多层框架一柱一桩设

1、多 层 框 架 一 柱 一 桩 设 计东北设计院：邓子林 赵琦多层住宅和多层公共建筑的框架结构柱下采用预应力管桩时，通常采用两桩基础，纵、横向设置未经加强的地梁，近年来有的工程采取适当加强地梁刚度，柱下采用的单桩方案，节省资金，加快进度。辽宁省2008年编制的预应力混凝土管桩基础技术规范提出了“设计等级为丙级的建筑物，当底层为框架剪力墙结构时，可采取一柱一桩，但桩长应不小于5m，桩径不小于400mm，AB型或AB型以上桩型，桩顶应设桩帽和两向拉梁，拉梁在平面内应形成闭合框格。拉梁下做砂土垫层，梁两侧填土夯实，拉梁配筋应平衡框架柱弯矩，拉梁配筋连续贯通，梁端箍筋加密，梁侧配置不小于14150的腰

2、筋”综合条文内容：设计为“一柱一桩的多层框架建筑”，首先一层（底层）需要布置一定数量的剪力墙，则框架柱弯矩大大减少，使柱下单桩以承受竖向力为主。由于剪力墙的设置使用功能欠佳，且施工繁杂。福建有关设计亦提供多层框架结构柱下可布置一根预应力高强度混凝土（PHC）管桩，如图1平面图所示一柱一桩基础方案，可节省造价，缩短工期。管桩顶部与承台连接大都采用顶部管芯插筋连接如图2所示，管芯空心部分直径不大，D=400 AB型桩，t=95，内径为D1=210mm，桩顶空心部位插筋浇筑混凝土能承担部分弯矩，为计算方便，可暂考虑为铰接，如图3。为此必须考虑在承台面上纵、横方向设置刚度稍大的地梁抗弯来平衡柱脚弯矩。

3、亦如图3所示，图1中部的纵、横向中柱柱脚两侧均各有一根地梁，约束效应较好，纵向外围柱与横向地梁、角柱、纵、横向与第一跨地梁以及山墙中柱与内纵向柱第一跨相交的管桩仅有一根地梁，约束效应较弱。桩顶承台与地梁连接，采取适当加大地梁断面、增加刚度调整配筋来平衡框架柱脚弯矩，此地梁可称为（抗弯地梁）以满足设计要求。几项措施：1、要求地梁与底层柱的线性刚度比大于2.0（包括一柱两桩的承台短向地梁）线性刚度之合；一柱两桩承台长向地梁可为构造地梁。如相邻柱仍为一柱一桩时，则此构造地梁应为抗弯地梁。一柱一桩，柱侧一梁时：K地梁=EJ梁/L，K柱=EJ柱/H，K地梁/K柱2.0.一柱两桩，柱侧两梁时：（K地梁1

4、+K地梁2）/K柱2.0.实际工程中，由于一层柱基需要一定埋深（冻结深度）和功能需要，致使一层柱较长（高），则地梁断面加大太多；建议：将柱下承台加高（承台底埋深满足冻结要求），相应地将地梁往上提升，柱的高度（长度）有所减短，如图3a所示，对一层框架结构和地梁内力亦有所改善。2、 地梁上、下钢筋应通长对称配置，梁端箍筋加密，以提高抗弯和延性。3、 管桩桩顶部用C30细石混凝土灌芯，深度不小于2.0m，插筋长度不小于1.5m。灌芯后抗剪强度有所提高，对抗震有利。4、 原条文一柱一桩的桩要求桩长不小于5m，桩径不小于D=400mm，AB以上的PHC桩，地梁两侧填土夯实，地梁腰筋不小于14150可不变

5、更。附：多层框架一柱一桩设计试算：（仅供参考）东北设计院：赵 琦设计一栋五层钢筋混凝土框架办公楼，内走廊，一层层高h=3.6m，二五层为3.3m，工程地质条件一般，承台下布置一根管桩 （PHC），桩顶按铰接考虑，采取纵、横基础拉梁（承台梁）加大断面，线性刚度大于一层柱线性刚度的2倍，平衡柱脚弯矩。工程地点：沈阳；基本风压：0.55KN/M2；基本雪压：0.5KN/M2；抗震设防烈度：7度；室内外高差0.3M，建筑高度H=17.1m；空心砌块内隔墙荷载一层16.5KN/M，二至四层15.0KN/M；空心砌块外墙荷载一层17.5KN/M，二至四层15.5KN/M；1、柱截面为350×35

6、0；基础平面、基础拉梁断面及配筋示意图：为保证基础拉梁线性刚度大于一层柱线性刚度的2倍，纵向中部拉梁3000、3900跨采用250×400断面；纵向端部3900跨采用250×500断面；横向拉梁均为250×550断面；计算结果：一层柱最大轴压比为0.74<0.85，横向最大层间位移角=1/1161<1/550，横向梁主筋配筋率为0.55%，纵向最大层间位移角=1/1223<1/550，纵向梁主筋配筋率为0.6%；配筋较为合理，其他各项指标均较安全。如果采用两桩承台方案，也要设置拉梁承担隔墙荷重，其断面大致为250×350，本方案纵横拉梁

7、断面虽有所增大，但减少了一半桩的用量。2、管桩选用和边柱、桩基构造：经核算，本工程管桩顶竖向荷重设计值N=1950KN<PHC桩 D=400 t=95 AB型桩R=2288KN（满足要求）。同时管桩的摩阻力和端阻力承载力特征值亦满足要求。柱基承台满足冻结深度，承台和拉梁上表面尽量往上提升，减少一层柱的计算长度，详见边桩基础构造剖面。3、采用柱截面350×350时一层梁平面和梁配筋示意图：4、建筑结构柱网和高度不变，柱截面由350×350改为400×400；基础平面、基础拉梁断面及配筋示意图：采用400×400柱时，基础拉梁线性刚度仍控制大于一层柱线

8、性刚度的2倍，纵向中部拉梁3000、3900跨采用250×450断面；纵向端部3900跨采用250×600断面；横向拉梁均为300×600；拉梁断面均大于采用350×350柱时的基础拉梁断面，配筋基本未变，说明拉梁断面过大，计算结果：一层柱最大轴压比为0.58<0.85，横向最大层间位移角=1/1650<<1/550，纵向最大层间位移角=1/1715<<1/550，其他各项指标均较保守；说明柱断面太大相应拉梁断面也要加大，没有必要，或者说柱网太小，应加大柱网才是合适的。5、采用柱截面400×400时一层梁平面和梁配

9、筋示意图：6、建筑抗震设计规范GB500112010规定建筑超过二层时，柱截面不小宜于400，上述五层结构按规范采用400柱相对较浪费，现拓展试算，假设建筑为七层，其余条件均不变，试算仍采用400柱时，基础拉梁线性刚度仍控制大于一层柱线性刚度的2倍，纵向中部拉梁3000、3900跨采用250×450断面；纵向端部3900跨采用250×600断面；横向拉梁均为300×600；拉梁断面均与结构只有五层时的基础拉梁断面相同，钢筋仅增加5%，考虑轴压比，一层柱混凝土采用C40，桩基部分D=400 AB 型 t=95管桩不满足承载要求改为D=500 AB型 t=100管桩。

10、计算结果：一层柱最大轴压比为0.81<0.85，横向最大层间位移角=1/1114<1/550，纵向最大层间位移角=1/1169<1/550，其他各项指标均较安全，较好的利用管桩的承载力高的特性，经济效益较好。试算结果如下：7、试算结果五层和七层框架平面和柱网尺寸相同，一层地梁与柱的线性刚度比等于或大于2时。、从试算和表1中各项指标可以看出，上述多层住宅和多层公共建筑的框架采取加强地梁刚度，满足地梁与一层柱线性刚度比大于或等于2时，采用一柱一桩的框架是可行的，避免了采用多桩基础，减少桩的数量和承台混凝土以及钢筋用量，效果显著。上述框架地梁与一层柱线性刚度比等于或大于2时，各项指标均满足要求，且层间位移角均较小，如适当加大柱网，调整梁、柱断面也是可行的，当框架层数不多时，地梁与一层柱线性刚度比取用1.5倍，也能满足要求，希望大家共同探讨。经试算上述框