这类建筑物自身无特殊性 3.1.8 1)与现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB 以测量地基的回弹再压缩量 高11.8m 一般规定 3.1.4 γ 本规范作这种调整的原因如下 根据基桩所处环境类别 1 按荷载效应准永久组合计算构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力 应按荷载效应标准组合计算裂缝宽度 进行上部结构-基础-地基(桩土)共同作用分析计算 或使用功能上对变形有特殊要求(如冷藏库 3.1 原《建筑桩基技术规范》JGJ 乙级建筑桩基 桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值 2)马鞍形反力分布 亦即为荷载效应标准组合 作用力采用现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 变刚度调平概念设计旨在减小差异变形 核心筒冲切力显著降低 试验验证 承台内力和配筋 当桩端平面以下存在软弱下卧层时 在天然地基满足承载力要求的情况下 场地地基和建筑物体形的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度 对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa且长径比大于50的桩 如同上部结构一样从未实现基于可靠性分析的概率极限状态设计 墙脚部成为长期测点 6 0 0 γ 北京呼家楼等27项工程的桩基设计进行了优化 max 应与上部混凝土结构一致 抗裂 由于桩端以下有黏性土下卧层 因此承载力随桩型和成桩工艺的变异特征已在单桩极限承载力取值中得到较大程度反映 外围量大沉降量s 为避免上述负面效应 基底同置于岩石和土质地层 由图3看出 0 等桩长桩基桩顶反力呈内小外大马鞍形分布 高烈度区水平地震作用以及风荷载等引起的水平位移 γ 以单桩极限承载力和综合安全系数K为桩基抗力的基本参数 丙级建筑桩基的要素同时包含两方面 应采用地震作用效应和荷载效应的标准组合 桩基变形涵盖沉降和水平位移两大方面 施工单位自测自检平行作业 后者最大沉降量s 建筑物类型酌定 1)碟形沉降 按复合桩基设计 2 筏板厚2.5m 场地地质与环境的复杂程度 3.1.1 北京电视台 max ]＝0.002L 对所有桩实施了复打 包括基础跨越地铁 桩基设计时 如场地处于岸边高坡 关于桩身 γ 当高层主体采用桩基时 差异沉降 密实砂 1 基本设计规定 6 3m 节约投资逾亿元 均匀布桩的桩顶反力分布特征 50010关于结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级 采用变刚度调平设计理论与方法结合后注浆技术对北京皂君庙电信楼 以下就传统设计存在的问题 沉降变形出现内大外小的碟形分布 相应的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值 ＝20mm max 第一类是(1)重要的建筑 视地层条件减小桩长) 天然地基箱基的变形特征 5 提高建筑物使用寿命 其抗力应采用包含抗力分项系数的设计值 0 当进行承台和桩身裂缝控制验算时 对于按规范第3.1.4条进行沉降计算的建筑桩基 桩基为 其承载力调整系数 max ＝1的标准组合 但由于场地条件 墙上设置测点 严格控制桩基的整体倾斜和稳定 6 1)变桩长模型试验 max 此时如何确定桩基传递荷载和施工不致影响既有建筑物的安全成为设计施工应予控制的关键因素 1)局部增强变刚度 4m)布桩相比 ＝2.5mm 2 但材料消耗相当可观 3.1.2 从图6看出 系统的沉降观测 风载和地震作用水平剪力大 疏桩或短桩基础 概念设计要遵循变刚度调平设计原则 验算桩和承台正截面的抗裂和裂缝宽度 一级严格要求不出现裂缝的构件 应进行软弱下卧层承载力验算 可见 环境条件的特殊性 并确定承台内力与配筋 简称为减沉复合疏桩基础 桩长宜减小(当有合适桩端持力层时) 必须进行系统的沉降观测直至稳定 2)桩基变刚度 对于主裙楼连体建筑 确定桩数和布桩时 按荷载效应标准组合计算的构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力 2 应进行抗震承载力验算 对差异变形的适应性 ＝8mm 2 宜按变桩距 (L 其调平效果十分显著 5 最终达1:1.9 应按桩基设计等级甲级设计 3 应与混凝土结构设计规范一致 桩基设计时 双层箱基 在概念设计的基础上要进行上部结构—承台—桩土的共同作用分析 3.1.2 对于大体量筒仓 桩基设计等级是根据建筑物规模 桩长22m 1 3.1.7 第二类是(3)体型复杂且层数相差超过10层的高低层(含纯地下室)连体建筑物 3.1.10 或对水平位移有严格限制的建筑桩基 其安全等级 3.1.5 风载作用下的桩基水平位移时 参照现行《混凝土结构设计规范》GB 划分建筑桩基设计等级 在石家庄某现场进行了20层框架-核心筒结构1／10现场模型试验 对于框架-核心筒结构高层建筑桩基 一是桩基完工之后即应在柱 确定桩数和布桩时 桩基础应按下列两类极限状态设计 土与桩的相互作用导致地基或桩群的竖向支承刚度分布发生内弱外强变化 最大沉降由6.0cm发展至12.5cm 在概念设计的基础上 ]＝0.002L 为二测点距离)减至△s 1 3.1.5 该大厦高113m 3 土反力按《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》JGJ 第三类是(5)场地和地基条件复杂的7层以上的一般建筑物及坡地 0 因此桩基正常使用极限状态设计计算维持原《建筑桩基技术规范》JGJ 边桩反力差增大 将引起自身和上部结构的附加弯 故其荷载效应采用 对于主裙连体建筑基础 应按荷载分布考虑相互作用 承台底基土能有效分担份额很大的荷载 结构设计使用年限 设计较甲级简单 碟形沉降会更趋明显[见图4(a)] max 图2为北京南银大厦桩筏基础建成一年的沉降等值线 二是荷载分布较均匀 整体失稳或发生不适于继续承载的变形 桩基设计中 受作用体将产生附加应力 2)核心筒局部增强模型试验 是承载能力极限状态设计的具体内容 促使差异沉降减到最小 计算内容和应采取的相应技术措施 由于土与土 根据建筑规模 应按现行有关建筑结构规范的规定采用 对于钢管桩 观测数据和所绘曲线应作为工程验收内容 框架-核心筒结构 随荷载和结构刚度增加 移交建设单位存档 0 max 计算沉降等值线 天津 差异变形超过允许值 外围沉降为7.8mm l＝2m 碟形沉降明显 风载效应标准组合 突破传统设计理念 呈明显碟形 控制差异变形和整体稳定 5 应将桩基设计分为表3.1.2所列的三个设计等级 (L 可采用减沉复合疏桩基础 承台顶面作用效应应采用基本组合 3)鉴于地基土性的不确定性对基桩承载力可靠性影响目前仍处于研究探索阶段 这就是变刚度调平概念设计的内涵 运输和锤击作用进行桩身承载力验算 最大差异沉降△s 岸边的桩基 以方便使用 基础埋深大于紧邻的重要或高层建筑物等 2 1 3 如图4(b)所示 岸边建筑桩基整体稳定性采用综合安全系数 框架-核心筒结构 设置于其上的刚度有限的基础(承台)受均布荷载作用时 该大厦为22层框架-剪力墙结构 裙房(含纯地下室)的地基或桩基刚度宜相对弱化 3 可对荷载集度高的区域如核心筒等实施局部增强处理 墙和外围柱 应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 0 3.1.3 首先 对于荷载分布较均匀的大型油罐等构筑物 软土地基上的多层建筑物 将超过允许值 应根据表3.1.2确定设计等级 故采用荷载分项系数 对于外围框架区应适当弱化 复合地基 三是由于基桩数量少而疏 (4)20层以上框架-核心筒结构及其他对于差异沉降有特殊要求的建筑物 而前者量大沉降量s ／L 成桩质量可靠性应严加控制 50007)的设计原则一致 包括采用局部桩基与局部刚性桩复合地基[见图4(c)] ＝0.004L 确保桩间土较充分发挥承载作用 ≤0.012L 预计最终最大沉降量将达7.0cm左右 后者包括长期水平荷载 G 2 结构设计使用年限和结构重要性系数 引发墙体开裂者多见 (6)对相邻既有工程影响较大的建筑物 沉降分布与天然地基上箱基类似 2 最大差异沉降[△s 以桩基的变形 0 正常使用极限状态 软土地区多层建筑 该大厦高104.1m 均匀布桩 500PHC管桩 故结构重要性系数 变刚度调平概念设计 (b)可看出 近似计算中间单位宽板带核心筒一侧的附加弯矩较均布反力增加16.2％ 3.1.6 考虑到桩基结构的修复难度更大 山东农行大厦 3.1.6 桩与桩 桩径 max 变桩长布桩(图5)以抵消因相互作用对中心区支承刚度的削弱效应 二是对于框架-核心筒 5 应根据桩基所处的环境类别和相应的裂缝控制等级 max 这说明按常规布桩 又如在相邻既有工程的场地上建造新建筑物 (2)30层以上或高度超过100m的高层建筑 框架-剪力墙结构 四是沉降观测应事先制定观测间隔时间和全程计划 承载能力极限状态 对于减沉复合疏桩基础应用中要注意把握三个关键技术 γ 桩基沉降是计算绝对沉降 一是桩端持力层不应是坚硬岩层 由于抗力是采用基桩或复合基桩极限承载力除以综合安全系数K＝2确定的特征值 采用后注浆等措施) 桩基设计所采用的作用效应组合和抗力是根据计算或验算的内容相适应的原则确定 承载能力极限状态 呈马鞍形分布 4)上部结构-基础-地基(桩土)共同工作分析 0 承台结构承载力极限状态的抗力仍采用现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 以节约资源 这种减沉复合疏桩基础在温州 近年来 以图1北京中信国际大厦为例 按荷载效应标准组合计算的构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值 Q 为甲级 应于内部柱 工程应用 以获取建筑物内 其二 1 有的为可算项 最大沉降差由△s 3.1.4 其最大沉降由s 桩基达到最大承载能力 下列建筑桩基应进行沉降计算 图1所示为北京中信国际大厦天然地基箱形基础竣工时和使用3.5年相应的沉降等值线 4 l＝2m)与变桩长(d＝150mm 对于抗震设防区的桩基 计算内容可视具体情况简略 并加设保护措施 上海称其为沉降控制复合桩基 在天然地基承载力满足设计要求的情况下 待地下室建造出地面后 裂缝宽度为控制内涵的正常使用极限状态计算 基本设计规定 max 50011的规定采用 94-94采用桩基承载能力概率极限状态分项系数的设计法 Q 桩端持力层为粗中砂 须严格控制差异变形乃至沉降量 相对弱化核心筒外围桩基刚度(采用复合桩基 最大差界沉降△ 从图7(a) 2)关于不同桩型和成桩工艺对极限承载力的影响 计算水平地震作用 应采用传至承台顶面的荷载效应基本组合 确保正常使用功能 ＝10mm 一是场地和地基条件简单 设计等级为乙级的体形复杂 3 在计算承台结构和桩身结构时 对于抗浮 均匀布桩 4 箱筏基础或桩承台的碟形沉降 疏短桩 复合地基 0 应不小于1.0 墙脚部位设置测点 φ 图7为试验场地在粉质黏土地基上的20层框架结构1／10模型试验 无桩筏板与局部增强(刚性桩复合地基)试验比较 本条说明桩基设计的两类极限状态的相关内容 基础埋置深度足够大 若采用天然地基 应按增强主体(采用桩基) 应计算其水平位移 本条说明关于变刚度调平设计的相关内容 应进行桩身压屈验算 94-94的承载力概率极限状态设计模式尚属不完全的可靠性分析设计 以及由于桩基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度划分为三个等级 采用 计算荷载作用下基桩沉降和水平位移时 max 1 建成一年 抗拔桩基 除临时性建筑外 一般规定 桩数 γ 精密机床和透平设备基础等)的建(构)筑物桩基 对于混凝土预制桩 应与上部混凝土结构一致 验算坡地 3.1 3.1.3 max 计算内容应根据场地与地基条件 当天然地基承载力基本满足要求时 由表1桩顶反力测试结果看出 《钢结构设计规范》GB 桩数344根 4 3.1.1 最大裂缝宽度限值见本规范表3.5.3 碟形沉降和马鞍形反力分布的负面效应 γ 桩基结构安全等级 褥垫增沉等)的原则设计 三级允许出现裂缝的构件 实际上已反映于单桩极限承载力静载试验值或极限侧阻力与极限端阻力经验参数中 条文所列6项内容中有的为必算项 试验验证 考虑土体固结变形时效特点 这种情况下首先应把握好桩基的概念设计 外部的沉降和差异沉降值 丙级以外的建筑桩基 1984年建成至今20年 3.1.8 宜于核心筒区域局部设置增强刚度 △s 为二测点距离)一倍 94-94规范的规定 进一步优化布桩 ≤0.0008L 在施工过程及建成后使用期间 对于框架核心筒和框架-剪力墙结构 应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算 由于问题的复杂性 3 以减小差异沉降和承台内力为目标的变刚度调平设计 采用不同的承载力分项系数意义不大 旨在界定桩基设计的复杂程度 岩溶极为发育且岩面起伏很大 4 并按相关规范观测直至稳定 3.1.7 二级一般要求不出现裂缝的构件 均匀布桩的桩筏基础的变形特征 0 50009规定的荷载效应基本组合设计值计算确定 除临时性建筑外 1 应进行局部压屈验算 将桩相对集中布置于核心筒和柱下 在其施工过程及建成后使用期间 s 这说明加大基础的抗弯刚度对于减小差异沉降的效果并不突出 济南等地也相继应用 桩长l＝11m 重心高 应按吊装 ≤0.0005L 基底反力出现内小外大的马鞍形分布 桩基应根据具体条件分别进行下列承载能力计算和稳定性验算 验算坡地 应采用荷载效应准永久组合 根据图3所示桩箱基础实测反力内外比达1:1.9 6-99所给反力系数 风荷载作用下桩基的水平位移时 宜按内强外弱原则布桩 在计算桩基结构承载力 3.1.9 4 将测点移至地面柱 宜结合具体条件按下列规定实施 对受水平荷载较大 原《建筑桩基技术规范》JGJ γ 体型简单的7层及7层以下一般建筑 20世纪90年代以来 北京长青大厦 抗震设防区 宜进行上部结构-承台-桩-土共同工作分析 卵石层 减小沉降的摩擦型桩 3 桩基结构作为结构体系的一部分 岸边建筑 正常使用极限状态 中 ＝1的荷载效应标准组合 0 抵抗和适应差异变形的性能较差 50010 重要性系数 对桩基结构进行抗震验算时 变刚度调平设计原理与方法 体型与功能特征 max 可采用天然地基 应结合工程具体条件有针对性地进行计算或验算 应采用荷载效应准永久组合 但最大沉降往往超过20cm 变桩长桩基转变为内大外小碟形分布 超过规范允许值[△s ≤38mm 通过调整地基或基桩的竖向支承刚度分布 对位于坡地 对于框架-核心筒结构高层建筑天然地基承载力满足要求的情况下 桩基设计较简单 这意味着承载能力极限状态的荷载效应基本组合的荷载分项系数为1.0 采用对荷载集度高的核心区局部增强措施 弱化裙房(采用天然地基 以确保基桩受荷能产生刺入变形 其承载力许多情况下满足要求 应采用传至承台底面的荷载效应标准组合 RE 3.1.9 以资校对 应强化核心筒区域桩基刚度(如适当增加桩长 这类建筑物的特点是荷载大 等桩长布桩(d＝150mm 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 应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平承载力计算 剪内力乃至开裂 3 基础或承台内力和上部结构次应力显著降低 在总荷载F＝3250kN下 当上部结构为荷载与刚度内大外小的框架-核心筒结构时 对上述按变刚度调平设计的桩基 应采用水平地震作用 降低承台内力和上部结构次内力 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 ＝0.4％＞容许值0.2％ 储罐的摩擦型桩基 精密生产工艺的多层厂房 50017(钢桩)规定的材料强度设计值 软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础 甲级建筑桩基 使桩间土受桩牵连变形较小 天然地基箱筏基础土反力的马鞍形反力分布的负面效应将导致基础的整体弯矩增大 功能特征 地基为砂砾与黏性土交互层 φ 桩身范围有较厚自重湿陷性黄土或可液化土等等 桩长相对较短 关于桩基承载力计算和稳定性验算 应进行系统的沉降观测直至沉降稳定 3)主裙连体变刚度 计算水平地震作用 应分别采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合 约束状态下的非均匀变形与荷载一样也是一种作用 本规范改为以综合安全系数K代替荷载分项系数和抗力分项系数 取得了良好的技术经济效益(部分工程见表2) 在进行承台和桩身的裂缝控制验算时 由此引起的整体弯矩增量比中信国际大厦天然地基的箱基更大 这类建筑物由于荷载与刚度分布极为不均 三是沉降观测应委托专业单位负责进行 应按水平地震作用 应进行整体稳定性验算 相应的荷载效应采用基本组合 上述工程实例证实了这一点 2 考虑负摩阻力等至关重要 计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时 差异沉降难免超出规范要求 桩距3.3d 采用荷载效应标准组合和荷载效应准永久组合 G 7 所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定 考虑到预制桩沉桩出现上浮 首先在上海采用以减小沉降为目标的疏布小截面预制桩复合桩基 整体倾斜和局部倾斜的基本参数 二是桩距应在5～6d以上 天然地基和均匀布桩的初始竖向支承刚度是均匀分布的 对于本规范第3.1.4条规定应进行沉降计算的建筑桩基 液面控制严格的贮液罐体 5 不应小于1.0 布桩具有较大灵活性的桩型 设计时应选择基桩承载力变幅大 应采用荷载效应标准组合 风载作用效应的标准组合 地基为半填半挖 max 图3所示为武汉某大厦桩箱基础的实测桩顶反力分布 应对桩身和承台结构承载力进行计算 400PHC管桩 差异沉降接近于零 3.1.10 包含四个要点 在相同荷载(F＝3250kN)下 工程应用效果进行说明 后者可使承台整体弯矩 ＝6mm减至s 岸边建筑桩基的整体稳定性时 最大沉降s 确定尺寸和配筋时 而按变刚度调平设计可大幅减小最大沉降和差异沉降 最大相对差异沉降△s