7.2 高层建筑桩筏基础的工作机理

③ 桩的长细比和桩的相对刚度对分担系数的影响
桩的长细比增大，桩—土体系中桩的相对刚度相 应增大，则桩的分担系数增加。
当桩的相对刚度降低，桩的长细比对桩的分担系 数的影响甚微。
桩—筏基础的沉降随着 桩间距的增大而增大， 桩间距在10倍桩径以内 时，桩—筏基础的沉降 只随着桩间距的增大而 稍有增大。
③ 桩长细比对桩—筏基础沉降的影响
桩的长细比对桩—筏基础沉降有显著影响。当桩 径确定，增加桩长度就增大了桩—土体系的刚度， 所以，桩的长细比增大，桩—筏基础的沉降减小。 ④ 桩相对刚度对桩—筏 基础沉降的影响
只有当打入桩数量减少到一定数量时，即建筑物总 荷载(扣除浮力)接近或超过所有桩极限承载力总和 的情况下，桩和桩间土才保持始终一起承担上部荷 载。
2. 打入桩与箱基、筏基的共同工作机理
钻孔灌注桩在施工过程中没有超孔隙水压力产生， 在上部荷载作用下，桩和桩间土共同承担上部荷载， 且在建筑物整个使用阶段中，桩和桩间土分担上部 荷载的比例保持不变。
当筏的相对刚度为10.0和0.01时，筏板的最大弯矩 相差一个数量级。
② 桩间距对桩－筏基础 中筏板弯矩的影响 桩间距增大，筏板的 弯矩也增大。
随桩间距的增大，筏 板弯矩的增大比较平 缓，并不急剧增加。 结论：在桩－筏基础 中，增大桩间距（或 减少桩数量）并不会 导致筏板弯矩迅速增 加。
④ 第四阶段，在上一阶段，桩间土再度增加上部荷 载的分担或桩间土与基底再度接触，则桩承受的 荷载减少，建筑物的沉降速率相应递减。由于孔 隙水压力的完全消散需要很长时间，当孔隙水压 力消散引起桩间土的固结沉降又大于建筑物的沉 降时，则桩间土承担的土压力再度减少，桩分担 的荷载增大；或基底与桩间土再度脱离，建筑物 的荷载再度由桩单独承担。 ⑤ 第五阶段，如此循环，直至建筑物沉降稳定为止。 如果基底与桩间土脱离，而桩已有足够的承载力 单独地承担建筑物的荷载，则桩间土与基底将永 远脱离。
二、高层建筑桩箱、桩筏基础的工作性状 1. 高层建筑桩箱(筏)基础的工作性状，对于常规设计 (s/d=3～4情况)，基本上接近于弹性地基上刚性基 础的工作性状。 2. 桩的存在，对减少箱基或筏基的沉降有明显的效果， 并使高层建筑的整体横向倾斜大为改善，建筑物均 匀下沉。 3. 对于一般的高层住宅或宾馆，桩顶反力分布通常总 是角桩最大，边桩次之，内部桩最小。 4. 在高层建筑桩箱(筏)基础承载力满足建筑物荷载条 件下，增减少量桩数(例如10％)对基础的沉降影响 很小。
桩—筏基础中桩的相 对刚度直接影响桩— 土体系的刚度。桩的 相对刚度减小，桩— 筏基础的沉降增大。
⑤ 桩—筏基础差异沉降的各种影响因素 筏的相对刚度对桩—筏基础的差异沉降影响最为 显著，其他因素影响较小。
3、桩筏基础中筏板的内力 ①筏的相对刚度对桩－筏基础中筏板弯矩的影响
筏的相对刚度与筏板的最大弯矩成正比。
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③ 桩长细比和相对刚度对桩顶反力的影响
当桩的长细比减小时，桩－筏基础中的角桩、边 桩和内部桩的桩顶反力比例稍有增加趋势。
当桩的相对刚度减小时，桩群中角桩、边桩和内 部桩的桩顶反力比例也随之下降，尤其角桩的下 降趋势明显。 结论：筏的相对刚度、桩间距和桩的相对刚度均 对桩顶反力的分布有很大影响。 常规设计的桩—筏基础，筏的相对刚度较大，桩 间距较小，桩顶反力的分布是四周大，中间小。 为了使各桩所承担的桩顶荷载趋于均等，应当适 当地增大桩间距，减少桩数。
7.2 高层建筑桩筏、桩箱基础 的工作机理和性状
一、高层建筑桩箱、桩筏基础的工作机理
1.打入桩与箱基、筏基的共同工作机理
① 第一阶段，建筑物施工期和使用早期内，基底与 桩间土保持接触，桩与箱(筏)共同承担建筑物荷载 ② 第二阶段，随着时间的进展，打桩时引起的孔隙 水压力逐渐减小，桩承受的荷载增大。若此时桩 间土的固结沉降大于桩基沉降，则基底与桩间土 脱离。 ③ 第三阶段，由于桩承担的建筑物荷载的增大或桩 全部承担建筑物荷载，建筑物的沉降将不断增加。 此时桩沉降速率要比孔隙水压力消散速率大些， 经过一定时间，基底承担荷载增大或基底可能又 与桩间土再度接触。箱基或筏基分担上部结构荷 载又增加。
而当KR=0.01，筏相当柔性时，角桩、边桩和内部桩 的桩顶反力基本上相等。
② 桩间距对桩顶反力 分布的影响 在10d范围内，角桩、 边桩桩顶反力随桩间 距的增大而减小； 桩间距达到10d后， 桩－桩间的相互作用 几乎消失； 结论：适当地增大桩的间距，减小桩与桩之间的 相互影响，可使各桩的桩顶反力尽量趋于均匀， 从而使设计更加经济、合理。
5. 在常规设计条件下，高层建筑桩箱(筏)基础的桩间 土仍分担上部荷载，桩间土地基反力略呈马鞍形； 在建筑物建筑竣工时，箱(筏)底板可分担小于25％ 的上部总荷载。
6. 不管是满堂布桩还是轴线桩布臵，箱(筏)底板钢筋 应力均很小，桩的刚度对箱(筏)基础的刚度是有贡 献的。 7. 桩沿剪力墙轴线或柱下布臵，较之桩满堂布臵可大 大减小底板的厚度。
③ 其他因素对桩－筏基础中筏板弯矩的影响
桩的长细比对筏板的最大弯矩影响极小；
桩的长细比较小，筏板的弯矩几乎不变； 桩的相对刚度减小， 筏板的弯矩也相应 减小，但减小幅度 不明显。
4. 桩－筏基础的桩顶反力分布
① 筏的相对刚度对桩 顶反力分布的影响
当桩间距为4d、桩的相对刚度KR＝10.0时，角桩的桩 顶反力是内部桩的2倍左右；
8. 其他条件相同，但施工条件不同，分担上部荷载的 比例是不同的，采用灌注桩的箱(筏)底板比采用预 制桩的可分担更多的建筑物荷载。
7.4 桩箱、桩筏基础与地基共同作用分析实例 一．桩筏基础共同作用特性及变化规律
1.两个特征相对刚度
KR
3 4 ER t R BR 1 s2
3 Es L4 R
5、桩与筏荷载的分担 ①筏的相对刚度对分担系数的影响
筏的相对刚度减小，筏的分担系数逐渐增大，但增 大的趋势较慢。
② 桩间距对分担系数的影响
筏的分担系数随桩间距的增加而增大； 取相当接近于实际的桩筏或桩箱基础的情况(KR＝ 10，Kp＝1000，s/d=3～4，L/d=50～100)，筏的 分担系数为15％-26％。
EP KP Es K R —筏与地基土之间的相对刚度参数； K P —桩与地基土之间的相对刚度参数； ER —筏板的弹性模量； EP —桩的弹性模量； Es —地基土的弹性模量； LR、BR、t R —分别表示筏板的长度、宽度和厚度；
s —土的泊松比。
2、桩筏基础的沉降 ① 筏的相对刚度KR对总沉 降的影响 其他条件一定时，筏和 群桩的刚度对桩—筏基 础沉降起决定性作用。 ② 桩间距对桩—筏基础沉 降的影响