岩土工程中部分桩筏基础的设计.
桩筏基础设计讲解
桩筏基础设计讲解桩筏基础是一种常用的复合地基形式,其结构由桩基与承台组成。
这种基础形式适用于土层较薄,承载力较低的地区,能够有效地分散建筑物的荷载,提高基础的承载能力。
接下来,我将详细讲解桩筏基础的设计原理和施工步骤。
首先,桩筏基础的设计需要根据具体的工程情况进行合理的荷载计算。
这包括建筑物的重量、附加荷载以及土壤的承载能力等因素。
通常情况下,桩筏基础的安全系数要求为2以上,以确保基础的稳定性。
桩筏基础的设计步骤如下:1.确定桩的数量和布置方式。
桩的数量和布置要根据建筑物的荷载和土壤的承载力来确定。
通常情况下,桩之间的距离应保持在2到3倍桩的直径之间,以保证桩与桩之间的承载力传递。
2.桩的设计。
桩的设计包括桩的直径、长度和材料等方面。
桩的直径和长度要根据土壤的承载力和建筑物的荷载来确定,一般情况下,直径要保持在300mm以上,长度要超过土层的较为松散的部分,才能达到稳定的效果。
桩的材料通常选择强度较高的钢筋混凝土。
3.布置钢筋筏板。
钢筋筏板是桩筏基础的主要承载结构,需要根据桩的布置方式和荷载计算结果来设计。
钢筋筏板一般由高强度混凝土铺设而成,其尺寸一般要超过建筑物的底部面积。
4.桩与钢筋筏板的连接。
桩与钢筋筏板之间需要通过连接件进行连接,以确保二者能够有效地传递荷载。
常见的连接方式有焊接和预埋螺栓连接。
连接件的选用要根据具体工程要求和设计规范来确定。
5.施工过程中的监测与控制。
在桩筏基础的施工过程中,需要定期的监测和控制施工质量,确保基础的稳定性和安全性。
常见的监测手段包括测量桩的沉降和倾斜,以及对钢筋筏板的压实情况进行监测。
总结来说,桩筏基础是一种可靠的基础形式,可以提高土地承载能力,分散建筑物荷载,保证结构的安全性。
在进行桩筏基础设计时,需要进行合理的荷载计算,确定桩的数量和布置,设计桩的直径、长度和材料,布置钢筋筏板,连接桩与钢筋筏板,并在施工过程中进行监测与控制。
只有在合理设计和严格施工的基础上,桩筏基础才能发挥最大的作用,确保建筑物的安全与稳定。
桩筏基础设计范文
桩筏基础设计范文桩筏基础是一种常见的地基工程设计方案,用于解决土壤承载力较低、沉降变形大的问题。
下面是一份桩筏基础设计范文,供参考。
一、工程背景和目标:城市规划建设了一座高层建筑,为保证建筑物的安全和稳定,需要进行桩筏基础设计。
设计目标是确保基础的承载力满足建筑物的荷载要求,并控制基础的沉降变形在合理范围内。
二、土壤调查和分析:对工程所在地进行全面的土壤调查,包括土壤采样和实验室测试。
根据测试结果,确定地下土层的厚度、类型、黏性和承载力等参数,以及地下水位和地震活动等特点。
三、桩筏基础形式选择:根据土壤调查结果和建筑物的要求,选择桩筏基础形式。
考虑到土层较浅且承载力较低,决定采用桩筏基础。
同时,基础的类型为刚性桩筏基础,以确保基础的刚度和承载力。
四、基础尺寸计算:根据建筑物的荷载要求、土壤承载力和基础形式选择,进行基础尺寸计算。
首先根据建筑物的荷载和地下土壤的承载力计算出单个桩的承载力,然后根据单个桩的承载力计算桩的数量和间距。
五、桩筏基础设计:根据基础尺寸计算结果和土壤条件,进行桩筏基础的具体设计。
设计桩的直径和长度,确定桩的材料和制作工艺。
根据桩的数量和间距,设计桩筏的尺寸、厚度和布置方式。
六、基础施工方案:根据设计要求和施工条件,制定基础施工方案。
包括桩的施工方法、施工顺序和施工工艺等。
考虑到基础的稳定性,决定采用预制桩的施工方法,并在地下土层泥层上设置钢板桩。
七、基础检测和监测:在基础施工过程中,进行基础检测和监测。
对桩的制作质量进行抽检,确保桩的质量和承载力满足设计要求。
对基础的沉降和变形进行实时监测,及时进行调整和处理。
八、基础验收和报告:在基础施工完成后,进行基础验收和报告。
对基础的质量进行全面检查和评估,确保基础的稳定性和可靠性。
编制基础设计报告,包括设计方案、计算结果、施工方案和监测数据等。
九、风险控制和优化:在整个设计过程中,及时发现和处理潜在的风险和问题。
根据施工和监测数据,进行基础设计的优化和改进。
桩筏基础施工方案
桩筏基础施工方案1. 引言桩筏基础是一种稳定可靠的地基基础形式,广泛应用于建筑工程中。
本文将介绍桩筏基础的施工方案。
2. 工程概述本工程是一座高层数居住建筑的地基施工工程,选用桩筏基础作为地基支撑形式。
具体施工方案如下:3. 施工准备3.1 地质勘探在进行桩筏基础施工前,需要进行地质勘探工作,获取地质标贯、岩性、土质等信息,以确定桩筏基础的类型和尺寸。
3.2 设计方案审核待地质勘探工作完成后,施工单位需将设计方案提交给相关部门进行审核。
审核通过后,方可进行后续施工准备工作。
3.3 施工队伍组建施工单位根据施工计划,组建施工队伍,指定施工人员和专业技术人员,确保施工工作的顺利进行。
3.4 材料准备根据设计方案和施工计划,采购桩筏基础所需的材料,包括钢筋、混凝土等。
同时,对材料进行验收,确保其质量达标。
3.5 设备准备根据施工计划,准备所需的施工设备,包括挖掘机、混凝土搅拌机等。
检查设备的运行状况,确保其正常工作。
4. 施工步骤4.1 打桩工序4.1.1 桩位布置根据设计方案,确定桩位的位置和数量,使用标准布桩仪器进行桩位的准确定位。
4.1.2 钻孔使用钻机对桩位进行钻孔,孔径和孔深依据设计方案要求进行施工。
4.1.3 立杆在钻孔完成后,立杆,确保其与地面垂直,并固定好。
4.1.4 浇筏在立杆的基础上,进行浇筏施工,采用标准模板进行浇筏,确保浇筏的平整和强度。
4.2 桩基处理4.2.1 打钢筋笼根据设计方案和施工图纸要求,制作钢筋笼,并放入钻孔中。
4.2.2 浇注混凝土使用混凝土泵将混凝土顺次从孔内注入,确保钢筋笼充分包裹和浇筑。
4.3 筏基处理4.3.1 筏板制作根据设计方案要求,制作筏板模板,并进行安装固定。
4.3.2 筏板浇筑使用混凝土泵将混凝土从孔内注入筏板模板中,确保筏板的平整和强度。
4.3.3 露底带制作根据设计要求,在筏板周边进行露底带的制作,使其与筏板相连接。
5. 施工质量控制5.1 施工过程质量控制在施工过程中,进行钢筋笼、混凝土浇注等工序的质量把关,确保施工质量符合设计要求。
浅谈岩土工程勘察中桩基础选择类型及其考虑因素
WESTERN RESOURCES 20211.工程概况某冶炼厂拟建设场地位于韶关市,拟建项目场地属工业用地,拟建建(构)筑物主要为渣熔炼、烟化炉吹炼、闪速熔炼炉竖炉烟气吸尘、闪速熔炼炉电炉烟气吸尘、烟化炉烟气吸尘、熔炼炉余热利用。
拟建构筑物柱荷载最大值为15000KN,柱荷载最小值为2500KN。
场地现状为渣堆场及标准厂房,四周为道路,交通较便利,有利于大型设备进出场。
2.岩土层结构特征及设计参数2.1岩土层结构特征根据钻探结果,场地内揭露的地层主要为(1)人工填土层(2)第四系坡残积层(3)强风化砂岩(4)石炭系石灰岩等四个主要工程地质层,现分述如下:素填土(土层编号①,下同):黄褐色、灰褐色等杂色,以黏性土、碎石为主,含少量砼块,松散,局部稍密,未固结欠压实,压缩性高,回填时间较长(超过10年),土体均匀性较差。
其主要物理力学性质指标统计值为:天然含水量ω= 26.23%、密度ρ=1.95g/cm3、天然孔隙比e=0.76、液性指数IL= 0.35、抗剪强度值(直接快剪)ck=16.92kPa、φk=15.44;压缩性指标平均值为:压缩系数α1-2=0.54MPa-1、压缩模量Es= 3.95MPa,属中等~高压缩性土层。
做标准贯入试验25次,实测击数N=3击~5击、平均值N=3.76击;修正后平均值为3.58击,标准值为3.37击。
承载力特征值f ak=80kPa。
可塑状粉质黏土②1:棕黄色、黄色、黄褐色,可塑,主要成分为粉粒和黏粒,局部含少量风化岩块、岩屑及角砾,干强度高,韧性中等,无摇振反应,稍有光泽,土体结构较均匀。
其主要物理力学性质指标统计值为:天然含水量ω= 25.56%、密度ρ=1.93g/cm3、天然孔隙比e=0.78、液性指数IL= 0.45、抗剪强度值(直接快剪)ck=23.92kPa、φk=15.09;压缩性指标平均值为:压缩系数α1-2=0.55MPa-1、压缩模量Es= 5.37MPa,属中等压缩性土层。
岩土工程中的桩基础设计
岩土工程中的桩基础设计在岩土工程中,桩基础设计是一项至关重要的任务。
桩基础是指通过将柱形、锥形或圆形柱体(即桩)沉入地面,使其在土壤或岩石中获得足够的承载力和稳定性,从而分担建筑物承重的一种工程方法。
本文将介绍岩土工程中桩基础设计的基本原则和关键要素。
1. 桩基础的类型和选择桩基础可以分为摩擦桩和端承桩两类。
摩擦桩主要依靠桩身与周围土层的摩擦力传递荷载,适用于土层较松软的情况;端承桩则主要通过桩底承载力传递荷载,适用于较硬的土层或岩石。
在实际设计中,应根据地质勘察的结果、工程要求和经济性考虑选择合适的桩基础类型。
2. 桩基础的设计参数桩基础设计中的关键参数包括荷载、桩身长度和直径、桩端的形状和处理方法等。
荷载是桩基础设计的基础,需根据建筑物的荷载特点和土层的承载能力确定。
桩身的长度和直径需要满足建筑物的荷载要求和地层条件,一般采用的是经验公式或试验方法来确定。
桩端的形状和处理方法主要与地层的性质和承载力有关,在软土地层中常采用扩底、灌注桩等方式来增加桩端的承载力。
3. 桩基础施工过程桩基础的施工过程通常包括桩基础的预制和沉桩两个阶段。
预制阶段是在地面上制造出预制桩,可以采用混凝土浇筑、钢筋混凝土现浇、预制桩等方法进行。
沉桩阶段是将预制好的桩沉入地面,通过打击或振动等方式将桩身沉入到设计深度。
在施工过程中,应注意控制施工质量,包括桩身的垂直度、水平度和尺寸偏差等。
4. 桩基础的验收和监测桩基础的验收是确保施工质量合格的重要环节。
验收时应注意桩基础的几何尺寸、外观质量、混凝土强度和材料的质量等方面。
此外,在工程的施工和使用过程中,对桩基础的承载性能进行监测也是非常重要的。
可以通过钻孔取样、桩身的锚定力或变形来进行监测,以确保桩基础在使用过程中的安全性。
总结起来,岩土工程中桩基础设计是一项技术含量较高的任务,需要综合考虑土层的性质、建筑物的荷载特点和经济性等因素。
通过合理选择桩基础类型、确定设计参数,并采用科学有效的施工方法和验收监测手段,可以保障桩基础在岩土工程中的可靠性和稳定性。
桩筏基础设计方案优化若干问题
桩筏基础设计方案优化若干问题摘要:对于高层建筑的基础设计,桩筏基础应用越来越广泛,源于其在控制沉降和满足承载力方面的可靠性。
但基于设计优化的角度,桩筏基础设计中的一些问题值得进行探讨,诸如设计思路中对承载力提高与沉降控制两种思想的侧重,布桩方案中所谓“外强内弱”与“内强外弱”择选,及设计优化方法优劣探讨等。
关键词:桩筏基础设计方案优化问题基于实践,对于桩筏基础设计的探讨方向及问题,归纳为以下几个方面:设计思路的选择,主要为侧重于沉降控制,还是侧重承载力控制的设计思路;布桩方式的选择;对筏基下土体承载能力的考虑和相应举措;柱墙下面布桩的合理与可行与否;还有如何实现更好的优化设计。
以上各问题与模块相互关联,互相影响,通常需整体考虑,互相借衬。
1设计思路的选择桩筏基础的设计思路,关键的有两个方向:一以考虑建筑物沉降还有不均匀沉降的控制为主;二为基于地基的承载力提高为主。
两种设计思路的选择,基于具体的设计条件,这里排除沉降量不需作为主体考虑因素的端承桩,主要探讨端承摩擦群桩和摩擦群桩和桩筏基础设计。
由于岩土工程充满复杂性,桩筏基础沉降的计算也较为繁杂,且充满不准确性,很多的设计人员并没有顾及到地质条件的不同,只是单纯将桩基直接与基岩结合,造成嵌岩深度有越来越深的趋势,产生这种现象的原因是丝毫没有考虑地基土参与荷载的可能。
对此,应提倡沉降控制为主体的设计思想,以帮助矫正上述不正当的设计倾向。
对于深厚土层尤其是深厚软土层,其桩筏基础的失效结果,很大部分都是因为总体的沉降过大而造成的。
在这种的情况下,采取承载力控制为主的设计思想显然就不合适。
桩筏基础的沉降量主要包括桩体压缩量、下卧土层的刺入量和压缩量。
而下卧土层压缩量是深厚软土地基沉降的最为主要的组成部分。
同时,深厚软土地基上面的建筑物,其沉降量和工程的投资是呈非线性关系的,过大的沉降量不但会影响建筑物的使用功能,还会导致安全隐患;轻者产生了不均匀的沉降,重者会破坏工程的整体效果。
浅谈桩筏基础设计方案优化中的几个问题
浅谈桩筏基础设计方案优化中的几个问题摘要:从优化设计的角度出发,探讨了桩筏基础的设计思路、布桩方式、桩土共同作用等一系列问题到了一些有益的结论。
还提出了一些对设计进行优化的思路和具体方法供读者参考。
关键词:桩筏基础;设计思想;布桩方式;优化设汁1 引言随着经济建设的发展,高层建筑越来越多,桩筏、桩箱基础由于其在控制沉降和满足承载力要求方面的可靠性而受到了越来越多的重视。
目前设计通常采用“均匀布桩”或“等承载力布桩”等传统布桩方式。
不少学者、专家及工程设计人员对此提出了质疑,并进行了一系列比较深入的探讨和研究。
2设计思路采用桩筏基础一是控制建筑物的沉降和不均匀沉降,二是提高地基的承载力。
但对一具体工程而言,这两个要求的重要性并不是完全等同的。
桩群属于端承桩时,显然沉降量不是主控要素,因此本文讨论指的是摩擦群桩和端承摩擦群桩的桩筏基础。
由于岩土工程问题的复杂性,特别是由于桩筏基础沉降计算的复杂性和不精确性,不少工程设计人员不顾地质条件的差异,一味倾向于将桩基直接嵌入基岩,嵌岩深度有越来越深的趋势。
导致这种设计倾向的一个根由是,根本不考虑地基土参与承担荷载的可能性,以及忽略了建筑物可以承受一定沉降量的可能性。
事实上,不管是以承载力控制设计的思路,还是以沉降控制设计的思路,都必须满足建筑物对地基的沉降和承载力要求。
因为不管采用哪一方面作为主控要素,其另一方面的要求都必然是前提条件。
这两种设计思想主要是侧重点不同,设计的着手点不同而已。
图1投资与沉降在深厚软土地基上建筑物的沉降量与工程投资是成比例的,但不是线性关系,大致如图1所示。
3布桩方式布桩方式与实际设计息息相关,且意见不一,因此倍受关注。
本文就下述几个问题进行探讨。
3.1 “外强内弱”还是“内强外弱”对这个问题产生不同的意见,主要是基于以下两种不同认识:一是筏基沉降呈现“盆底型”的沉降衄线,即中间大,周边小;二是桩顶反力呈现“倒盆底型”的分布规律,即角桩反力大于边桩,边桩反力太于内部桩。
特种基础:桩筏基础
桩筏基础的应用案例
05
案例一:高层建筑桩筏基础的应用
高层建筑由于其高度和重量的特点,对基础承载力和稳定 性要求极高。桩筏基础能够提供足够的承载力和沉降控制, 因此被广泛应用于高层建筑中。
在高层建筑的桩筏基础设计中,需要考虑建筑物的重量分 布、地质条件和环境因素,以确保基础的稳定性和安全性。
桩筏基础通常采用预制桩或灌注桩,通过桩与土体的相互 作用,将建筑物的重量传递到下层土体中,从而保证高层 建筑的稳定性和安全性。
案例三:特殊地质条件下桩筏基础的应用
01
在特殊地质条件下,如软土、沼泽、河滩等,桩筏基础的应用具有显著的优势 。这些地区的地质条件较差,常规的基础形式难以满足要求,而桩筏基础能够 有效地解决这些问题。
02
在特殊地质条件下,桩筏基础的设计需要考虑地质勘察、土体性质和环境因素 ,以确保基础的稳定性和安全性。
通过一块较大的混凝土板将建筑 物荷载均匀传递到下层土体中, 改善了土体压力分布,减小了沉
降和不均匀沉降。
共同作用
桩筏基础通过桩基和筏基的共同 作用,提高了基础的承载能力和 稳定性,减小了沉降和不均匀沉 降,提高了建筑物的安全性和稳
定性。
桩筏基础的优点与局限性
1. 高承载能力
结合了桩基和筏基的特点,具有较高的承载能力和稳定性。
优化施工方案
根据工程实际情况,制定合理的施工方案,包括施工顺序、 机械选择、材料运输等。通过优化施工方案,可以提高施 工效率,缩短工期。
引入先进技术
采用先进的施工技术和设备,如自动化监测、信息化施工 等,以提高施工质量和效率。同时,加强技术培训和技术 交流,提高施工人员的技能水平。
严格质量控制
建立完善的质量管理体系,对桩筏基础的施工过程进行全 面监控。加强质量检测和验收工作,确保每个施工环节的 质量符合要求。
桩筏基础设计
三、高层建筑筏基与地基共同作用的设计建议
1、适当加大桩间距,减少桩数,充分发挥筏板底的地基承载力是可行的。高层剪力墙结构计算基础底板时只计局部弯矩,用26%的总荷载或地下水浮力作为地基反力来设计底板(参考岩土工程学报《筏式和箱式承台弯矩的计算》1992(4))。
2、桩沿剪力墙轴线或柱与桩布置,较之桩满堂布置可大大减小筏板厚度。
D、把在各桩净反力作用下的承台板,作为受弯构件的抗弯强度验算(规范8.5.16),并配筋;
E、当承台的混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时,验算柱下或桩上承台的局部受压承载力(规范8.5.19)。
桩筏基础实用设计方法及工程实例分析/
桩筏基础实用设计方法及工程实例分析/ 作者:邓孝祥来源:《中国房地产业》 2017年第9期【摘要】本文主要从工程实用设计角度出发,结合规范和工程经验,对桩筏基础的工程设计提出既安全又合理的设计方法,最后以某工程桩筏基础实例进行分析。
【关键词】桩筏基础;共同作用;荷载分担比1、引言建筑结构是一个复杂系统,它具有系统的整体性、非线性和不确定性。
桩筏基础就是一个典型的复杂系统,它牵涉到上部结构、桩基、地基土、筏板的共同作用。
如何准确地进行桩筏基础设计是一个十分复杂的课题,其牵涉到问题很多,部分问题目前尚无定论。
这导致部分设计过于保守而浪费或考虑不周而存在安全隐患。
本文主要从工程实用设计角度出发,结合规范和工程经验,对桩筏基础的工程设计提出既安全又合理的设计方法以供同仁参考。
2、桩筏基础的适用条件桩筏基础是指当建筑筏形基础下天然地基承载力或沉降变形不能满足设计要求时,采用桩加筏板基础共同承受荷载的基础形式,其特点是桩和筏板工作作用。
根据《桩基规范》并结合工程经验,对于常规高层建筑,当采用桩筏基础时,一般需要满足以下三个条件:(1)桩基为摩擦型桩基。
桩筏基础的关键点是桩筏共同承担荷载,要使得筏板下地基土承担一定的地基反力,其前提就是桩要发生一定的沉降变形。
如果桩为持力层良好的端承端,桩的沉降必然很小,筏板下的地基力将难以发挥作用。
(2) 筏板下地基为非软弱土层。
若筏板下地基为淤泥等软弱土层,由于该土层压缩模量过小,筏板下地基土将同样难以发挥作用。
工程设计中一般要求筏板下地基土承载力特征值fak 不小于120KPa。
(3) 上部结构整体刚度较好,体型简单。
桩筏基础受力与上部结构有紧密联系,当上部结构整体性强,体型简单时,桩受力更加均匀,筏板受力较小。
工程设计中一般要求上部结构为剪力墙结构、框剪结构或框架—核心筒结构,且体型规则简单,立面无明显变化。
3、桩的布置桩的类型应根据工程地质资料、结构类型、荷载性质、施工条件以及经济指标等因素综合确定,既可以是灌注桩也可以是预制桩。
广厦基础设计桩筏和筏板基础设计
第5章桩筏和筏板基础设计1快速入门广厦建筑结构CAD安装后,在Exam子目录下有一个工程实例:基础.prj;工程师在用录入系统生成基础CAD 数据并用SSW计算后,可参考如下输入要点,快速掌握桩筏和筏板基础的设计方法;实例见:Exam\基础.prj,平面如下:进入“广厦基础CAD”;选择“读取墙柱底力”菜单,弹出对话框选择读取SSW计算的上部结构墙柱底内力;选择“总体信息桩筏和筏板基础总体信息”菜单,弹出如下对话框输入地基承载力特征值200kN/m2;1.1平板式筏基设计点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─角点定边”,弹出如下对话框输入边界挑出长度1000mm;确认后,光标点选点①、②、③和④,回车结束选择角点;绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─划分单元”,弹出如下对话框:确认后,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─计算筏板”,光标点选所要计算的筏板;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─计算简图”,光标选择“板节点正最大挠度线”,显示最大挠度等值线;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─文本结果”,显示剪力墙下的地梁计算结果和柱对筏板的冲切验算结果,同时输出桩筏和筏板基础总体信息;剪力墙下没有地梁时CAD自动布置地梁,在计算时剪力墙底各工况轴力作为梁荷载参与计算,各工况弯矩作为梁两端节点弯矩参与计算,工程师可增加梁高以考虑剪力墙刚度对筏板的影响;柱对筏板的冲切验算不满足时,可局部加柱帽或加大板厚;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─贯通板筋”,光标点选点①和②确定贯通板面筋和底筋的两端点,输入面筋D14200和底筋D12150,再点选点③和④确定标注起点和终点,最后点选点⑤指定文字标注的位置,输入标注值,回车即可,绘图板上出现:同理布置垂直方向的贯通板筋,绘图板上出现:1.2梁式筏基础设计点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─角点定边”,弹出如下对话框输入边界挑出长度1000mm;确认后,光标点选点①、②、③和④,回车结束选择角点;绘图板上出现:点按“基础设计─弹性地基梁布置和计算─轴线地梁”,弹出如下对话框,选择筏板肋梁选项,输入梁肋宽200mm;确认后,光标窗选整个平面,梁板的布置没有先后次序;绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─划分单元”,弹出如下对话框:确认后,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─计算筏板”,光标点选所要计算的筏板;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─计算简图”,弹出对话框,光标选择“板节点正最大挠度线”,显示最大挠度等值线;光标选择“梁配筋”,第一行显示梁的左中右截面的面筋cm2,第二行显示左中右截面的底筋cm2和端部箍筋cm2/0.1m;点按对话框中“清除显示”按钮,光标选择“板冲切和剪切比”,当数值小于1显示红色,不满足要求;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─文本结果”,显示地梁计算结果和底板受冲切验算结果,同时输出桩筏和筏板基础总体信息;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─贯通板筋”,光标点选点①和②确定贯通板面筋和底筋的两端点,输入面筋D14200和底筋D12150,再点选点③和④确定标注起点和终点,最后点选点⑤指定文字标注的位置,输入标注值,回车即可,绘图板上出现:同理布置垂直方向的贯通板筋,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─一点底筋”,光标点选点①,点按“基础设计─弹性地基梁施工图绘制─生成梁图”,弹出对话框确认后自动生成梁的平法施工图;绘图板上出现:1.3桩筏基础设计点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─角点定边”,弹出如下对话框输入边界挑出长度1000mm;确认后,光标点选点①、②、③和④,回车结束选择角点,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─参数布桩”,弹出如下对话框:确认后,光标点选点①,布置多根桩,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─划分单元”,弹出如下对话框:确认后,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─计算筏板”,光标点选所要计算的筏板;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─计算简图”,光标选择“板节点正最大挠度线”,显示最大挠度等值线;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─文本结果”,显示剪力墙下的地梁计算结果和桩柱对筏板的冲切验算结果,同时输出桩筏和筏板基础总体信息;剪力墙下没有地梁时CAD自动布置地梁,在计算时剪力墙底各工况轴力作为梁荷载参与计算,各工况弯矩作为梁两端节点弯矩参与计算,工程师可增加梁高以考虑剪力墙刚度对筏板的影响;柱对筏板的冲切验算不满足时,可局部加柱帽或加大板厚;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─贯通板筋”,光标点选点①和②确定贯通板面筋和底筋的两端点,输入面筋D14200和底筋D12150,再点选点③和④确定标注起点和终点,最后点选点⑤指定文字标注的位置,输入标注值,回车即可,绘图板上出现:同理布置垂直方向的贯通板筋,绘图板上出现:1.4梁桩筏基础设计点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─角点定边”,弹出如下对话框输入边界挑出长度1000mm;确认后,光标点选点①、②、③和④,回车结束选择角点;绘图板上出现:点按“基础设计─弹性地基梁布置和计算─轴线地梁”,弹出如下对话框,选择筏板肋梁选项,输入梁肋宽200mm;确认后,光标窗选整个平面,梁板的布置没有先后次序;绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─参数布桩”,弹出如下对话框:确认后,光标点选点①,布置多根桩,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─划分单元”,弹出如下对话框:确认后,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─计算筏板”,光标点选所要计算的筏板;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─计算简图”,弹出对话框,光标选择“板节点正最大挠度线”,显示最大挠度等值线;光标选择“梁配筋”,第一行显示梁的左中右截面的面筋cm2,第二行显示左中右截面的底筋cm2和端部箍筋cm2/0.1m;点按对话框中“清除显示”按钮,光标选择“板冲切和剪切比”,若数值小于1显示红色,不满足要求;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─文本结果”,显示地梁计算结果和底板受冲切验算结果,同时输出桩筏和筏板基础总体信息;点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─贯通板筋”,光标点选点①和②确定贯通板面筋和底筋的两端点,输入面筋D14200和底筋D12150,再点选点③和④确定标注起点和终点,最后点选点⑤指定文字标注的位置,输入标注值,回车即可,绘图板上出现:同理布置垂直方向的贯通板筋,绘图板上出现:点按“基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─一点底筋”,光标点选点①,点按“基础设计─弹性地基梁施工图绘制─生成梁图”,弹出对话框确认后自动生成梁的平法施工图;绘图板上出现:2详细功能2.1桩筏和筏板基础总体信息1)地基承载力特征值输入修正前的承载力,可进行宽度和深度的修正;若输入修正后的承载力,则宽度和深度的修正系数值填为零;2)承载力修正用的基底埋深基础埋置深度mm,一般自室外地面标高算起;在填方整平地区,可自填土地面标高算起,但填土在上部结构施工后完成时,应从天然地面标高算起;对于地下室,如采用箱形基础或筏基时,基础埋置深度自室外地面标高算起;当采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高算起;3)地基土抗震承载力调整系数采用地震作用效应标准组合时,地基土抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基土抗震承载力用于承载力修正公式,地下水位以下取浮重度;5)基底以上土的加权平均重度用于承载力修正公式,地下水位以下取浮重度;a.强风化和全风化的岩石,可参照所风化成的相应土类取值;其他状态下的岩石不修正;b.地基承载力特征值按基础规范附录D深层平板载荷试验确定时ηd取0;7)基础上土的重度用于计算土的自重;8)基础上土的厚度用于计算土的自重;9)0为柔性板,板按弹性变形计算;1为刚性板,板按刚板变形计算,满足平面外无限刚要求;梁筏基础必须设为柔性板,否则计算不出梁内力;11)桩顶和板的连接12)梁混凝土强度等级C15到C80,可采用非标准混凝土,如C18,强度自动按插值计算;13)梁纵筋强度级别2为II级钢,强度设计值为300N/mm2,3为III级钢,强度设计值为360N/mm2;14)梁箍筋强度级别1为I级钢,强度设计值为210N/mm2,2为II级钢,强度设计值为300N/mm2,3为III级钢,强度设计值为360N/mm2;15)梁钢筋保护层厚度基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40mm;当无垫层时不应小于70mm;16)板混凝土强度等级C15到C80,可采用非标准混凝土,如C18,强度自动按插值计算;17)板钢筋强度级别2为II级钢,强度设计值为300N/mm2,3为III级钢,强度设计值为360N/mm2;18)板钢筋保护层厚度基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40mm;当无垫层时不应小于70mm;19)桩混凝土强度等级C15到C80,可采用非标准混凝土,如C18,强度自动按插值计算;预制桩不应低于C30,灌注桩不应低于C20;予应力桩不应低于C40;20)桩钢筋强度级别2为II级钢,强度设计值为300N/mm2,3为III级钢,强度设计值为360N/mm2;21)桩钢筋保护层厚度2.2确定筏板边界菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─角点定边功能:根据所选角点和每边的挑出长度确定边界线命令:Bound1)各边挑出长度相同点按按钮,弹出如下对话框输入边界挑出长度指定边界第1角点或P边界挑出长度<退出>:点选边界第1角点指定边界第2角点<取消>:点选边界第2角点指定边界第3角点或P下一边界挑出长度<结束>:点选边界第3角点指定边界第4角点或P下一边界挑出长度<结束>:点选边界第4角点指定边界第5角点或P下一边界挑出长度<结束>:回车,结束,形成4边筏板2)各边挑出长度不同点按按钮,弹出如下对话框输入第1边挑出长度指定边界第1角点或P边界挑出长度<退出>:点选边界第1角点指定边界第2角点<取消>:点选边界第2角点指定边界第3角点或P下一边界挑出长度<结束>:输入P,弹出如下对话框输入第2边挑出长度指定边界第3角点或P下一边界挑出长度<结束>:点选边界第3角点指定边界第4角点或P下一边界挑出长度<结束>:点选边界第4角点指定边界第5角点或P下一边界挑出长度<结束>:回车,结束,形成4边形筏板2.3移动筏板和洞口边界线菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─移动边线功能:根据移动距离,调整筏板和洞口边界线命令:MoveBound移动距离mm正值往外,负值往内<500>: 输入移动距离选择要移动的边界线或P移动距离<退出:单选、窗选和交选要移动的筏板和洞口边界线移动距离为正值时筏板或洞口增大,负值时筏板或洞口缩小;2.4板上开洞菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─板上开洞功能:选择角点,输入多边形洞口命令:Hole指定板洞口第1角点<退出>: 点选第1角点指定板洞口第2角点<取消>: 点选第2角点指定板洞口第3角点<结束>: 点选第3角点指定板洞口第4角点<结束>: 点选第4角点指定板洞口第5角点<结束>: 回车,结束,形成4边形洞口2.5划分有限元网格菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─划分单元功能:指定筏板,划分有限元网格命令:Cell点取此命令,弹出划分单元参数对话框;1)最大间距单元的最大边长;2)最小间距只用于矩形剖分,参数约束4边形单元的最小边长,所以程序不会划分出边长小于最小间距的单元;因此,柱中心点、桩中心点或者梁端点可能没有与之对应的节点,这时,柱中心点、桩中心点或者梁端点用最近的节点代替,并且在有限元计算时没有考虑这种情况的偏心;另外,梁两个端点可能对应同一个节点,程序在有限元计算的时候会出错,所以最小间距不能太小;3)与水平夹角只用于矩形剖分,为划分后的4边形单元与X轴的夹角;4)筏板厚度剖分后单元的缺省厚度;5)剖分方式有两种方式选择,当一种自动剖分方法剖出的单元不理想时,可采用另一种剖分方法;确定后命令行提示:选择要划分单元的筏板或承台<退出>:选择要划分单元的筏板或承台2.6计算筏基菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─计算筏基功能:运行有限元计算模块命令:CompSlab选择要计算的筏板或承台<退出>:单选、窗选和交选筏板或承台2.7删除基础菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─删除基础功能:删除筏板、扩展基础和桩基础基础,并自动删除扩展基础表和桩剖面大样表中内容命令:DelFound选择要删除的承台<退出>: 单选,窗选或交选承台,自动删除所选基础选择要删除的承台<退出>: 回车,退出也可采用删除图元的Erase命令来删除;2.8内筒冲切和剪切菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─内筒冲剪功能:选择角点,计算和输出多边形内筒的冲切和剪切命令:PolyPunchShear指定内筒第1角点<退出>: 点选第1角点指定内筒第2角点<取消>: 点选第2角点指定内筒第3角点<结束>: 点选第3角点指定内筒第4角点<结束>: 点选第4角点指定内筒第5角点<结束>: 回车,结束,计算和输出多边形内筒的冲切和剪切2.9修改板单元厚度菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─修改板厚功能:修改板单元厚度命令:ModSlabT板厚mm<400>:输入厚度选择要修改板厚的单元或P板厚<退出>:单选、窗选和交选板单元2.10修改墙柱底内力菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─改柱底力功能:修改被选中的墙柱在单工况下内力,并自动修改相关的基本组合、标准组合和准永久组合内力命令:ModColForc单选要修改内力的墙柱<退出>: 单选墙肢或柱,弹出如下对话框修改墙柱单工况内力和选择工况柱弯矩和剪力正向根据柱的局部坐标方向确定,墙肢弯矩和剪力正向根据墙肢的局部坐标方向确定,墙内点I到J为局部坐标的Y方向,选“录入柱号”时可显示墙内点号;修改后自动重新进行本墙柱的内力组合;2.11布置面荷载菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─面荷载功能:布置多边形面荷载命令:PolygonLoad弹出如下对话框修改荷载值和选择工况;指定面荷第1角点或P面荷值<退出>: 点选第1角点指定面荷第2角点或P面荷值<取消>: 点选第2角点指定面荷第3角点或P面荷值<结束>: 点选第3角点指定面荷第4角点或P面荷值<结束>: 点选第4角点指定面荷第5角点或P面荷值<结束>: 回车,结束,形成4边形面荷值在计算时,板单元只要有1个角点在面荷载围成的区域内,面荷值就被赋给板单元;2.12布置集中力菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─集中力功能:布置集中力命令:ConForce弹出如下对话框修改荷载值和选择工况;指定集中力位置或P集中力值<退出>:点选集中力位置在计算时,集中力就近赋给节点;2.13布置集中弯矩菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─集中弯矩功能:布置集中弯矩命令:ConMoment弹出如下对话框修改荷载值和选择工况;指定集中弯矩位置或P集中弯矩值<退出>:点选集中弯矩位置在计算时,集中弯矩就近赋给节点;2.14删除荷载菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─删除荷载功能:删除布置的荷载命令:DelLoad选择要删除的荷载<退出>:单选、窗选或交选荷载2.15布置矩阵排列的桩菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─参数布桩功能:按指定的参数在边界线内布置群桩命令:ParPile弹出布桩参数对话框,设置与水平夹角、X向间距和Y向间距;确定后命令行提示:指定布桩定位点或P布桩参数<退出>:P 输入P,弹出对话框输入桩参数指定布桩定位点或P布桩参数<退出>:用光标选择定位点,程序自动按指定参数布置群桩2.16在一条直线上布桩菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─两点布桩功能:按指定的参数在一条直线上布桩命令:TwoPile点取此命令,弹出布桩参数对话框,设置布桩数量和桩本身的参数;确定后命令行提示:指定布桩数量<1>:3 输入3根桩指定布桩起点或P布桩参数<退出>:用光标选择布桩起点指定布桩终点<取消>:用光标选择布桩终点,程序自动按指定数量等分布桩布桩位置不包括起点和终点;2.17选择一点布桩菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─一点布桩功能:在指定点上布桩命令:OnePile指定布桩点或P改桩参数<退出>:用光标选择布桩点,程序自动按当前桩参数在指定点布桩2.18删桩菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─删桩功能:删除指定的桩命令:DelPile选择要删除的桩<退出>:单选、窗选和交选桩,删除选中的桩2.19修改桩径、桩长和单桩承载力特征值菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置及计算─改桩参数功能:更改指定桩的参数桩径、桩身长度和单桩承载力特征值命令:ModPilePar弹出布桩参数对话框,设置桩本身的参数;确定后命令行提示:选择要更改参数的桩<退出>:单选、窗选和交选桩,选中的更改为当前参数框内的参数2.20显墙柱底内力菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─显柱底力功能:弹出对话框显示墙柱在内力组合前后和计算基础的内力命令:ShowColForce选择“清除显示”按钮取消当前显示墙内力,只有在墙柱下布置扩展基础或桩基础后才能显示控制基础的基本组合和标准组合墙柱内力,否则内力显示为零,其它基础此选项无意义;基本组合和标准组合墙柱内力包含地震时,轴力后有“震”字;2.21显示计算简图菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─显示简图功能:弹出对话框显示桩筏和筏板计算简图命令:ShowSimple显梁编号:此编号对应文本结果中的梁编号,B12为12号梁,可点按屏幕左边工具栏中“寻找构件”按钮,根据编号定位梁的位置;显梁荷载:恒荷载值kN/m为梁上填充墙自重,是标准值,梁本身的自重由CAD自动计算;显梁尺寸:单位为cm,50100为500mmX1000mm矩形梁截面尺寸,5010020040为形或T形梁截面尺寸,梁肋宽500mm,梁高1000mm,翼缘宽2000mm,翼缘根部高400mm;显梁配筋:2-15-39-0-11/3.1第一行2-15-3显示梁的左中右截面的面筋cm2,第二行9-0-11显示左中右截面的底筋cm2,第二行3.1显示端部箍筋cm2/0.1m;显梁内力:35/-75/3089/-40/7028/T10/25第一行和第二行为弯矩包络图,第一行35/-75/30显示梁左中右截面最小弯矩kN.m,第二行89/-40/70显示梁左中右截面最大弯矩kN.m,第三行28显示梁左端剪力,25为右端剪力kN,T后的10为最大扭矩kN.m;板节点正最大挠度:为标准组合内力作用下的最大向下位移,求最大位移时,地震作用组合下的位移除以地基抗震承载力调整系数后才与非地震作用组合下的位移比较,显示的位移已除过了地基抗震承载力调整系数,显示红色表示反力超过修正后的承载力;板节点负最大挠度:为标准组合内力作用下的最大向上位移,求最大位移时,地震作用组合下的位移除以地基抗震承载力调整系数后才与非地震作用组合下的位移比较,显示的位移已除过了地基抗震承载力调整系数;设计应避免出现向上的位移;最大反力:为标准组合内力作用下的最大反力,单位kN/m2;求最大反力时,地震作用组合下的反力除以地基抗震承载力调整系数后才与非地震作用组合下的反力比较,显示的反力已除过了地基抗震承载力调整系数,显示红色表示反力超过修正后的承载力,经宽度和深度修正后的承载力显示在右下角的说明中;板节点内力:为基本组合内力作用下的内力,节点弯矩和剪力的方向由整体坐标的X、Y方向确定,数值为每米范围的弯矩和剪力,弯矩符号按材料力学确定,弯矩单位为kN.m/m,剪力单位为kN/m;板节点配筋:对应基本组合内力作用下的每米范围的配筋,单位为cm2/m;板的冲切比和剪切比:例如:4.32/3.224.32为板冲切比,3.22为板剪切比,数值小于1显示红色,不满足验算要求,需要增加板厚度,在文本计算结果中有验算过程;桩参数:显示桩径、桩长和单桩承载力特征值;桩内力:显示标准组合内力作用下的桩最大反力;板单元:显示单元网格;板重心和荷载中心的距离:荷载为墙柱底恒活载荷和用户布置的恒活荷载;板号:对应文本计算结果中冲切比和剪切比验算中的板号;桩号:对应文本计算结果中桩对板冲切验算中的桩号;2.22改变简图字高在“显示简图”的对话框内下方可控制字高,字高单位为mm;2.23输出桩筏和筏板基础文本计算结果菜单位置:基础设计─桩筏和筏板基础布置和计算─文本结果功能:输出桩筏和筏板基础文本计算结果命令:SlabResult自动生成文本形式的桩筏和筏板基础冲切计算结果、梁各截面计算结果,便于人工检查;输出桩筏和筏板基础总体信息;2.24同时布置板贯通面筋和底筋菜单位置:基础设计─筏板基础施工图绘制─贯通板筋功能:同时布置板贯通面筋和底筋命令:SlabRein1)布筋方向与板边界或直线垂直指定贯通面筋和底筋第1点<退出>: 单选贯通面筋和底筋起点指定贯通面筋和底筋第2点或N取消正交<取消>: 输入N,取消布筋方向与板边界或直线垂直指定贯通面筋和底筋第2点或Z正交<取消>: 输入Z,布筋方向与板边界或直线垂直2)布置板贯通面筋和底筋指定贯通面筋和底筋第1点<退出>: 单选贯通面筋和底筋起点指定贯通面筋和底筋第2点或N取消正交<取消>: 单选贯通面筋和底筋终点。
桩筏基础设计理论
第一章桩筏基础设计理论第一节桩基的作用高层建筑的主要特征是层数多、高度高、重量大,这样不仅造成竖向荷载大而集中,而且风荷载和地震荷载引起的倾覆力矩也成倍增长,因此要求基础和地基提供更高的竖直与水平承载力,同时使沉降和倾斜控制在允许的范围内,并保证建筑物在风荷载与地震荷载下具有足够的稳定性。
桩是深入土层的柱型构件,桩与连接桩顶的承台组成深基础,将上部结构的荷载,通过较弱的地层传到深部较坚硬的,压缩性小的土层或岩层,它是通过作用于桩端的地层阻力和桩侧土层的摩阻力来支承轴向荷载,依靠桩侧土层的侧向阻力支承水平荷载,因此,对于土质软弱层较厚的地基,桩基是一种成熟,安全可靠的基础形式。
第二节桩承载力计算桩顶竖向荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力承受,以剪力形式传递给桩周土体的荷载最终也将扩散分布于桩端持力层。
持力层受桩端荷载和桩侧荷载而压缩(含部分剪切变形),桩基因此产生沉降。
而由多桩构成的群桩,由于承台与桩顶同步沉降,承台底面的土必然受到压缩从而产生土反力,该土反力也分担一部分的荷载,因此,由群桩构成的承载力实际上由三部分组成:各基桩的桩侧力,桩端阻力和承台竖向阻力。
但群桩的承台一桩群一土的相互影响和共同作用,群桩的承载力并不等干各单桩的侧阻力、端阻力、承台下地基土承载力之和,群桩的工作性状的破坏特征也与单桩承载力之不同,所以,在进行设计时,不仅要清楚单桩的性状和承载力的变化规律、还需考虑群桩基础的群桩效应。
一、单桩竖向承载力计算(一)由桩身经度确定的单桩竖向承载力。
高层建筑的单桩使用荷载较高,特别是常采用端承桩或超长桩,以致桩身自身的强度往往成为单桩竖向承载力的控制因素,因此,在高层建筑桩基设计中确定单位桩竖向承载力时不仅要考虑土对桩的支承能力,而且必须考察桩身强度所能提供的承载能力。
桩是一种细长杆件,通常处干轴心受压状态,但其工作条件与一般压杆不同,桩身处干具有一定强度与刚度的介质之中,既非完全自由状态,又非完全约束状态,变形比较复杂。
关于桩筏基础的设计及优化
关于桩筏基础的设计及优化作者:孙丽军乔安宇来源:《建筑工程技术与设计》2014年第26期摘要:本文详细介绍了我国桩筏基础当前的设计理念与现状,并且阐述了筏板、桩设计过程中存在的不足。
为了使设计更加优化,提出了桩筏基础设计的系统化、实用化等设计优化方案,希望为桩筏基础设计提高承载极限能力与正常极限状态提供参考。
关键词:桩筏基础设计方案优化措施目前桩筏基础设计过程较为直接,许多设计人员并没有了解桩筏基础设计的根本内涵,而且设计的经验较少,无法灵活运用桩筏基础规范。
桩筏基础受到不同地质条件的影响较大,所以必须采取合理的设计方案,同时参考桩基受力情况与土的作用,使桩筏基础设计成本得到控制。
一、当前的设计现状(一)设计概念不清一些经验较少的设计人员对桩筏基础的根本概念并不理解,所以在设计过程无法灵活运用桩筏基础相关规范,一旦在地下水区域进行桩筏基础设计,往往都会忽视地基土与筏板产生的相互作用力,在设计过程由桩负责承担全部的上部荷载。
(二)基础设计过于死板目前桩筏基础常用的设计方案将基础与上部结构区分开来,设计者分别进行两个独立单元的设计,在上部荷载的影响下求出基础反力与结构内力,并且计算出反力作用于基础的弹性地基内力,这种方法并没有考虑基础与上部结构产生的共同作用。
如果没有在设计过程中考虑上部结构与基础之间存在的影响,就会导致基础设计方案十分死板,无法做到因地制宜。
(三)随意使用厚筏在一些高层建筑需要使用桩筏基础设计时,需要计算大量数据,如果计算不当,就会导致筏板的厚度失去准确性。
根据计算结果筏板厚度可能有很大变化,甚至会出现不能低于一定厚度的要求,而传统的筏板厚度计算方法,主要以经验决定,之后在由冲剪进行验算,这种情况也说明了筏板厚度确定的不准确性。
不准确的厚度结果,导致高层建筑筏板厚度普遍超过1.5m,甚至有接近4m的超厚型筏板,严重降低桩筏基础的合理性。
筏板厚度控制的问题并不是单纯的厚度削减问题,而是精准判断筏板厚度的问题。
桩筏基础设计讲解
桩筏基础设计讲解桩筏基础是在沉积软弱土层或高风险区域建造建筑物的一种基础设计技术。
它是将桩、梁、地基和风险控制等要素结合在一起,以提供足够的支持和稳定性。
桩筏基础在设计中采用了桩和梁的组合,用来支撑建筑物的荷载。
桩的作用是将荷载传递到较深的土层,以减小沉降和承载力的影响,而梁的作用是将荷载均匀分布到各个桩上,以增加整体的稳定性。
而地基则是建筑物的承托层,为其提供稳定的基础。
在桩筏基础设计中,需要考虑的因素包括土层的类型和强度、荷载的大小和分布、建筑物的形状和结构、周围环境的地质条件等。
这些因素将影响到桩的数量、类型和排列方式、梁的尺寸和布置方式等。
首先,在确定桩的数量和类型时,需要考虑土层的强度和承载能力。
一般情况下,桩的数量和直径越大,承载能力就越高。
桩的类型一般包括钻孔灌注桩、扩底灌注桩、挤注灌注桩等,选择桩的类型需要综合考虑土层的特点和工程经济性。
其次,在确定梁的尺寸和布置方式时,需要考虑荷载的大小和分布。
梁的尺寸一般根据建筑物的类型和荷载来确定,一般情况下,梁的宽度应大于或等于桩的直径。
梁的布置方式一般包括单排梁、多排梁和端单排梁等,选择布置方式需要结合具体情况进行分析和判断。
最后,在考虑地基的设计时,需要考虑沉降和承载力。
为了减小沉降,可以采用加固地基的方法,如灌浆和地基加固等。
为了增加承载力,可以采用加固地基的方法,如灌注桩和冲击桩等。
除了以上要素,桩筏基础设计中还需要考虑风险控制。
风险控制的目的是在设计中尽量预防和减小可能的灾害和损失。
例如,在设计中考虑到当地的地震、地下水位和环境条件等,以降低风险发生的可能性。
总之,桩筏基础设计是一项综合考虑土层、荷载、梁和地基等因素的工程设计。
通过合理的桩的数量和类型、梁的尺寸和布置方式以及地基的设计,可以提供建筑物所需的稳定性和支持力,保证建筑物的安全和长期稳定。
同时,风险控制的考虑也是桩筏基础设计中不可忽视的一部分。
浅析桩筏基础设计
浅析桩筏基础设计摘要:作者结合工作实践,主要探讨了桩筏基础的设计。
权当抛砖引玉,如有错漏,欢迎批评指正。
关键词: 桩筏基础,共同作用,减沉设计,变刚度调平设计一.引言桩筏基础顾名思义是由桩基和筏基共同组成,属于混合基础型式,桩筏基础传统的计算方法是采用结构力学的方法,将整个静力平衡体系分割成上部结构、基础和地基三个部分,各自独立求解。
对筏板一般采用倒梁法或倒楼盖法,显然这样各自独立求解的计算结果与实际工作状态是不相符的,忽视了上部结构与基础之间以及基础与地基之间的变形连续条件,造成了计算的偏差。
因此,桩基础设计的简化和优化方法,是设计人员需要掌握的课题,许多结构设计师在这方面进行了卓有成效的工作,提出了各种考虑桩土相互作用的优化设计方法,有的方法己经应用于实际工程,取得了可观的效益。
二.桩筏基础设计思路对于摩擦群桩或端承摩擦群桩的桩筏基础,其主控因素:一是建筑物的沉降和不均匀沉降,二是地基的承载力。
目前常见的设计思想是按承载力控制设计思路和按沉降控制设计的思路。
在深厚土层特别是深厚软土层中的桩筏基础的失效,绝大多数是由于总体沉降或差异沉降过大造成的。
这种情况下,采用以沉降控制设计的思路较为合适。
而在土质坚硬,压缩性较小的地区,显然按承载力控制设计较为合理。
桩筏基础优化设计的方向就是考虑了桩土的共同作用,主要有以下几种方法。
三.桩筏基础优化设计的几种方法3.1上部结构与地基基础共同作用的分析法共同作用分析的方法就是把上部结构、地基和基础看成一个彼此协调的工作整体,在满足边界变形的情况下得到各部分的内力和变形,从而较真实地反映建筑物的实际工作状态。
由于桩筏基础与地基共同作用分析是一个复杂的力学问题,解析法和半解析法很难得到应用。
因此, 数值方法成为筏板分析的首选方法,一般以有限元法为基础。
将上部结构、基础和地基作为一个整体的计算域,统一划分单元,分别求出三部分的刚度矩阵,依次叠加,并通过力的平衡和变形协调条件来建立分析的基本方程,进行位移和内力的求解。
筏型基础在岩土工程建设中的应用
筏型基础在岩土工程建设中的应用在建筑施工中,整个建筑的使用寿命、稳定性都直接受建筑基础的影响,建筑基础整个建筑安全、质量的关键因素。
同时,随着建筑功能地不断扩展、建筑高度的不断增加,如地下停车场、地下通道、地下商场,均对地下空间有较大的需要。
对于多层的地下室结构,筏型基础施工至关重要,需要合理选择基础施工技术,对地基不均匀沉降进行抵抗。
1、筏型基础概述当建筑物地基承载能力比较差、荷载比较大时,建筑地基标变形需求已不能通过简单的条形基础、独立基础得到满足,在这种情况下,在施工中,便会整体连接柱下基础、墙等,从而通过一块整板承受整个建筑物的荷载,而这种满堂式的板式基础即为筏型基础[1]。
通常情况下,整体的钢筋混凝土底板、梁构构成筏型基础,其具有较大的底面积,降低基地压强,使地基的承载能力得到有效提高,进而提供建筑物的抗震性、稳定性。
同时,在荷载较大的建筑物中,筏型基础的应用可使地基的不均匀沉降得到有效避免,提供工程的质量。
筏型基础具有抗震能力强、整体性好、埋设深度大等特点。
梁板式筏型基础、平板式筏型基础是筏型基础的两种形式。
其中,柱网间距比较大的建筑物常利用梁板式筏型基础,并按照肋梁的位置的不同分为双向肋、单向肋筏型基础。
对于双向肋梁板式筏型基础而言,肋梁布置在柱下的纵向、横向位置,而对于单向肋而言,主要连接两根以上的柱下条形,使之成为一个整体,增加基础的整体强度与底面积。
同时,柱距小、柱荷载小的建筑物常采用平板式筏型基础,当建筑物每升一层时,地板厚度增加50mm[2]。
2、筏型基础在岩土工程建设应用2.1 施工准备在工程施工前,首先要全面检查施工中所使用的所有设备,确保设备的正常运行,并根据具体施工情况,对施工设备存放位置、施工材料进行合理安排。
同时,在施工前,对施工场地进程清理,并仔细审核施工设计图纸,及时发现图纸与具体施工条件不符的情况,与图纸设计者进行全面沟通,合理改进图纸,确保设计图的合理性。
特殊地质条件下的桩筏基础设计
特殊地质条件下的桩筏基础设计摘要:基于经济建设的需求,社会基础建设工程逐渐增多,而且对于建筑的安全性能也有了更高地要求,尤其是基于特殊地质条件下的桩筏基础设计关系着建筑结构的整体性能。
而且桩筏基础的有效设计关系着工程造价成本的输出。
本文主要基于特殊地质条件下的桩筏设计展开论述,进而探讨桩筏基础设计在特殊地质条件下的若干问题。
关键词:特殊地质条件;桩筏基础设计;结构设计;预应力Abstract: based on the needs of economic development, social base construction project increases gradually, and the safety performance of the building for a higher demand, especially based on the special geological conditions the pile raft foundation of design in relation to the construction structure in the overall performance. The pile raft foundation and the effective design in relation to the project cost cost output. This paper mainly based on the particular geological conditions of the pile raft design discussed, and then discusses the pile raft foundation design in the particular geological conditions of several problems.Keywords: special geological conditions; The pile raft foundation design; Structure design; prestressed引言桩筏的基础设计作为现代建筑的关键环节,其关系着建筑结构的整体性能与工程造价的控制。
【独家】桩筏基础设计研究
摘要:在上部竖向荷载对地基产生的应力分布很不规则导致筏板基础形心与结构重心距离很大,通过不均匀布置摩擦桩,采用桩土共同作用的复合基础调整基础荷载重心,从而使筏板形心与上部结构重心基本重合,本文介绍了一种设计经验,旨在为类似工程提供参考和借鉴。
关键词:桩筏基础;不均匀布桩;补偿平衡法;桩土相互作用1工程概况自沙花园1#楼,地上主楼十四层,裙楼四层,地下室二层,框架剪力墙结构。
2002年五月开始设计。
拟建场地从上至下分别人工填土、粉质粘土或含砾质粘土、中粗砂、卵石、粉细砂、粉质粘土、中粗砂、卵石、残积粉质粘土、强化粉砂岩、中风化粉砂岩。
粉细砂位于基底0.5~1.5m,厚2~3m,中风化岩位于基底约25m。
由于地质条件比较复杂,故需进行综合考虑地基基础设计方案,满足既安全又经济的要求。
2基础设计方案初步设计时拟采用人工挖孔桩基础,然而在基坑护壁桩开挖过程中发现位于地面下11m左右的粉细砂极不稳定,在土体自重压力作用下,粉细砂自然上涌,10h最大上涌达2m。
护壁桩施工虽然采取有效方法控制了粉细砂上涌,但代价太高。
建设方要求基础设计采用其它方案,经研究拟采用筏板基础。
然而该工程位于山坡上,勘察方及建设方担心过大的基底压应力可能会导致粉细砂从地势较低处涌出,要求作用在粉细砂土层上的最大压应力不能超过200kPa,该应力值与土体的自重应力基本相当。
通过对上部结构进行分析计算,主楼部分由于层数多且抗震墙基本布置在主楼部分,导致基底压应力远超过允许值(除非筏板向四周扩展得很大)。
而裙楼部分对地基产生的压应力即使在人防荷载作用下亦不到200kPa。
由于受到基底最大压应力的及场地范围影响,必须采用桩筏。
3补偿平衡法作为本工程设计的注册结构工程师,本人查阅了国外类似工程的设计文献,决定采用文献中的基础设计方法-补偿平衡法。
经过计算,结构下部六层荷载由地基土承担,六层以上的荷载由桩基承担。
这种方法参考了桩土共同作用,利用天然地基的承载力,使桩基与天然地基互补,采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担,使桩的数量及筏板的厚度得以减少,具有一定的经济效益。
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岩土工程中局部桩筏基础的设计
摘要:本文描述了在加拿大的多伦多地区在复杂的岩土工程条件下的局部桩筏基础(PPRF)的设计。
PPRF是根据侧向土压力,不均匀分布的建筑荷载和地基不均匀承载力来设计的。
该桩主要布置在地基沉陷教的地区。
也就是在筏板基础承受较大压力而土体承载力较低的西北部地区。
为了保持PPRF的完整性,一个统一的单位标准被应用于桩筏设计。
整体的稳定,包括滑动和倾覆也是PPRF设计的一部分。
同时,也使用了计算机软件分析。
高园项目是位于加拿大多伦多的一个中密度公寓建设项目。
其海拔变化从101.6到102.1米。
沿着BloorStreet West/Ellis 公园道大约在其东南方11米,详见图1.
在整个建筑物下面建了三层车库。
在西北部边缘下挖11m在东南边界挖了大概1m。
虽然沿着Bloor Street West and Ellis Park Road没有安装永久锚杆。
沿着北部和西部的边界的地下室墙壁受到140.4KPa的土压力。
地质条件
在实地4个钻井中,最大深度为37.4米。
土壤样本检测方法采用标准贯入度。
在实验室内进一步检测和表征土壤样本。
工程土壤条件概括如下:在北部14米到14.2米和南部的1.7米到7米处被深棕色粉质砂土和砂质粉土填充。
灰色粉砂质粘土扩展至深处14.6到30.0米,非常坚硬。
在深21.9米到32.9米处富集紧密的砂纸淤泥。
在深22.6到34.3米处风化页岩的顶端存在一层坚硬的灰色潮湿的粘土质粉砂层。
详见图 2.乔治
亚湾的灰页岩,石灰岩在钻井深度扩展延伸范围的探索结果。
在已经完成的开放的钻井处出现地下水时要被监测。
从地表到地下水的深度为10到18.3米。
局部桩筏基础
基于现存地质条件,局部桩筏基础只在未收到扰动的残积土和工程填土中使用,并按容许承载力250KPa设计。
该桩基的使用,可以在保证基础安全的情况下减少筏板基础使用面积并减低成本。
筏板基础厚度取决于原状天然砂和少灰混凝土在换填的过程中对一个地域的扰动程度。
筏板的底面高程变化从东部的87.90米到西部的92.00米,并通过一系列步骤来完成沿筏板长度和宽度的高程变化。
计算筏板基础压力公式如下:
∑P是垂直荷载组合的总和;A是筏板面积;Mx和My分别是沿X轴和Y轴的弯矩;Ix和Iy是X轴和Y轴的惯性矩。
定义建筑物的总荷载是P,固定荷载,活荷载和侧向土压力的六种荷载组合形式也都被分析。
筏板基础的沉降值按照砂土层和粘性土层分别的弹性沉降和固结沉降值之和。
Z1和Z2分别是砂土层和粘性土层的厚度;E 和mv 分别是杨氏模量和体积压缩系数; σs 和σc 为作用于砂土和粘土质土层的压应力。
对筏板基础进行应力和沉降分析时大概分成80个节点。
没有堆积荷载,在西北角筏板基础的沉降计算是最高的——大概94.7mm 在超过20年的时间里。
这是因为该点所受的压力在整个基础中最大,大概391KPa 。
按照比较基础压力,计算的地基沉降量和土层承载标准来布置桩并不超预期的总沉降值。
地基在施工完成后20年的时间内可允许沉降25mm 。
然后我们按照25mm 的总沉降限制重新计算筏板基础的底部压力。
当比较土层所受压力σ和所需的抵抗力σo ,则Δσ = σ – σo 的差值Δσ由桩筏承受。
Δσ > 0的区域为需要布置桩筏区域。
总设计荷载Q 将由桩和筏板共同承担及Q = Qo + QP 。
所需的桩的数量n 由桩所承受的总的荷载Qp 决定。
每根单桩承载力为QH ,则有n = QP / QH 。
这里必须指出的是设计的桩与筏板可承受的沉降值相等。
单桩极限承载力R 设计按如下公式:
sh σ为沿着桩轴线的剪应力;t σ和At 为桩刃脚的承载力和面积。
Wp 为桩的重量。
土工参数
筏板基础的土工参数设计依据基础反作用力,杨氏模量和固结沉降系数。
地基反力系数是土层压力和挠曲的概念联系。
同时考虑到粘性土的固结变形,地基反力系数ks被定义为:ks =σ / ΔS。
且有:
ksE为地基反力弹性系数。
杨氏模量E标准贯入试验(SPT)的次数N的函数随土壤类型和土壤结构改变。
相同类型的土壤,杨氏模量总是尾随SPT的N值改变。
冰碛物在GTA的SPT数据的经验方程和相关性如图3所示。
固结沉降系数mv为土体体积压缩量,计算公式如下:
eo 和e1分别为固结前后孔隙比;σ0’ 和σ1’为固结前后土层应力。
假设mv 和Δσ’= σ1’ - σ0’不随深度改变,则固结沉降可以计算为:sc = mv Δσ’H,与单位mv压力(m2 / MN)相反。
基础设计
结构工程师们密切合作对基础进行详细设计。
根据初步设计结果,共需要30根H型桩布置在西北部用于减小沉降。
它们共同承受30000KN荷载,每根桩承受1000KN的荷载。
该设计的重点是基础总的沉降量在20到25mm之间,沉降差不超过5到10mm。
大概60%到80%的沉降量会在两年内沉降完毕。
专门有一款软件为混凝土筏板系统开发,并应用于PPRF设计。
纵向和横向荷载分析结果被应用于SAFE模型输入。
建筑基础和剪力墙也被纳入安全分析范围。
深基坑
因为在所有可能出现过度沉降的区域布置了桩,PPRF关于沉降部分的设计也多种多样,随着荷载在桩筏基础的分布不同,因此基础的模量也必须不同。
地基反力模型通过不同的基础压力和沉降值来建立。
为了确定筏板基础不同位置地基模型的合适的量级,需要结构工程师和岩土工程师的紧密合作。
结构工程师通过控制SAFE模型来用计算机软件分析承压应力分布情况。
基础最初的反力系数ks由岩土工程师根据土壤的条件按下式给出:
Ks为在整个基础尺寸上的地基反力系数,K1从0.3x0.3m尺寸的平板载荷试验得到;m为在硬粘土或中砂上的矩形基础的长宽比。
使用计算承压应力时,计算土层的沉降不考虑筏板基础刚度。
随后,通过FEM计算的基础压力和筏板沉降量来更新基础反力。
通过使用更新的地基反力系数来就计算每个节点,重新修订过的承压应力重新分布。
值得注意的是在修正分析过程中,地基反力系数变化是在筏板基础内部,并与桩的作用耦合,详见图4。
再次使用修正后的土层承压应力,一个新的地基反力和ks就会在每个节点产生。
使用新的地基反力系数来重新分布计算承压应力,见图5。
从本质上讲,这个程序就是利用土层承压作用力来计算沉降量,再修正地基反力系数,然后重复该过程,直到土层承压作用力和沉降值达到预期范围,见图6。
当土层的压力和位移的有限元分析和岩土工程师的预期吻合时,该收敛值确定。
侧向压力和拟建结构的关键区域的整体稳定,通过使用Simplified Bishop 方法对圆弧滑动面进行分析。
SB-Slope这款被Von Gunten Engineering Software 开发的已经许可的商业软件也被应用于二维分析。
最小安全系数计算结果是1.52,该值在加拿大基础工程规范中是允许的。
探讨和结论
因为土壤成分是不均匀的结构的承压应力也不同,所以计算的沉降量的分布也不同。
在筏板基础的关键承载部位增加桩来限制沉降量在标准范围内是很有效果的。
土壤条件、荷载分布,桩的数量和位置在筏板基础设计中都是非常重要的因素。
地基反力,杨氏模量系数和固结沉降值在计算机建模模拟时被证明都是局部桩筏基础非常重要的影响参数。
感谢
略
参考文献
略。