1、淺析柱下兩樁承臺(tái)設(shè)計(jì)摘要：本文通過(guò)比較相關(guān)規(guī)范的計(jì)算公式，對(duì)如何進(jìn)行柱下兩樁承臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，并提出筆者自己一點(diǎn)看法，供工程設(shè)計(jì)參考。關(guān)鍵詞：兩樁承臺(tái)深受彎構(gòu)件受彎承載力受剪承載力1前言在工程建設(shè)中，樁基礎(chǔ)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，樁的類型也多種多樣，但樁基承臺(tái)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容基本一致，主要包括受彎、受剪及受沖切計(jì)算（柱沖切、邊角樁沖切）。對(duì)于三樁和三樁以上承臺(tái)的計(jì)算，建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-94）（以下簡(jiǎn)稱“舊樁基規(guī)范”）和建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5007-2002）（以下簡(jiǎn)稱“地基規(guī)范”）中都有很明確的計(jì)算公式，但對(duì)于柱下兩樁承臺(tái)，這兩本規(guī)范并未做出明確規(guī)定，設(shè)計(jì)人員一般是參照多樁承臺(tái)的計(jì)算

2、公式，通過(guò)計(jì)算其抗彎、抗剪、及抗沖切承載力，來(lái)確定兩樁承臺(tái)的高度，并按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）（以下簡(jiǎn)稱“混凝土規(guī)范”）中的一般梁（跨高比大于5）進(jìn)行截面和配筋設(shè)計(jì)（以下簡(jiǎn)稱“常規(guī)方法”）。在2008年10月1日實(shí)施的建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）（以下簡(jiǎn)稱“新樁基規(guī)范”）中，正式提出柱下兩樁承臺(tái)宜按深受彎構(gòu)件計(jì)算其受彎、受剪承載力，不需要進(jìn)行受沖切承載力計(jì)算。同時(shí)應(yīng)按深受彎構(gòu)件配置縱向受拉鋼筋、水平及豎向分布鋼筋。在實(shí)際工程中如何進(jìn)行柱下兩樁承臺(tái)設(shè)計(jì)，按深受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)承臺(tái)與以前的方法有何差異，本文將對(duì)就此問(wèn)題進(jìn)行探討。1柱下兩樁承臺(tái)的內(nèi)力計(jì)算2.1 受彎計(jì)算

3、以上三個(gè)規(guī)范要求的彎矩計(jì)算截面都取在柱邊和承臺(tái)高度變化處，彎矩值等于樁頂反力設(shè)計(jì)值和該樁軸線到計(jì)算截面處距離的乘積，即：My=NNi*Xi“常規(guī)方法”的承臺(tái)按一般梁計(jì)算時(shí)，其正截面受彎承載力近似計(jì)算公式1為：MK 0.9fyAsh01）根據(jù)混凝土規(guī)范第10.7.3條，鋼筋混凝土深受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力的計(jì)算公式為:MKfyAsZ（2）Z=ad（h0-0.5x）ad=0.80+0.04（l0/h）特別地，當(dāng)l0h時(shí)，Z=0.6l0，式中其余參數(shù)詳混凝土規(guī)范第10.7.3條。根據(jù)公式（1）和（2）可知，承臺(tái)縱向受力鋼筋計(jì)算面積，按一般梁和按深受彎構(gòu)件（深梁）相差很大。在同樣梁高情況下，按深受彎

4、構(gòu)件計(jì)算的截面有效高度h0比按一般梁的h0要小，因此按深受彎構(gòu)件計(jì)算比按一般梁計(jì)算的兩樁承臺(tái)梁配筋量要大。特別是當(dāng)l0h后，Z=0.6l0為定值，此時(shí)如再增加承臺(tái)高度也不能減少承臺(tái)的縱向鋼筋用量。在實(shí)際工程布樁時(shí)，基樁的最小中心距一般為3.d4.0d（d為圓樁直徑或方樁邊長(zhǎng)），兩樁承臺(tái)的平面尺寸隨樁的數(shù)量相應(yīng)確定，而承臺(tái)的高度則隨柱軸力和單樁承載力的增大而加大，此時(shí)承臺(tái)跨高比（l0/h）一般遠(yuǎn)小于5。符合“混凝土規(guī)范”中深受彎構(gòu)件的定義：“跨高比（l0/h）小于5.0的混凝土梁為深受彎構(gòu)件，其中l(wèi)0/h2的簡(jiǎn)支鋼筋混凝土單跨梁和10/h2.5的簡(jiǎn)支鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁為深梁，深受彎構(gòu)件應(yīng)采用特

5、別的配筋構(gòu)造措施。”根據(jù)此定義，柱下兩樁承臺(tái)絕大部分都是深受彎構(gòu)件，而其中很大部分是深梁，如再按一般梁原理計(jì)算承臺(tái)配筋將會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。根據(jù)承臺(tái)的截面性質(zhì)，建議用公式（2）來(lái)計(jì)算承臺(tái)正截面受彎承載力和縱向鋼筋。2.1 受剪切計(jì)算地基規(guī)范和新樁基規(guī)范關(guān)于柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)斜截面受剪承載力計(jì)算公式為：001.0V1.75ftbhhs+lb（3）3hs受剪切承載力截面高度影響系數(shù)；計(jì)算截面的剪跨比，“地基規(guī)范”：入0.3 時(shí)，取入=0.3,入3.0時(shí)取入=3.0;“新樁基規(guī)范”：入0.25時(shí)，取入=0.25,入3.0時(shí)取入=3.0;其余參數(shù)詳見(jiàn)“地基規(guī)范”第8.5.18條和“新樁基規(guī)范”第5.9.1

6、0條。對(duì)于配有箍筋但未配彎起鋼筋的柱下條形承臺(tái)梁，“新樁基規(guī)范”提出的柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)斜截面的受剪承載力公式：計(jì)算截面白剪跨比，入3.0時(shí)取入=3.0。其余參數(shù)詳見(jiàn)“新樁基規(guī)范”第5.9.14條。公式（4）不等式右邊第一項(xiàng)為混凝土本身的受剪承載力，第二項(xiàng)為所配置箍筋產(chǎn)生的受剪承載力。第二項(xiàng)計(jì)算公式與鋼筋混凝土一般梁中集中荷載下箍筋抗剪承載力的計(jì)算公式相同。在“混凝土規(guī)范”中規(guī)定，集中荷載下深受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算公式為：（5）式中入計(jì)算剪跨比，當(dāng)10/h2.0時(shí)取入=0.25,當(dāng)2.0l0/h5.0時(shí)取入=a/h0;其余參數(shù)詳見(jiàn)混凝土規(guī)范第10.7.5-2條；公式（5）不等式右邊第一項(xiàng)為

7、混凝土的受剪承載力，第二項(xiàng)為所配豎向分布鋼筋（即箍筋）的受剪承載力，第三項(xiàng)為所配水平分布鋼筋的受剪承載力。由公式（5）可知隨著l0/h的減小，剪切破壞模式由剪壓型向斜壓型過(guò)渡，且混凝土項(xiàng)在受剪承載力中所占比重不斷增大的變化規(guī)律。而豎向分布筋和水平分布筋項(xiàng)則分別反映了從10/h=5.0時(shí)只用豎向分布筋（箍筋）參與受剪，過(guò)渡到l0/h較小時(shí)只有水平分布筋能發(fā)揮有限受剪作用的變化規(guī)律。由于深梁中水平及豎向分布鋼筋對(duì)受剪承載力作用有限。當(dāng)10/h趨向2時(shí)，豎向箍筋受剪承載力也趨近于0。分析比較公式（3）（5）,其中混凝土的受剪承載力項(xiàng)形式相同，都考慮了剪跨比入對(duì)承臺(tái)斜截面受剪承載力的影響。公式（3）還

8、考慮了受剪切承載力截面高度影響系數(shù)3hs的影響。對(duì)于工程常見(jiàn)的剪跨比小于2的兩樁承臺(tái)，此時(shí)箍筋對(duì)受剪承載力已不起作用，如還按公式（4）進(jìn)行受剪承載力計(jì)算，過(guò)多地考慮了箍筋對(duì)抗剪承載力的貢獻(xiàn)，是偏于不安全5）同時(shí)引入了承臺(tái)跨高比（l0/h）變化對(duì)豎向分布筋（箍筋）和水平分布鋼筋對(duì)斜截面受剪承載力貢獻(xiàn)的影響，但是未考慮受剪切承載力截面高度影響系數(shù)3hs的影響。如按公式（5）計(jì)算的承臺(tái)高度與公式（3）相比會(huì)偏小。由于兩樁承臺(tái)寬度和高度差異比較小，接近于板類構(gòu)件，設(shè)計(jì)時(shí)宜考慮受剪切承載力截面高度影響系數(shù)3hs的影響，同時(shí)按構(gòu)造配置箍筋和水平分布筋對(duì)承臺(tái)受剪承力的貢獻(xiàn)有限。因此建議在設(shè)計(jì)柱下兩樁承臺(tái)時(shí)，

9、宜采用混凝土項(xiàng)承擔(dān)全部剪力，采用地基規(guī)范和新樁基規(guī)范斜截面受剪承載力公式（3）來(lái)確定承臺(tái)高度，考慮了受剪切承載力截面高度影響系數(shù)3hs的影響，并按深受彎構(gòu)件構(gòu)造要求配置箍筋和水平分布筋。這樣承臺(tái)的高度也可以和多樁承臺(tái)的高度相協(xié)調(diào)，方便設(shè)計(jì)與施工。2.3受沖切計(jì)算圖1是按柱下兩樁承臺(tái)，樁直徑為500mm樁距1800mm承臺(tái)寬度1000mm承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30,承臺(tái)縱向受力鋼筋為II級(jí)鋼筋，框架柱截面600mmx600mm勺條件，忽略承臺(tái)及其上土重，柱底力由3600kN增加到6000kN時(shí)，按柱、樁沖切和剪切等分別計(jì)算確定的承臺(tái)高度，從表中可以看出承臺(tái)高度由斜截面受剪承載力控制。文獻(xiàn)5也提出

10、兩樁承臺(tái)高度由剪切控制的觀點(diǎn)。由于“混凝土規(guī)范”對(duì)沖切系數(shù)作了調(diào)整，對(duì)混凝土沖切破壞承載力由0.6ftumh0提高到0.7ftumh0，沖切系數(shù)提高了16.7%；而斜截面受剪承載力由按混凝土受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值改為按受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算，這相當(dāng)于降低了承臺(tái)的斜截面受剪承載力，所以兩樁承臺(tái)的高度一般由斜截面受剪控制。故“新樁基規(guī)范”規(guī)定，兩樁承臺(tái)按深受彎構(gòu)件計(jì)算時(shí)不需要進(jìn)行沖切承截力計(jì)算。3、算例設(shè)計(jì)條件：柱下兩樁承臺(tái)，樁直徑為500mm樁距1800mm樁嵌入承臺(tái)100mm承臺(tái)寬度1000mm承臺(tái)混凝土弓雖度等級(jí)為C30,承臺(tái)縱向受力鋼筋為II級(jí)鋼筋。框架柱截面600mmx600mm如圖2所示，柱底

11、力設(shè)計(jì)值N=4800kN。（）（）00000065/3/21.01.75hshlhfAsVfbhlhfAvshyhhsvtyv-+-+l圖1控制承臺(tái)高度各因素比較3.1 縱向受力鋼筋計(jì)算：1) 直徑500mm勺圓樁換算成方樁，截面邊寬為0.8x500mm=400mm2) 剪跨a=900-400/2-600/2=400mm；3) 樁反力N1=N2=2400kN斜截面剪力Vmax=4800/2=2400kN。正截面彎矩隹2400X(0.9-0.3)=1440kN*m；按公式(3)計(jì)算承臺(tái)最小截面高度為h=1500mm。4) 計(jì)算跨度l0=1.15ln=1.15*(1800-400)=1610mm,

12、10/h=1610/1500=1.072.0,as=0.1h=150mm，h0=1500-150=1350mm；5) 根據(jù)ga1fcb(h0-x/2),1440X106=14.3X1000XxX(1350-X/2)，得x=77mm0.2h=300mm取x=0.2h=300mm；6) ad=0.80+0.04(10/h)=0.843;Z=ad(h0-0.5x)=1011mm;7) 承臺(tái)縱向受力筋：As=M/(fy*Z)=3956mm2，8) 如按公式(1)計(jì)算As=M/(0.9fyh0)=3591mm2;公式(2)較公式(1)鋼筋用量增加(3956-3591)/3591=10.1%。按深梁的構(gòu)造

13、要求，縱向受拉鋼筋宜采用較小的直徑且宜均勻布置在梁下邊緣以上0.2h的范圍內(nèi)。如按此要求，本例0.2*1500=300mm，至少要配置三排，但梁底縱筋排數(shù)多于兩排時(shí)，會(huì)使混凝土振搗困難，故縱向受拉鋼筋還是按常規(guī)布置，配置1222分兩排布置，其余部分按構(gòu)造要求配置腰筋，如圖2所示。3.2 斜截面抗剪驗(yàn)算：按公式(5)l0/h=1.07Vmax=2400kN，抗剪滿足要求。按混凝土規(guī)范第10.7.13要求構(gòu)造配置豎向分布筋(psvmin=0.15%)和水平分布筋(pshmin=0.2%)，分布鋼筋沿分布方向間距200mm，都采用HRB400鋼筋。則豎向分布筋(箍筋)在200間距的配筋量為1600*200*0.15%=480mm2,豎向分布鋼筋采用箍筋形式，采用12200（6）箍筋。水平分布筋在200間距的配筋量為1000*200*0.2%=400mm2,水平分布筋采用腰筋形式216200鋼筋。拉筋采用由8400,承臺(tái)配筋斷面如圖2。1、結(jié)論1