論筏板加柱墩基礎(chǔ)在pkpm中的布置及應(yīng)用

【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，可以通過調(diào)節(jié)柱墩的寬高比實(shí)現(xiàn)剛性下柱墩變?nèi)嵝韵轮�墩，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，對于下柱墩來說，寬度同上柱墩，但是高度指的是柱墩厚加筏板厚。所以往往會出現(xiàn)同樣一個柱墩，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程中，往往會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)�會剔除剛性柱墩范圍�?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)算方法簡稱剛法。柔性柱墩對筏板內(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詣訉⑵洚?dāng)作一塊筏板進(jìn)行有限元分析程序?qū)⒆詣訉⑵洚?dāng)作一塊變厚度筏板進(jìn)行有限元分析，該計(jì)算方法簡稱柔法。 

　　無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)完成柱對柱墩，柱墩對板的沖切驗(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。程序自動判斷柱位置，區(qū)分中柱、邊柱及角柱，當(dāng)計(jì)算對有抗震設(shè)防要求的平板式筏基時(shí)，程序自動驗(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 

　　對于上部荷載較大，跨度較大的結(jié)構(gòu)，筏板加柱墩無疑是比較經(jīng)濟(jì)的一種基礎(chǔ)形式，但是由于柱墩形式的多樣性，對于具體柱墩形式的選擇，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際土方開挖和具體建筑功能選擇上柱墩或者下柱墩，對于地下室筏板基礎(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τ谥�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) 

　　[1] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007―2011）. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012. 

　　[2] JCCAD用戶手冊及技術(shù)條件. 北京：中國建筑科學(xué)研究院，2011. 

　　[3] 朱炳寅 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問答及分析. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013