 8.1m×8.1m | 抗浮 PHC400 或方桩 400,柱下布桩兼顾沉降 柱下反托板(承台) □2000x400+平筏板 400 柱□600,锥台高 600,托板□2800x180,无梁板 350 外墙 300+ 20(附加保护层) |
上海/地下 1 层/空心无梁顶板/ 独立车库/覆土 1.5m/消防车/ 8.1m×8.1m | 抗浮 PHC400 或方桩 400,柱下布桩兼顾沉降 柱下反托板(承台) □2000x400+平筏板 400 柱□600,锥台高 600,柱上实心区□2800 空心无梁板 500,柱间暗梁宽 1000 外墙 300+ 20(附加保护层) |
上海/地下 1 层/梁板式顶板/ 独立车库/覆土 1.5m/消防车/ 8.1m×8.1m | 抗浮 PHC400 或方桩 400,柱下布桩兼顾沉降 柱下反托板(承台) □2000x400+平筏板 400 柱□600,框架梁 500x700 Y900x300,井字次梁 300x650,板 250 外墙 300+ 20(附加保护层) |