高层建筑结构的基础设计(6)

2019-01-10 12:30

比例主要由桩侧和桩端地基土的性质、桩的几何尺寸、桩与土的刚度比以及施工工艺等决定。根据摩阻力和端阻力占外荷载的比例大小把桩基划分为摩擦型桩和端承型桩(下图所示)

摩擦型桩(图 (a))是指作用在桩顶的竖向极限荷载全部或主要由桩侧阻力承受。在实际工程中这类桩占有较大比例。根据桩侧摩阻力分担总荷载的比例,摩擦型桩又分为纯摩擦桩和端承摩擦桩两种。它适用于软弱土层较厚,下部有中等压缩性的土层,而坚硬土层距地表很深的情况。

端承型桩(图 (b))是指作用在桩顶的竖向极限荷载全部或主要由桩端阻力承受,桩侧阻力相对桩端阻力而言较小,或可忽略不计。根据桩端阻力发挥的程度和分担荷载的比例,又分为摩擦端承桩和端承桩两种。它适用于表层软弱土层不太厚,而下部为坚硬土层的情况。

(2)按桩身材料分类

按桩身材料可分为混凝土桩、钢桩和组合材料桩。

混凝土桩按施工方法又可分为灌注桩和预制桩两类。在现场采用人工或机械成孔,就地灌注混凝土成桩,称为灌注桩,按成孔方法可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩等。灌注桩可在桩内设置钢筋,也可不配钢筋。预制桩是在工厂或现场预制成型的混凝土桩,然后借助外力将其沉入土中,有实心方桩、管桩;为提高其抗裂性和节约钢材可作成顶应力桩;为减小沉桩挤土效应可做成敞口预应力管桩。

钢桩主要有H 型截面、管状和板状等几种。其中钢管桩直径一般为250—1200mm。钢桩的分段长度不宜超过12~15m,焊接接头应采用等强连接;钢桩具有承载力高,质量易保证,长度可随意调整,适应性广等优点,但钢桩价格高,需做防锈处理等。

组合材料桩是指采用两种材料而成的桩,如钢管内填充混凝土型式的组合桩,上部为钢管桩下部为混凝土等型式的组合桩。

桩的类型选择应根据上部结构、荷载大小、桩穿越的土层、桩端持力层、地下水位、施工条件和经验、制桩材料供应条件等因素综合考虑,做到技术先进、经济合理,确保工程质量。

2、桩的布置和承台构造 桩的布置应符合下列要求:

(1)等直径桩的中心距不应小于3 倍桩横截面的边长或直径;扩底桩中心距不应小于扩底直径的1.5 倍,且两个扩大头间的净距不宜小于1m;

(2)布桩时,宜使各桩承台承载力合力点与相应竖向永久荷载合力作用点重合,并使桩基在水平力产生的力矩较大方向有较大的抵抗矩;

(3)平板式桩筏基础,桩宜布置在柱下或墙下,必要时可满堂布置,核心筒下可适当加密布桩;

梁板式桩筏基础,桩宜布置在基础梁下或柱下;桩箱基础,宜将桩布置在墙下。直径不小于800mm的大直径桩可采用一柱一桩,并宜设置双向连系梁连接各桩;

(4)应选择较硬土层作为桩端持力层。桩径为d 的桩端全截面进入持力层的深度,对于粘性土、粉土不宜小于2d;砂土不宜小于1.5d;碎石类土不宜小于1d。当存在软弱下卧层时,桩基以下硬持力层厚度不宜小于4d。抗震设计时,桩进入碎石土、砾砂、粗砂、中砂、密实粉土、坚硬粘性土的深度尚不应小于0.5m,对其他非岩石类土尚不应小于1.5m。

(5)桩顶嵌入承台的长度,对大直径桩不宜小于100mm,对中小直径的桩不宜小于50mm;混凝土桩的桩顶纵筋应伸入承台内,其锚固长度应符合现行国家标准。

桩基承台是上部结构与桩之间相联系的结构部分,可选用柱下单独承台、双向交叉梁、筏形承台、箱形承台。其平面形状有三角形、矩形、多边形和圆形等。桩基承台的构造,除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的要求外,承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长,且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm;对于条形承台梁,桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。承台的配筋,对于矩形承台其钢筋应按双向均匀通长布置(图(a)),钢筋直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm;对于三桩承台,钢筋应按三向板带均匀布置,且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内(图(b));承台梁的主筋除满足计算要求外,尚应符合混凝土结构设计规范关

于最小配筋率的规定,主筋直径不宜小于12mm,架立筋不宜小于10mm,箍筋直径不宜小于6mm(图(c))。承台混凝土强度等级不应低于C20,纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm,当有混凝土垫层时不应小于40mm。


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