【摘要】結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐,分析了筏板加柱墩這一獨(dú)特基礎(chǔ)形式在pkpm中的受力特性 、 設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及注意事項(xiàng),僅供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)參考。 

【關(guān)鍵詞】筏板加柱墩 剛性柱墩 柔性柱墩 
  0前言 
  帶地下室的多、高層建筑,是當(dāng)今建筑工程中最為普遍的一種建筑形式,而基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在整個(gè)工程設(shè)計(jì)中,占有十分重要的地位。因此,尋找最佳的基礎(chǔ)方案,在滿足強(qiáng)度、變形的條件下,盡可能施工方便,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理,這是目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下工程師們追求的目標(biāo)。在天然地基條件較好的情況下,帶地下室的多、高層框架或框剪結(jié)構(gòu)廣泛采用獨(dú)立擴(kuò)展柱基加防水板的基礎(chǔ)方案。獨(dú)立擴(kuò)展柱基,傳力路徑短,計(jì)算簡(jiǎn)捷;防水板主要起地下室抗浮、防水作用,是傳統(tǒng)而又實(shí)用的方法。當(dāng)上部荷載較大,采用獨(dú)立擴(kuò)展柱基無(wú)法滿足強(qiáng)度及變形要求時(shí),筏板基礎(chǔ)就成為較好的選擇;然而對(duì)于諸多高程結(jié)構(gòu),從經(jīng)濟(jì)性考慮,提出了帶柱墩的筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法,這種基礎(chǔ)形式是介于獨(dú)立擴(kuò)展柱基和帶平托板筏板基礎(chǔ)之間,既能充分發(fā)揮獨(dú)立擴(kuò)展基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn),又可以不設(shè)置褥墊層,便于施工,地下室底板也不需要像筏板基礎(chǔ)那樣厚度那么大,從而具有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 
  1 柱墩的類型 
  柱墩根據(jù)剛性角分為柔性柱墩還是剛性柱墩,對(duì)于下柱墩,剛性下柱墩不能提高抗沖切能力,必須變剛性下柱墩為柔性下柱墩。剛性角的概念來(lái)源于非擴(kuò)展基礎(chǔ)。剛性柱墩即滿足剛性角要求的柱墩,也即柱墩的寬高比小于等于1,若寬高比大于1就成柔性柱墩了,可以通過(guò)調(diào)節(jié)柱墩的寬高比實(shí)現(xiàn)剛性下柱墩變?nèi)嵝韵轮,從而提高基礎(chǔ)板的抗沖切能力。另外,上下柱墩的寬高比界定是不一樣的。上柱墩的寬度即柱墩寬度,上柱墩的高度實(shí)際上指的是柱墩本身的高度,不包括筏板厚度,對(duì)于下柱墩來(lái)說(shuō),寬度同上柱墩,但是高度指的是柱墩厚加筏板厚。所以往往會(huì)出現(xiàn)同樣一個(gè)柱墩,當(dāng)布置為下柱墩時(shí),是剛性柱墩,但是布置為上柱墩時(shí)為柔性柱墩。 
  對(duì)于上柱墩,有效剛性角范圍大,筏板底部鋼筋受力直接,利用率高;基礎(chǔ)底面建筑防水質(zhì)量有保證,當(dāng)頂部設(shè)置坡面時(shí)可適量節(jié)約混凝土,施工難度小,若設(shè)備管線可在房間中部穿行時(shí),則相應(yīng)土方量小,降水費(fèi)用低;而對(duì)于下柱墩,有效剛性角范圍小,筏板底部鋼筋需多次錨固搭接,鋼筋利用率低,受力不直接,基礎(chǔ)底面建筑防水搭接量大,施工難度大、質(zhì)量難以保證,當(dāng)與底平形頂面標(biāo)高相同時(shí),混凝土用量及相應(yīng)土方量可略有減少。 
  2 柱墩在pkpm中的布置及應(yīng)用 
  工程師在布置柱墩的過(guò)程中,往往會(huì)由于筏板厚度的不同和抗沖切的要求,分為剛性柱墩和柔性柱墩;剛性柱墩對(duì)筏板內(nèi)力計(jì)算影響,如果用戶在基礎(chǔ)交互建模布置了剛性柱墩,那么在筏板內(nèi)力計(jì)算時(shí)不考慮它對(duì)筏板的影響,即樁筏筏板有限元程序在筏板內(nèi)力計(jì)算時(shí)忽略剛性柱墩,但在筏板配筋計(jì)算時(shí),程序?qū)?huì)剔除剛性柱墩范圍內(nèi)的內(nèi)力值即僅選擇柱墩范圍外的內(nèi)力值進(jìn)行配筋,該計(jì)算方法簡(jiǎn)稱剛法。柔性柱墩對(duì)筏板內(nèi)力的影響:如果用戶輸入的柱墩為柔性柱墩,那么在樁筏筏板有限元計(jì)算中,程序?qū)⒆詣?dòng)將其當(dāng)作一塊筏板進(jìn)行有限元分析程序?qū)⒆詣?dòng)將其當(dāng)作一塊變厚度筏板進(jìn)行有限元分析,該計(jì)算方法簡(jiǎn)稱柔法。 
  無(wú)論是剛性柱墩還是柔性柱墩,程序均在執(zhí)行【柱沖切板】菜單時(shí)完成柱對(duì)柱墩,柱墩對(duì)板的沖切驗(yàn)算,并輸出圖形與文本文件。程序計(jì)算柱墩沖切時(shí),按照《地基規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行沖切校核。程序?qū)γ拷M荷載效應(yīng)基本組合進(jìn)行計(jì)算、比較,得到最不利荷載效應(yīng)組合值,然后根據(jù)柱、柱墩、筏板等尺寸進(jìn)行校核。程序自動(dòng)判斷柱位置,區(qū)分中柱、邊柱及角柱,當(dāng)計(jì)算對(duì)有抗震設(shè)防要求的平板式筏基時(shí),程序自動(dòng)驗(yàn)算含地震作用組合的臨界截面的最大剪應(yīng)力,同時(shí)在驗(yàn)算時(shí)自動(dòng)乘以抗震調(diào)整系數(shù)。 
  另外現(xiàn)有計(jì)算程序在進(jìn)行帶“柱墩”筏板的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),只考慮柱墩對(duì)柱根部位的抗沖切作用。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)正確區(qū)別柱墩與變厚度筏板,一般情況下可按柱(或墻)下加厚板的寬度與其高度的比值進(jìn)行計(jì)算來(lái)判別,當(dāng)b1與h1數(shù)值相近或變厚度范圍較小時(shí),可判定為柱墩;當(dāng)b1與h1數(shù)值大較多或變厚度范圍較大時(shí),可判定為變厚度筏板(圖一) 
  3 結(jié)語(yǔ) 
  對(duì)于上部荷載較大,跨度較大的結(jié)構(gòu),筏板加柱墩無(wú)疑是比較經(jīng)濟(jì)的一種基礎(chǔ)形式,但是由于柱墩形式的多樣性,對(duì)于具體柱墩形式的選擇,還應(yīng)根據(jù)實(shí)際土方開(kāi)挖和具體建筑功能選擇上柱墩或者下柱墩,對(duì)于地下室筏板基礎(chǔ),除特別情況外,應(yīng)做筏板下柱墩,以避免做筏板上柱墩時(shí)既多挖土,上柱墩之間又要回填土,當(dāng)然,如果考慮地下室防水施工比較方便,加之地下室管溝基坑等實(shí)際情況,綜合經(jīng)濟(jì)效益及實(shí)際情況可以選擇上柱墩;對(duì)于非地下室筏板基礎(chǔ),宜做筏板上柱墩。板下柱墩不必非要做剛性柱墩,這樣可減少柱墩厚度,減少降水量。板上柱墩高度受限時(shí)也可做柔性柱墩?傊畬(duì)于柱墩形式的選擇,必須根據(jù)實(shí)際工程實(shí)際情況具體分析,選擇既安全又經(jīng)濟(jì)的方案。 
  參考文獻(xiàn) 
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