基础入门pkpm桩基

桩基础的设计

㈠简介

一般低层和多层工业与民用建筑尽量采用天然地基浅基础，因为其技术简单，造价低，工期短。如柱下独立基础，肋梁筏板、柱下平板基础（板厚度可以不同）等。

若遇到天然地基土质软弱，天然地基承载力不能够满足地基承载力或变形要求，或采用人工加固处理地基不经济，或时间不允许，可以采用桩基础。高层建筑，尤其超高层建筑，还必须要满足地基基础稳定性要求。在地震区，挤出埋置深度d不应小于建筑物高度的1/15，采用浅基础，难以满足规范要求，一般只能采用桩基础。重型设备或超重设备置于一般的天然地基浅基础上，地基将发生强度破坏和极大的地基变形，无法使用，因此必须采用大直径钢管桩，才能满足高炉的正常使用。

㈡特点

桩基础与浅基础相比有以下特点：

1．施工方法复杂

2．地基承载力高

3．施工需要专门设备

4．技术复杂、造价高、工期长

㈢分类

按承载形状分：摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩分为摩擦桩和端承摩擦桩；端承型桩分为：端承型和摩擦端承型。

按使用功能分为：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩。

按材料分为：木桩、素混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩。

按施工方法分为：预制桩和灌注桩和扩底桩（墩）。

按桩径大小分为：小桩（桩径d≤250mm）,中等直径桩（250

程序根据桩承载力计算方法及公式不同分为：预制方桩、水下冲（钻）孔桩、沉管灌注桩、干作业钻（挖）孔桩、预制混凝土管桩和钢管桩。

㈣ JCCAD进行桩基础设计的内容：

1. 确定桩的类型

确定桩的承载性状：根据建筑桩基的等级、规模、荷载大小，结合地质条件、每仪层土的性质和土层厚度，确定桩的受力类型。

选择桩的材料与施工方法：根据当地的材料供应、施工机械与水平、工地环境、造价、工期等来具体确定。

2. 确定桩的规格和单桩竖向承载力

2.1 确定桩的规格：桩长和横截面面积。

①桩长：一般选择较坚实土层作为桩端持力层，桩顶嵌入承台或筏板，来确定桩长。

②桩的横截面面积：根据桩顶荷载大小与施工机械和经验确定。

2. 2 确定单桩竖向承载力：根据场地的地基土层性质和确定的桩型和规格，程序可按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）和《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)来确定。

3. 确定桩数和平面布置

3.1 确定桩数：程序按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）或按《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)来确定。

3.2 平面布置：要满足桩的中心距（3~5）d(桩径)，尽量使桩群承载力合力点与长期荷载重心重合。

4. 桩承台

4.1 桩承台的设计

桩承台的种类：低桩承台（桩顶位于地面以下）和高桩承台（桩顶位于地面以上一定高度）。通常建筑基础属于低桩承台，只有少数情况，如设备墩基等为高桩承台。

4.2 桩承台的尺寸

①平面尺寸：根据桩的平面布置，承台边缘距桩外围≮d / 2，宽度≮500mm.

②厚度：应进行抗冲切计算确定，不宜小于300mm。

③内力计算，并按《混凝土结构设计规范（GB50010-2002）进行局部受压、受弯和抗剪的强度计算。

4.3桩基验算

①单桩承载力验算：程序根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）或《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)来验算。

②桩基沉降计算

5. 桩筏及筏板有限元的设计功能

当高层建筑与多层裙房一起设计时，由于主体楼层数比较多，荷载总值比较大时，而裙房部分荷载值不大，会引起许多不好处理的问题，尤其两部分的不均匀沉降是关键问题。

为了减小不均匀沉降，有三种处理方法：设沉降缝；将两部分防于刚度很大的基础上；两部分采用不同的基础形式以减少不均匀沉降，保持结构的连续性。由于第三种方法经济合理，能较理想的满足建筑物的实际使用功能，越来越受到青睐。JCCAD中的“桩筏及筏板有限元”为广大设计人员在实际设计中，提供很好的帮助。

5.1 筏基与柱下独立基础的联合设计

当主楼地下室埋深有限，欠补偿时，希望裙房部分的基础沉降更大，以减少两部分的沉降差。此时往往会在裙房设置柱下独立基础。在“桩筏及筏板有限元”里可以设计，并能输出两部分基础各点的沉降值，以便设计。甚至当裙房部分柱下独立基础需要设计止水板时，可以在人机交互中输入筏板（止水板），通过将止水板处的基床反力系数k值赋值为“0”，来实现。

5.2 筏基与肋梁筏板（止水板）的联合设计

主楼地下室埋深很深，采用筏基（板较厚），可以大大减小沉降，裙房采用肋梁筏板以增加沉降，因此减少两部分的沉降差。“桩筏及筏板有限元”也可以实现，并且可以在主体与裙房之间设置“后浇带”。

5.3 筏基与筏基的联合设计

当地质条件好，主楼与裙房两部分的沉降差不大，或使用功能上有要求时，两部分的基础要求都设计成筏基，但主楼处的板厚，裙房处的板较薄。“桩筏及筏板有限元”也可以进行这种变厚度筏基的设计。

5.4 桩筏基础与筏基的联合设计

当主楼层数多或地质条件要求呀采用桩筏基础时，为减少沉降差，裙房往往会采用筏基。可以在“桩筏及筏板有限元”中通过给筏基处的板按照地质要求，赋给一定的基床反力系数k值来实现这两部分基础的整体设计。

5.5 桩筏或筏基的抗浮设计

当地质勘探中的底下水位较高，且结合工程所在地的历史水位要求需要进行抗浮验算时，可在“桩筏及筏板有限元”中输入抗浮验算的水头标高，程序可以按照规范进行抗浮验算。

5.6复合地基的筏基设计

如果天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等要求时，要对地基进行人工处理后再建造基础，以满足建筑物对地基的要求，这种地基加固称为地基处理。程序可以按以下三种方式进行复合地基的筏基计算：

①按“天然地基”设计：在程序中将地质资料输入为经过地基处理后的场地土的地质资料；相关设计信息按天然地基考虑，如基础形式及沉降计算规范：选“天然地基”；天然地基承载力特征值：输入经过地基处理后的值。沉降计算按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）。

②按“复合地基”设计：可以不布置桩。基础形式及沉降计算规范：选“复合地基”；人工输入“复合地基承载力特征值”及“复合地基处理深度”。沉降计算按照《地基处理规范》（JGJ79-2002）考虑。

③按“复合地基”设计：可以与桩筏一样布桩，如CFG桩。基础形式及沉降计算规范：选“复合地基”。程序能够自动计算出复合地基承载力和处理深度，其计算方法是将天然地基的承载力与桩基承载力叠加，设计人员也可以人为修改复合地基承载力和处理深度。沉降计算按照《地基处理规范》（JGJ79-2002）考虑。