建筑桩基新规范设计技术要点.pdf

建筑桩基新规范设计技术要点电沟大学土木工程孽吃术语说明1.单桩承载力特征值 charact erist ic v alue of single pile bearing capacit y单桩极限承载力除以安全系数后的承载力值。2.混合型基础 compound foundat ion同一建筑物根据其荷载分布特征与结构型式，采用天然地基与局部桩基的混合型基础。)3.变刚度调平设计 adjust ed foundat ion rigidit y design for reducing different set t lement考虑结构荷载、地层分布和相互作用效应，通过调整桩径、桩长、桩距等改变桩土刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀的设计方法称为变刚度调平设计。:4.群桩效应 group effect群桩基础，在竖向荷载作用下，由于承台、桩、土的相互作用导致桩基承载力、沉降等性状 生不同于单桩的变化；在水平荷载下，桩基的水平承载力、位移等性状发生不同于单桩的变化，称此种效应为群桩效应。5.承台效应系数 pile cap effect efficiency竖向荷载下，群桩承台底地基土产生一定抗力分担荷载，称此为承台效应。以地基承载力的发 挥率度量该效应称为承台效应系数O、基本设计规定一般规定桩基础应按下列两类极限状态设计1承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力或整体失稳或发生不适于继续承载的变形;2正常使用极限状态：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。桩基设计等级根据建筑物规模和功能特征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区分。设计等级建筑类型甲级(1)重要的工业与民用建筑(2)30层以上或陆度超过100m的iWj层建筑(3)体型复杂,层数相差超过10层的高低层连体建筑物(4)对桩基变形有特殊要求的建筑物(5)场地和地基条件复杂的一般建筑物(6)对相邻既有工程影响较大的建筑物乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物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的民用建 筑及一般工业建筑物桩基承载能力计算和验算要求1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；2应对桩身和承台承载力进行计算；对于桩身露出地面或桩侧为可 液化土、土的不排水剪切强度小于lOkPa土层中的细长桩应进行桩 身曲屈验算；对于混凝土预制桩应按施工阶段吊装、运输和锤击作 用进行强度验算；对于钢管桩应进行局部曲屈验算；)3当桩端平面以下存在软弱下卧层时应进行软弱下卧层承载力验算;4对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算；|5对于抗浮桩基，应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算；|6对于抗震设防区的桩基应按现行建筑抗震设计规范的规定进 行抗震承载力验算。桩基变形验算要求*根据建筑桩基的设计等级及长期荷载作用下桩基变形对上部结构的影响程度、桩基裂缝对耐久性的影响程度决定。应进行沉降验算的桩基：1）设计等级为甲级的建筑物桩基；I2）体形复杂、荷载分布不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建 筑物桩基。可不进行沉降验算的桩基：1）嵌岩桩和支承于其他坚硬持力层的桩基；（2）设计等级为丙级的建筑物桩基；.3）对沉降无特殊要求的单排桩条形承台桩基；）4）有可靠经验时，对地质条件简单、荷载均匀、且对沉降无特殊要求的桩基。j水平位移验算：对受水平荷载作用的建筑物和构筑物桩基，且对水平位移有严格限制时，应验 算其水平位移。抗裂度验算：对于使用上需限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度验算，对使用条件 要求混凝土不得出现裂缝的桩基应进行抗裂度验算。基于差异沉降的桩筏基础的优化1.差异沉降控制与变刚度调平设计概念大量计算分析和工程实践表明，差异沉降越大，筏板 的弯矩越大）上部结构的次生应力也越大。因此）差异沉 降控制是桩基设计，特别是以变形控制为基础的桩基设计 的关键。Poulos也指出当表层附近的土层由相对较硬土体或密 实砂土组成时，地基土可以提供全部或大部分承载力，此 时基础设计的重点是控制差异沉降和整体沉降。控制差异沉降和整体沉降，除了前述选择合适的筏 板厚度外，对桩基刚度的调节也是一个主要手段。考虑 结构荷载、地层分布和相互作用效应，通过调整桩径、桩长、桩距等改变桩土刚度分布，以使建筑物沉降趋于 均匀的设计方法称为变刚度调平设计。金变刚度调平设计原则：宜以上部结构-承台-桩-土的共同作用分析为基础，按变 刚度调平设计原则设计的桩基：1.对于主裙楼连体建筑,当高层主体采用桩基时，裙房的地基或 桩基刚度宜相对弱化，可采用天然地基、复合地基、疏桩或 短桩基础。2.对于框筒、框剪结构高层建筑桩基,应加强核心筒和内部剪 力墙区域桩基刚度（视条件适当增加桩长、桩径、桩数、采 用后注浆等措施），相对弱化核心筒外围桩基刚度,并对后者 按复合桩基设计。3.对于框筒、框剪结构高层建筑天然地基,承载力和沉降量满 足要求的条件下，宜于核心筒区域设置增强刚度、减小沉降 的桩。形成局部复合桩基（非地震区和七度及其以下地震烈 度设防区）或刚性桩复合地基。4.对于大体量筒仓、储罐桩基,宜按内强外弱原则布桩。,.I 天然地基和均匀布桩的初始竖向刚度是均匀分布的。设置于其上的有限刚度的基础（承台）受均布荷载作用时，由于地基土、桩土的相互作用导致地基或桩群的竖向刚度 分布发生内弱外强变化，沉降变形出现内大外小的碟形分布,基底反力出现内小外大的马鞍形分布。当上部结构为荷载(1)局部增强却在采用天然地基时，突破纯天然地基的传统观念,对荷载集度高的区域如核心筒等实施局部增强处理，包括采用局部桩基或局部刚性桩复合地基。桩基变刚度当整体采用桩基时，对于框筒、框剪结构，采用 变桩距、变桩径、变桩长(多层持力层)布桩。对于 荷载集度高的内部桩群，除考虑荷载因素外,尚应考 虑相互作用影响予以增强；对于外围区应适当弱化,按复合桩基设计。主裙连体变刚度对于主群连体建筑，基础应按增强主体（采用桩基）、弱化裙房（采用天然地基、疏短桩基、复合地基）的原则 设计。（4）上部结构-基础-地基（桩土）协同工作分析在概念设计的基础上,进行上部结构-基础-地基协同 工作分析计算,进一步优化布桩,并确定承台内力与配筋。基于差异沉降的设计方法：通过调节桩长、桩位布置和桩 径以及板厚，可达到桩筏基础变刚度调平设计的目的。变刚度调平设计方法：由共同作用分析得到沉降等值线分布及影响其分布形态的上部结构、基础、桩土的刚度 分布（刚度矩阵）后，调整刚度矩阵，使差异沉降达到最小的一种变形控制原则的优化设计方 法。刚度分布的变化将导致沉降等值线分布的变化，因此设计中通过调整上部结构、基础、桩土的刚度分布，从而优化沉降等值线分布，使差异沉降值及其变化梯度减至最小。这就是 变刚度调平设计的理论依据。大致可以分为以下几个步骤：按资料选定初步方案，进行初始布桩，并确定基础板厚；进行共同作用分析绘制沉降等值线；对沉降等值线进行分析，根据具体条件，进行刚度调节处理，并生成新 的刚度矩阵；进行共同工作迭代计算，直至差异沉降最小，并进行方案的最后修正。这种设计理念已应用于一些大型工程，例如坐落在北京三元桥的南银大厦，高110m,地上31层，地下2层，采用片筏基础与预制混凝土管桩。自1997年竣工后，对其进行了观测 研究，实测与计算的基础沉降见图1.5,实测的沉降与计算的结果非常相近，可以说是变刚 度调平设计优势的充分体现。鼻南银大厦沉降等值线计算与实测比较福建吉祥大厦的设计（王界辉等2002）该大楼主楼共有23层，中间尚有二层塔楼，框筒结构。平面为一切角正三角形（见图1.6）。裙房四层，框架结构。原设计均为一层地下室。主楼筒体由14堵剪力墙构成，框体由12根 柱子构成。主楼恒载重34800RN,其中筒体重255433kN,占总荷载的58.7%,而框架柱重 1229317622kN,各柱荷载仅占总荷载的2.83%4.05%,可见上部荷载分布极不均匀，给 基础的沉降造成极不利的影响。大厦位于福州盆地中部偏南的残丘（称吉祥山）上，有8个岩 土层，在残积土中无规律地存在大量大小不一、新鲜坚硬、难钻除的孤石，局部地段呈串珠 式叠垒，且各岩土层的厚度变化很大，顶板起伏悬殊。此外场地西部地表下810m处尚有一 条宽118m,高210m折线形分布的防空洞，转折处接一个8义8n?衬砌牢固的大洞室，整个防 空洞积满了水。针对上述复杂的地基条件和荷载分布极不均匀的上部结构，经过全面仔细分 析各种复杂因素后，土界辉等大胆打破常规，趋利避害，充分发挥天然地基的潜力，补充少 量的桩，增强局部地段的地基刚度，调平不均匀沉降的基本思路去解决。具体设计施工方法：将主楼地下室由一层改为二层，把施工中的两大阻碍孤石和防空洞，用明挖的 方法铲除掉；采用补偿性基础的原理验算天然地基的强度和变形是否满足地基规范的要求；当强度能满足要求，但变形满足不了要求时，在采用天然地基的情况下，用少量的 桩来调平其超限的不均匀沉降；据上部结构荷载的不同及地基土层变形模量的差异，打破常规在同一建筑物中选择 可产生不同刺入变形的桩基持力层；桩基强度设计中打破常规，采用极限承载力作为设计荷载；进行天然地基、单桩及带台单桩的荷载试验，以取得可靠的参数，优化基础设计；根据地层剖面图及各岩土层顶板等高线图，逐根慎重确定桩长，以达到预期的刺入 变形和调沉的目的。该工程建成后，一直进行沉降观测，历时三年半的精密沉降观测数据表明，经过调沉桩处理后，整个建筑的沉降已比较均匀，取得了预期的效果。庐主楼平面及基桩布置图法兰克福展览会大楼该大楼为筒中筒结构，共56层，高达256m,90年代在欧洲是除埃非尔铁塔以外的最高建筑。建筑物总重1880MN,水浮力180MN,有效总荷载。=1700MN。该大楼采用桩筏基础，桩基支承于第3纪粘土上，属摩擦桩。为 减少沉降，运用了补偿原理，厚筏（中部6m,周边3m）埋深达14m,三层地下室。设计中大胆地按筏底地基土承担67%荷载考虑，余下的 33%的荷载由桩基承担。64根直径1300的钻孔桩长度不等，大体按 环形布置。四角设28根桩，长26.9m；边桩20根，长30.9m;内环设 16根桩，长34.9m。其意图是加大内环桩的支承反力，减少边、角桩 的支承反力，从而减少筏基底板的弯矩。ra i-io法兰克福展览会大楼基础结构与沉降实测结果结构与基础剖面,（6）布桩图,（c）底板沉降等值线与剖面，（d）地基土分层沉降观测结果1 一荷我达总荷救30%时结果；2-荷载达息荷载50%时结果大楼施工到一半高度时，中心沉降4.0cm,差异沉降1.5cm,挠曲率2.55X 104,基础倾斜约为1.53 X10-4,均非常小。按筏底分担67%荷载，桩承担33%荷载，预计的沉降值s=15cm,为纯筏 基时的50%,即64根桩能使沉降减少一半。实测结果列于表1-3,表明筏底土分担比例比预计结果要小，而单桩平均 荷载已按近其极限荷载。因此，该工程在基础设计上是非常先进的，值得借鉴。桩土荷载分担比例和沉降实测统计 1-3IS IS.II实 测 燃 果施加荷敕Q,(MN)52外)1700 idd51030850501105U5板 基Qp(MN)7(MN)0./。(以)5768.84333104.84610009.387183Q12.9T75筏底土沉降值Qu(MN)万(kPa)Q./Q()St(CD?3JS.1加)1133327.715100约2Q959.339320约26。74.12947约27581.525桩基设计的荷载与抗力桩基设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应符 合下列规定：1按基桩承载力确定桩数时，传至承台底面的荷载效应应按正常使 用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用基桩承载力特 征值。2%算桩基变形时，传至承台底面的荷载效应应按正常使用极限状 态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用，相应的限 值为建筑物地基变形允许值。由于静荷载长期作用在地基基础上，它是引起基础沉降的主要因素。可变 荷载中普通可变荷载经常出现且作用时间较长，变形计算中应予考虑。偶然 荷载通常发生的机会不多，发生时作用的时间一般很短，产生的固结变形非 常小，通常的沉降计算中不予考虑。3在确定承台高度、桩身截面、计算承台内力、确定配筋和验算材 料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的桩顶反力，应按承 载能力极限状态下的荷载效应基本组合，并采用相应的分项系数（各 组合荷载采用标准值乘相应的分项系数，即荷载采用设计值）。当需要验算承台或桩身的抗裂度和裂缝宽度时，应按正常使用极限 状态荷载效应标准组合。4桩基础设计安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数应按 有关规范的规定采用。标准组合:主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损害的情况。正常使用极限状态下荷载效应的标准组合Sk为：=Gk+Qlk+/c2Q2k+/cnQnk式中SGk按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；SQik一按可变荷载标准值0k计算的荷载效应值；匕，一可变荷载C的组合值系数，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)规定取值。准永久组合:主要用在当长期效应是决定性因素时的一些情况。荷载效应的准永久组合Sk按下式计算：=Gk+夕 qlQlk+些 q2$Q2k+/qnQnk七一准永久值系数，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)规定取值。基本组合:永久荷载、可变荷载作用采用设计值表达的组合值。由可变荷载效应控制的基本组合设计值S为：S-/G%k+/QlQlk+2匕2%2k+/QncnQnk左一永久荷载的分项系数，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)规定取值；上一第，个可变荷载的分项系数，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)规定取值。由永久荷载效应控制的基本组合设计值S为：S=L35Sk WR式中 火一结构构件抗力设计值，按有关建筑结构设计规范规定确定；Sk荷载效应的标准组合。地基基础设计中采用的结构重要性系数几应根据基础设计安全等级确定，且/。不应小于l.Oo复合桩基设计软土地基上8层及8层以下的混凝土和砌体结构建筑物，当地基承载力满足要求时，为减小沉降可设置摩擦型疏桩,按桩土承台共同作用计算复合疏桩基础的承载力和沉降。二、桩基设计基本资料1岩土工程勘察资料：1）按照国家标准岩土工程勘察规范（GB50021）要求整理的岩土 工程勘察报告书；2）桩基按两类极限状态进行设计所需用岩土物理力学性能指标值；3）对建筑场地的不良地质现象，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土 洞等，有明确的判断、结论和防治方案；4）地下水位埋藏情况、类型和水位变化幅度及规律，地下水的腐蚀 性评价，地下水浮力计算的设计水位；5）现场和其他可供参考的试桩资料及附近类似桩基工程经验资料；6）抗震设防区按设防烈度提供的液化地层资料；有关地基土冻胀性、湿陷性、膨胀性评价 瀛桩基详勘察特殊要求勘探点间距1）对于端承型桩（含嵌岩桩）：主要根据桩端持力层顶面 坡度决定，宜为1224m。当相邻两个勘察点揭露出的桩端持 力层层面坡度大于10%或持力层起伏较大、地层分布复杂时,应根据具体工程条件适当加密勘探点；2）对于摩擦型桩：宜按2030m布置勘探孔，但遇到土层 的性质或状态在水平方向分布变化较大，或存在可能影响成 桩的土层时，应适当加密勘探点；复杂地质条件下的柱下单桩基础应按柱列线布置勘探点，并宜每桩设一勘探点。勘探深度1）布置1/31/2的勘探孔为控制性孔，且设计等级为甲级的建 筑桩基，场地至少应布置3个控制性孔，设计等级为乙级的建筑 桩基应布置不少于2个控制性孔。控制性孔应穿透桩端平面以下 压缩层厚度，一般性勘探孔应深入桩端平面以下35d。（2）嵌岩桩的控制性钻孔应深入预计嵌岩面以下不小于35d,|一般性钻孔应深入预计嵌岩面以下不小于13d。当持力层较薄 时，应有部分钻孔钻穿持力岩层。在岩溶、断层破碎带地区，应查明溶洞、溶沟、溶槽、石笋等的分布情况，钻孔应钻穿溶 洞或断层破碎带进入稳定土层，进入厚度应满足上述控制性钻 孔和一般性钻孔要求。J设计参数在勘察深度范围内的每一地层，均应采取不扰动试 样进行室内试验或根据土质情况选用有效的原位测试方法进行 原位测试，提供设计所需参数。2建筑场地与环境条件的有关资料：1)建筑场地的平面图，包括交通设施、高压架空线、地下 管线和地下构筑物的分布；2)相邻建筑物安全等级、基础形式及埋置深度；3)水、电及有关建筑材料的供应条件；4)周围建筑物及边坡的防振、防噪音的要求；5)泥浆排泄、弃土条件；建筑基坑支护形式及超越红线资料。3建筑物的有关资料：1）建筑物的总平面布置图；2）建筑物的结构类型、荷重及建筑物的使用或生产设备对基础 竖向及水平位移的要求；3）建筑物的安全等级；4）建筑物的抗震设防烈度和建筑（抗震）类别。4施工条件的有关资料：1）施工机械设备条件，制桩条件、动力条件以及对地质条件的 适应性；2）施工机械的进出场及现场运行条件。三、桩的选型与布置1.基桩分类2.桩型与工艺选择3.基桩的布置四、特殊条件下的桩基A软土地基的桩基设计原则：1软土中的桩基宜选择中、低压缩性的土层作为桩端持力层；对于设计等级为甲级建筑桩基，不应采用桩端置于软弱土层上 的摩擦桩；,2桩周围软土因自重固结、场地填土、地面大面积堆载、降低 地下水位等原因而产生的沉降大于桩的沉降时，应视具体工程情况考虑桩侧负摩阻力对基桩的影响；3采用挤土桩时，应考虑挤土效应对成桩质量、对邻近建筑物、道路和地下管线等产生的影响，并采取相应技术措施；4先成桩后开挖基坑时，必须考虑基坑挖土顺序和控制一次开 挖深度，防止土体侧移对桩的影响；5深厚软土场地，不得采用大片沉管灌注桩；当采用大片密集 有挤土效应的基桩时，应采取有效的消减超孔压和挤土效应的灌 措施 W湿陷性黄土地区的桩基设计原则：k基桩应穿透湿陷性黄土层，桩端应支承在压缩性低的粘性土、粉土、中密和密实砂土以及碎石类土层中；2湿陷性黄土地基中的单桩极限承载力，应按下列规定确定：11）对于设计等级为甲级建筑桩基应按现场浸水载荷试验并结）合地区经验确定；I2）对于设计等级为乙级建筑桩基，应参照地质条件相同的试桩 1 资料，并结合饱和状态下的土性指标、经验参数公式估算结果 综合确定；对于设计等级为丙级建筑桩基，可按饱和状态下的 土性指标采用经验参数公式估算。I3自重湿陷性黄土地基中的单桩极限承载力，应根据工程具体 情况考虑负摩阻力的影响。季节性冻土和膨胀土地基中的桩基设计原则：1桩端进入冻深线或膨胀土的大气影响急剧层以下的深度应 满足抗拔稳定性验算要求，且不得小于4倍桩径及1倍扩大端 直径，最小深度应大于1.5m。2为减小和消除冻胀或膨胀对建筑物桩基的作用，宜采用钻、挖孔（扩底）灌注桩。3确定基桩竖向极限承载力时，除不计入冻胀、膨胀深度范 围内桩侧阻力外，还应考虑地基土的冻胀、膨胀作用，验算 桩基的抗拔稳定性和桩身受拉承载力。为消除桩基受冻胀或膨胀作用的危害，可在冻胀或膨胀深度 范围内，沿桩周及承台作隔冻、隔胀处理。岩溶地区的桩基设计原则：1岩溶地区的桩基，宜采用钻、挖孔桩。当单桩荷载较大，岩层埋深较浅时，宜采用嵌岩桩。2桩端置于倾斜基岩面上的嵌岩桩，桩端应全断面嵌入基岩。3当岩面较为平整且上覆土层较厚时，嵌岩深度宜为0.2d或 不小于0.2m。I坡地岸边上的桩基设计原则：1对建于坡地岸边的桩基，不得将桩支承于边坡潜在的塌 滑体上，桩端应进入潜在滑裂面以下足够深度的稳定岩土 层内；桩身主筋应通长配置。2建筑物桩基与边坡应保持一定的水平距离，边坡应按 建筑边坡工程技术规范GB50330进行整治，确保其稳 定性。建筑场地内的边坡必须是完全稳定的边坡，如有崩塌、滑 坡等不良地质现象存在时，应按照国家标准建筑地基基 础设计规范GB50007-2002有关条款进行整治。3不宜采用挤土桩；4应验算最不利荷载效应组合下桩基的整体稳定性和基桩水 平承载力。浦地震设防区桩基设计原则：1桩进入液化土层以下稳定土层的长度（不包括桩尖部分）应按计算确定；对于碎石土，砾、粗、中砂，密实粉土，坚硬粘性土尚不应小于0.5m；对其它非岩石类土尚不应小 于 1.5m。2承台和地下室侧墙周围的回填土应采用具有良好压实性的 素填土或灰土、级配砂石分层夯实。3当承台周围为可液化土或地基承载力特征值小于40kPa（或不排水抗剪强度小于15kPa）的软土时，宜将承台外一 定范围内的土进行加固。可能出现负摩阻力的桩基设计原则（宜）：1对于填土建筑场地，宜先填土并保证填土的密实性，待填 土地基沉降基本稳定后成桩；2对于地面大面积堆载的建筑物，应采取相应的处理措施，减少堆载引起的地面沉降及对建筑物桩基的影响；3对于中性点以上的桩身表面进行处理，以减少负摩阻力；4对于自重湿陷性黄土地基，可采用强夯、挤密土桩等先行 处理，消除上部或全部土的自重湿陷；5采用其他有效而合理的措施。五、桩基计算A桩顶作用效应计算对于一般建筑物和受水平力（包括力矩与水平剪力）较小 的高大建筑物桩径桩长相同的群桩基础，应按下列公式计算 群桩中复合基桩或基桩的桩顶作用效应。1.竖向力轴心竖向力作用下K n偏心竖向力作用下N=Fk+Gk M.yN ik _ _ T 2 _ T 22.水平力rvn当桩径、桩长不相同时，各复合基桩或基桩的桩顶作用效应 应考虑各桩的竖向、水平刚度的差异，按规范附录B计算。对于主要承受竖向荷载的抗震设防区低承台桩基，同时满足下列条件时，桩顶作用效应计算可不考虑地震作用：1）按建筑抗震设计规范规定可不进行桩基抗震承载力验算的建 筑物；2）不位于坡地、岸边或地震可能导致滑移、地裂地段的建筑物；.3）桩端及桩身周围无液化土层；4）承台周围无液化土、淤泥、淤泥质土及地基承载力特征值小于 lOOkPa 的填土。一3.基桩共同工作效应的影响属于下列情况之一的桩基，计算各基桩的作用效应和桩身 内力时，可考虑承台（包括地下墙体）与基桩共同工作和土 的弹性抗力作用（计算方法和公式详见附录B）1）位于8度和8度以上抗震设防区和其他受较大水平力的高）大建筑物，当其桩基承台刚度较大或由于上部结构与承台的 协同作用能增强承台的刚度时；2）受较大水平力及8度和8度以上地震作用的高承台桩基。桩基竖向承载力验算1荷载效应标准组合:轴心竖向力作用下NkR偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式N/zmax(L2R凡轴心竖向作用下桩顶荷载效应标准组合竖向力；Nf偏心竖向力作用下第，桩荷载效应标准组合最大竖向 力；R基桩或复合基桩竖向承载力特征值。2地震作用效应组合：轴心竖向力作用下1.257?偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式：Nikmax800mm）单桩极限承载力标准值时，可按 规范5.3,6式计算：3）当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确 定钢管桩单桩竖向极限承载力标准值时，可按规范537 式计算：4）嵌岩桩单桩竖向极限承载力，由桩周土总侧阻力、嵌 岩段总侧阻力和总端阻力三部分组成。当根据室内试验结 果确定单桩竖向极限承载力标准值时，按规范5.3.8式计 算5）后注浆灌注桩的单桩极限承载力后注浆灌注桩的单桩极限承载力，应通过静载试验确 定。对于符合规范化后注浆技术要求的条件下，其后 注浆单桩极限承载力可按下式估算：。女一“Z凤汝4+尸pip左Ap式中色 侧阻力增强系数，可按规范表5.3.9取值，当在饱和土层中注浆时，对于桩底注浆和桩侧注浆断 面以上850m范围的桩侧阻力进行增强修正；当在未 饱和土层中注浆时，仅对桩底以上45m和桩侧注浆 断面上下各5m的桩侧阻力进行增强修正；对于非增 强影响范围为=1.04 端阻力增强系数，可按规范表539取值。对于注浆量和注浆压力未达到设计要求时，应取较低 值。6)对于桩身周围有液化土层的低承台桩基，当承台底面上 下分别有厚度不小于l.5m、1.0m的非液化土或非软弱土层时,土层液化对单桩极限承载力的影响可将液化土层极限侧阻力 乘以土层液化折减系数计算单桩极限承载力标准值。土层液 化折减系数按规范表5.3.10确定。特殊条件下桩基竖向承载力验算当桩端平面以下受力层范围内存在低于持力层承载力1/3 的软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的承载力。4+个”：(+)-2(4+5).Zq%=(4+2火以3()+2”吆。)据0桩侧负摩阻力1.考虑桩侧负摩阻力的条件符合下列条件之一的桩基，当桩周土层产生的沉降超 过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时应考虑桩侧负摩 阻力。1）桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层 进入相对较硬土层时；2）桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长 期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时；.3）由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产 生显著压缩沉降时。2.考虑桩侧负摩阻力的验算桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情 况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响；当缺乏可参照 的工程经验时，可按下列规定验算：1）对于摩擦型基桩取桩身计算中性点以上侧阻力为零，按下式验算基桩承载力：NkR2）对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑负摩 阻力引起基桩的下拉荷载鳄，按下式验算基桩承载力：Nk+Q；1.6R3）当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应 将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。本条中基桩的竖向承载力特征值区只计中性点以下部分侧 阻值及端阻值。I抗拔承载力验算要求 承受拔力的桩基，应按下列公式同时验算群桩 基础及其基桩的抗拔承载力，并按现行混凝土结构设计规 范(GB50010-2002)验算桩身的受拉承载力。验算桩身受 拉承载力时，桩顶荷载应取基本组合设计值。NkUgk/2+0.9GgpNkUuk/2+Q.9Gp式中时相应于荷载效应标准组合时基桩上拔力；。以一群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值；Ullk 基桩的抗拔极限承载力标准值；Ggp群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数，地下水位以下取浮重 度；Gp基桩自重，地下水位以下取浮重度，对于扩底桩应按表546-1确定桩、土柱体周长，计算桩、土自重。_1）单桩或群桩呈非整体破坏时，基桩抗拔极限承载力标准值可按下式计算：U uk=Z，。”/式中U成一基桩抗拔极限承载力标准值：处一桩身周长，对于等直径桩取=d；对于扩底桩按表546-1取值；，纵L桩侧表面第t层土的抗压极限侧阻力，可按表5.3.5-1取值；-4抗拔系数，可按规范表546.2取值。2）群桩呈整体破坏时，基桩抗拔极限承载力标准值可按下式计算：u gk=n式中以一桩群外围周长_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _谎桩基沉降计算桩基变形指标：1）沉降量；2）沉降差；3）倾斜：建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值；4）局部倾斜：墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基 础两点的沉降差与其距离之比值。）基本规定桩基变形指标应遵守以下规定选用：（由于土层厚度与性质不均匀、荷载差异、体型复杂、相互影响 等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由整体倾斜值控制，当其结构 为框架、框剪、框筒结构时，尚应控制柱（墙）之间的差异沉降。容许值 建筑物的桩基变形容许值如无当地经验时可按规范表 554规定采用，对于表中未包括的建筑物桩基容许变形值，可根 据上部结构对桩基变形的适应能力和使用上的要求确定。桩基最终沉降量计算对于桩中心距小于或等于6倍桩径的桩基，其最终沉降量计算可采 用等效作用分层总和法。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积 为桩承台投影面积，等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论。计 算模式如图555(同原规范)所示，桩基内任意点的最终沉降量可用 角点法按下式计算：，(z(i)j桩端平面第/块荷载至第Z层土、第z1层土底面的距离(m)；%、a(/-i)j一桩端平面第/块荷载计算点至第z层土、第，一1层土底面深度范围 内平均附加应力系数，可按本规范附录P采用。平均附加应力系数a曲线图5.5.5桩基沉降计算示意图计算矩形桩基变形时，桩基沉降计算式可简化成下式：,1矩形基础中点沉降s=W2e.s=4 匕-Po-(5.5.6-1)篙 Esi式中见、平均附加压力系数，根据矩形长宽比怜及深度比=，三旦=幺旦查附录d。b Bc2矩形基础角点沉降，A(Ziai-Z(i1)%1)s=.s=4”PoZ-厂i=l Esi式中P0对应于荷载效应准永久组合时的平均附加压力；%、%一平均附加压力系数，根据矩形长宽比/匕及深度比/=/，三a=2查附录D。b Bc几个问题：I 1桩基规范法实际上是实体基础法，它不考虑桩基侧面应力扩散作用,将承台视作直接作用在桩端平面，即实体基础的长、宽视作等同于承台底 长、宽，且作用在实体基础底面上的附加应力也取为承台底的附加应力。然后按矩形浅基础的沉降计算方法计算实体基础沉降。2对于群桩基础下的地基土应力，按半无限体地表荷载作用的布西奈 斯克解，将给出偏大的结果，因此规范将均质土中明特林解群桩沉降与等 效作用面上布西奈斯克解之比值心作为等代实体基础基底附加应力的折减 系数。3当无当地经验时，桩基沉降计算经验系数”可按规范表取用。4计算桩基沉降时，应考虑相邻基础的影响，采用叠加原理计算；桩 基等效沉降系数可按独立基础计算。5当桩基形状不规则时，可采用等代矩形面积计算桩基等效沉降系数，等效矩形的长宽比可根据承台实际尺寸形状确定。桩基沉降计算盖德斯(Geddes)方法1.群桩在地基土中竖向附加应力分布的近似计算盖德斯(Geddes,1966)根据半无限弹性体内作用一 集中力的明德林(脑力的九1936)课题，将作用于桩端土 上的压应力简化为一集中荷载；将通过桩侧摩阻力作用 于桩周土的剪应力简化为沿桩轴线的线性荷载，并假定 桩侧摩阻力为沿深度呈矩形分布或正三角形分布(图4-18),分别给出了各自的士中竖向应力表达式。Mindlin 解Q(1-2)(z-叽 3(z-c(1 2)(z-c)-1-81(1-)R.3 R5 R；_ A JL N*桩端集中力Qp KO卬1 F(1 2v)(m-1)(1 _ 2vm-1)3(m-l)3 8(1-y)A5+B53(3-4v)m(m+1)2-3(m+i)(5m-1)B5桩侧阻力呈矩形分布30m(m+1)3 FK-iK二C i c 2 c 2心 2(2-v)+2(l-2v)-+-(l-2v)2-4m2-4(l+v)-m2)n nJ I J AB F Fn2+R+v)(m+l)f+-nB3+n26m2(4 4、m-nn2m+1)5 n26m mnB5J桩侧阻力呈正三角形分布。廿tK 二 1 4-(1-v)-2(2r)J(2r)(.+1)-2(1-2.：(加+1)2(1 2v)-8(2 v)zt2AB+nFmn2+(m-l)3+-+A34m2m+4m3-15112m-2(5+2v l(m+1)3+(m+1)3B32(7-2v)mn2-6m3+2(5+2v j I n2m3F3/、(A2 2/7?1 rbmn n-m J+12 B5m+1)5/212 m5+6mn2n2-mF52)2(2-A+%-1 B+、F+m F+m/n=rL,m=zlL,F=m2+n2,A2=n2+(m-l)2,B2=n2+(m+l)2?计算沿桩轴线5=0)的竖向应力时，取n=0.002近似代替。+对于桩侧阻力为其它图式的分布，可采用矩形、正三 角形分布竖向应力迭加求得。将作用于单桩桩顶的荷载。分解为桩端荷载禺=aQ（a 为桩端荷载分担比），桩侧荷载q，而2又可根据其分布 图式分解为矩形分布荷载a=PQ 0为矩形分布侧阻分担 荷载之比）、随深度线性增长的三角形分布荷载Q=（1-。Q=Qp+Qs=Qp+2+Q侧阻呈随深度线性增长的癌形分布时，土中竖向应力 表达式：QpL2Kp+窄降+当,K(=*fx,Kp+f3Kr+(l-B)K1 L L L若已知荷载分配的参数a、6则可利用上式，采用有 限压缩层地基模式按单向压缩计算单桩的桩端沉降。软土地区减沉复合疏桩基础的沉降计算软土地区减沉复合疏桩基础的沉降,可采用弹性半空间Boussinesq解计算其 假想天然地基的竖向应力分布，按单向压缩分层总和法计算其沉降。S=匕 =工詈履%-)i=l 4Po=(a)/Ac式中s一地基最终沉降量(mm)；s按分层总和法计算的地基沉降量；匕一减沉桩沉降计算经验系数，根据地区经验确定，无地区经验时可按表5.5.13 取值；加一地基沉降深度范围内所划分的土层数(图5.5.13)；Po相应于荷载效应准永久组合时，假想天然地基处的附加压力(kpa)；产一相应于荷载效应准永久组合时，基底的总附加竖向荷载(kN)；一基桩总桩数；马一基础底面下第，层土的压缩模量(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；4、基础底面至第，层土、第11 土底面的距离(m)；%、基础底面至第，层土、第，-1 土底面范围内平均附加应力系数，可 按本规范附录D采用；4,一桩基承台总面积。假想天然地基沉降计算深度2，按应力比法确定，即Z”处的附加应力与土自重应力符合=0.1a桩基水平承载力与位移计算1.水平承载力验算一般建筑物和水平荷载较小的高大建筑物单桩基础和群 桩中基桩应满足：H式中用-相应于荷载效应标准组合时，作用于基桩桩顶处的水平力；单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值。2.单桩的水平承载力特征值的确定 1）对于受水平荷载较大的地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基，单桩的水平承载力特征值应通过单桩水平静载试验 确定，试验方法及承载力取值按建筑基桩检测规范执行。2）对于钢筋混凝土预制桩、钢桩、桩身全截面配筋率不小 于0.65%的灌注桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移 为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移61nm）所 对应的荷载为单桩水平承载力特征值。3）对于桩身配筋率小于0.65%的灌注桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载为单桩水平承载力特征值。4）当缺少单桩水平静载试验资料时，可按下列公式估算桩 身配筋率小于0.65%的灌注桩的单桩水平承载力特征值。(1.25+22夕J 1YmfA)对于混凝土护壁的挖孔桩，计算单桩水平承载力时，其设 计桩径取护壁内直径。5当桩的水平承载力由水平位移控制，且缺少单桩水平静载试 验资料时，可按下式估算预制桩、钢桩、桩身配筋率不小于 0.65%的灌注桩单桩水平承载力特征值。_ a3EI 玉）。式中。桩的水平变形系数；EI桩身抗弯刚度；桩顶容许水平位移；匕桩顶水平位移系数，按规范表5.6.2取值。验算地震作用桩基的水平承载力时，应将上述方法确定的 单桩水平承载力特征值乘以调整系数1.25。淹水平承载群桩效应群桩基础（不含水平力垂直于单排桩基纵向轴 线和力矩较大的情况）的复合基桩水平承载力特 征值应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群 桩效应，可按下式确定：Rh=小鼠承受水平荷载较大的带地下室的高大建筑物桩基，可考 虑地下室侧墙、承台、排桩群、土共同作用，按规范附录 B方法计算基桩内力和变位，与水平外力作用平面相垂直 的单桩基础按规范附录B中附表B-3计算。A桩身承载力与抗裂计算1桩身承载力与抗裂计算，除按本节有关 规定执行外，尚应遵照国家标准混凝土 结构设计规范GB50010.钢结构设计规 范和建筑抗震设计规范GB500n有关 规定执行。计算其桩身承载力时，可考虑 钢筋的承载作用。2计算混凝土桩在轴心受压荷载和偏心受压荷载下的 桩身承载力时，应将混凝土的轴心抗压强度设计值和 弯曲抗压强度设计值分别乘以下列基桩施工工艺系数 叮 i混凝土预制桩、预应力混凝土管桩，匕=0.91.0根据桩的接头数取值，3个接头数以上取低值；：干作业非挤土灌注桩；匕=0.9泥浆护壁和套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注 挤土灌注桩，匕=0.70.8软土地区挤土灌注桩匕=。.6。3计算桩身轴心受压承载力时，一般取稳定系数二1.0。对于桩的 自由长度较大的高桩承台、桩周为可液化土或为地基承载力特征 值小于25kPa的地基土（或不排水抗剪强度小于lOkPa）时，应考 虑压曲的影响。其稳定系数可根据桩身计算长度和桩的设计直径d 确定。桩身计算长度根据桩顶的约