第七章 高层建筑桩筏与桩箱基础.ppt

1、第七章 高层建筑桩筏和桩箱基础,7.1 高层建筑桩筏和桩箱基础的现场实测研究,框筒结构与超长桩厚筏基础 工程概况与地基条件： 该工程由26层、高94.5m的框筒结构主楼和5层裙房组成。基础埋深7.6m，筏基面积200m2；钢管桩609.6mml2mm，桩长53m(入土深60.6m)，桩距1.911.95m，(3.13.2d)桩尖落在砂质粉土中，共230根。主楼平面36.4m38.7m，筏板厚2.3m，布桩200根；裙楼外伸10.9m和14.15m，加两层地下室，筏板厚仅1m，底下只布桩30根。 地基条件见表71及如图71所示，其中第3层灰砂质粉土为筏基持力层；第9c层砂质粉土为桩基持力层。试桩

2、单桩容许承载力为2.6MN。,2、地基基础变形,回弹 由降水而下沉的量为1.452.59cm，平均2.04cm。 基坑开挖回弹量为1.412.87cm，平均2.02cm；随后暴露62天又平均回弹1.25cm。 加上降水引起的下沉值，平均总回弹量为5.31cm. 沉降 变形具三阶段特点(图7.2)：自重应力卸荷与恢复变形阶段、结构加载附加应力变形阶段、结构竣工基本恒载变形阶段； 2)结构峻工时平均沉降为3.60cm，至交付使用时(3年5个月以后)平均沉降4.95cm，用双曲线法外推实测最终沉降为6.66cm。,整体倾斜和纵向弯曲 简体结构在竣工时南北向的弯曲率仅为0.039，反映简体核心部位刚性

3、相当大。 整体倾斜：南北向为0.08 ，东西向为0.035 ，明显优于无桩箱基的整体倾斜，建筑物可视作均匀下沉。,3、桩与筏的荷载分担,筏底压力分布特点 筏底压力随施工加载的增加而缓慢地增长。 筏底压力分布略显马鞍形：当施工到5层时，空间结构的整体刚度已经形成，此时筏底压力分布形状已经形成，以后随施工进展，该压力分布形状基本不变。这个过程与深埋箱形基础反力分布形成过程类似,桩与筏荷载分担,桩与筏的荷载分担比例随施工过程而有所变化，但在施工5层以后，地下水位逐渐稳定，筏的荷载 分担比例也趋于稳定，一般约为25；结构竣工时筏 的载荷分担比例为26。 当扣除假定浮力60kPa，同时考虑筏底的有 效面

4、积，求得筏基底面真正分担的荷载比例为 8.5。说明即使是超长桩，桩间土对上部荷载的分担仍然存在。,4、筏板内钢筋的应力,筏板内钢筋的应力的分类 筏基浇筑后混凝土水化温度升高产生的钢筋应力； 荷载引起的钢筋应力。对前一类应力必须作修正。 筏板内钢筋的应力的特点 开始筏基应力随着施工荷载增加而增大；但施工到5层结构刚度基本形成后，筏基钢筋应力却随着施工荷载增加而有所降低，结构竣工后，筏基钢筋应力多数比在5层时的应力小些。说明建筑物刚度时筏(箱)基钢筋应力影响非常大。,结构竣工时筏基顶面部位承受压应力，而底面部位承受拉应力，最大拉压应力各为21.5MPa(G3处)两值相等。 筏基钢筋应力随时间(确切

5、地说随温度)变化，呈正弦曲线形。 等厚(东西)方向筏基内钢筋应力变化很有规律，从基础端部到中部逐渐增大，筏基中部的弯矩最大。 不等厚(南北)方向筏基内钢筋应力在筏厚度突变处最大+13.6MPa与12.2MPa；但相比钢筋的承载能力(210MPa)却仍然很小，只占8.45。 中性轴仍在筏内。尽管框筒结构刚度很大，但由于超长桩的存在，同样加强了筏板的刚度，所以没有看到中性轴上移至上部结构的现象,几个规律,现象I证实了一个重要的观点：即箱基的钢筋应力很小，在施工荷载接近土的自重应力即建筑层数为45层时，箱基钢筋应力为最大(此时结构刚度基本形成)，以后随着荷载(层数)增加，箱基钢筋应力稍为增加或反而减

6、小，说明建筑物刚度对箱(筏)基础内钢筋应力影响很大。 满载式的桩筏或桩箱基础设计中仅按土自重应力阶段(或5层建筑荷载)进行钢筋应力计算就可以了。 上部结构刚度的变化对桩顶反力分布有很大的制约作用；在上部结构空间刚度还没有充分形成时(3层以前)，各桩顶反力变化比较平缓，内桩、边桩、角桩受力大小差别不大，且主要荷载是由桩间土承担 。,当施工至4层时(接近于土的自重应力阶段)上部结构空间刚度开始形成，此时各桩顶反力有比较明显的增加，其中角桩增长最快，边桩其次，内桩增长较慢。 从发挥桩的承载能力的角度考虑，桩的布置原则应当是：边桩应布置得较密一些，中间部位的桩可适当稀疏一些，这样可以充分发挥桩的承载能

7、力。,二、高层建筑短桩箱基的现场实测研究,概述 建筑概况 该工程为剪力墙结构的高层住宅，南面起居室18层，北面附属用房20层，总高57m，建筑物平面面积430m2。基础为半地下室箱基加短桩，箱基高2.9m，埋深1.7m，箱基底板为梁板结构，梁宽0.6m，板厚0.3m，平面面积为489.3m2，建筑物梁轴线下布置183根0.4m0.4m7.5m的钢筋混凝土预制桩。 场地地质条件 场地在地面下深度2.412.8m处为稍松粉砂层，层厚10m左右，作为短桩持力层，其下有厚16m的灰色粘土和灰色粉质粘土，软塑或流塑状.,桩位布置图,2、测试结果与分析,桩基沉降分析 短桩基础沉降变形三阶段 1）沉降发展初

8、期阶段。大致相应于建筑物施工到13层之前，桩顶平均荷载等于桩极限承载力的23，安全系数K仅为1.5。2）沉降发展中期阶段。这是从施工超过13层直至结构到封顶后，桩顶平均荷载已达到单桩极限承载力。这一阶段沉降速率明显增大，沉降量为前一阶段的5.5倍。,3）沉降收敛阶段。结构到顶后再过半年时间，沉降 速率明显减小(此刻荷载增加很慢)，呈收敛趋势。 短桩基础沉降量较大，但其沉降速率比天然地基较快地趋向稳定。 从实测资料看，施工结束后两年多，地基反力变化不大，且群桩桩侧摩阻力发挥很小，由此可以判断短桩基础的沉降主要是由桩尖下的软弱下卧层的压缩变形引起，桩的刺入变形量不大。 短桩基础沉降计算方法 推荐使

9、用考虑桩身应力扩散的分层总和法或同济大学简易理论计算法。,建筑物的整体倾斜,实测的建筑物整体倾斜如图7-13所示。从图中可见，建筑物向东北倾斜，纵向(东西向)平均倾斜0.87，横向(南北向)整体倾斜图体倾斜为1.48，均小于20的范围。可见，即使高层建筑短桩箱基，埋深较小(仅1.7m)，由于桩的作用，使其横向整体倾斜大为改善。,2、桩与箱基分担荷载的作用,桩分担荷载分析 角桩荷载最大，边桩次之，内部桩最小。 高层建筑短桩箱形基础群桩反力分布的性状类似于弹性地基刚性基础下地基反力的分布规律。,箱基底桩间土分担荷载分析,施工到第五层以后，上部结构刚度形成，使基础呈刚性性状，地基反力分布呈马鞍形。

10、建筑物自施工结束两年多来地基反力及其分布变化不大的事实说明，短桩基础的刺人变形量不大。 ，当结构到顶后，桩承担总荷载的92，基底下地基土只承担8(扣除浮力)，两年多来变化不大。净地基反力加上浮力，箱基底板分担上部结构的荷载在12左右。,3、群桩荷载传递特性,群桩桩端阻力 群桩桩顶荷载7075传至桩端，而单桩只有38的桩顶荷载传至桩端，仅为群桩情况的一半，这是砂土中短桩基础荷载传递的主要特征，短桩基础群桩桩端阻力能充分发挥。 角桩桩端阻力最大，边桩次之，内部桩最小 。 群桩桩侧摩阻力 单桩极限摩阻力 高于群桩。群桩桩侧摩阻力大致为单桩极限侧摩阻力的4560。 群桩桩端阻力大致为单桩极限端阻的1.72.3倍。,4、高层建筑短桩箱基础的实测研究结果,群桩桩顶荷载70传至桩尖，比单桩高出一倍。群桩桩侧摩阻力发挥很小，只有单桩的45一60。 建筑物荷载88由桩