柱下承臺沖切計算及比較分析ok

1、 不同規(guī)范下的柱下樁基礎承臺受沖切承載力計算的比較分析提要本文用具體算例，對國內幾本規(guī)范和美國ACI-318規(guī)范關于柱下樁基礎承臺受沖切承載力的計算進行了比較，并提出一些分析結論和自己的看法。關鍵詞樁基礎獨立承臺沖切承載力 THE COMPARISON OF CALCULATED PUNCHING BEARING CAPACITY OF PILE CAPUNDER COLUMN IN PILE FOUNDATION AMONG DIFFERENT CODESAbstract: This paper has compared the punch capacities of pile cap un

2、der column in pile foundation, which are calculated by national code and American ACI-318 respectively. The calculations are shown with some examples in detail. Some analytical conclusions and ideas are givenKeywords: pile foundation pile caps punching bearing capacity1 前言樁基礎是高層建筑中很常見的基礎形式，承臺的抗沖切承載力

3、在樁基礎計算中占有非常重要的地位。一般來說，承臺分為獨立承臺、條形承臺、板式承臺（筏板）。各規(guī)范對樁沖切的計算基本相同，本文不再討論，下面主要討論柱下承臺的受沖切承載力。條形承臺一般均按梁進行設計，均配有足夠數(shù)量的箍筋，抗剪承載力滿足的情況下不會發(fā)生沖切破壞，故條形承臺梁不用驗算抗沖切承載力；獨立承臺剪切破壞和沖切破壞均有可能發(fā)生，故均需驗算，國內外規(guī)范均有詳細的計算公式；板式承臺（筏板）由于其柱下沖切受力模型與獨立承臺基本相同，所以可采用獨立承臺的計算公式。柱下承臺的沖切根據(jù)沖切臨界截面取法的不同一般分為兩種：方法一為沖切臨界截面取在柱邊0.5h0處，當沖切臨界截面與樁相交時，根據(jù)具體情況扣

4、除或不扣除相交樁的單樁承載力，美國ACI-318規(guī)范即采用此方法；方法二為沖切錐體取柱邊或承臺變階處至相應樁頂內邊緣連線所構成的錐體并考慮了沖跨比的影響，國內現(xiàn)行規(guī)范均采用此方法。實際計算中采用不同方法和規(guī)范所得到的結果也有所差別，下面分四種情況對不同規(guī)范關于柱下承臺的沖切計算進行比較：（1）建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-2002（以下簡稱地基規(guī)范）；（2）鋼筋混凝土承臺設計規(guī)程CECS88：97（以下簡稱承臺規(guī)程）和建筑樁基技術規(guī)范JGJ94-94（以下簡稱樁基規(guī)范）；（3）上海市鋼筋混凝土高層建筑筒體結構設計規(guī)程DGJ08-31-2001（以下簡稱上海高規(guī)）；（4）美國ACI-318

5、規(guī)范。二、比較基本條件： 1200mm1200mm方柱，九樁承臺高度h=1500mm，有效高度h0=1400mm，承臺混凝土強度等級C40，樁直徑600mm，單樁凈反力設計值2800kN。見圖1。圖11、地基規(guī)范沖切面為柱邊至樁內邊線，見圖2，根據(jù)地基規(guī)范式（-1）公式各參數(shù)含義見地基規(guī)范。圓樁換算為方樁（取同地基規(guī)范圓柱的換算）截面邊寬 圖2 受沖切承載力 2、承臺規(guī)程和樁基規(guī)范根據(jù)承臺規(guī)程式（-1）及樁基規(guī)范式（5.6.6-4），沖切面為柱邊至樁內邊線，簡圖同圖2。圓樁換算為方樁的截面邊寬為受沖切承載力注：上式中按舊版混凝土結構設計規(guī)范GBJ 10-89取值。3、上海高規(guī)沖切面為柱邊至樁內

6、邊線，簡圖同圖2。上海高規(guī)式（-1）沖切系數(shù)沖切錐體計算周長受沖切承載力 4、美國ACI-318規(guī)范根據(jù)美國ACI-318規(guī)范、15.5.4條，柱下樁承臺沖切臨界面見圖3。當臨界面與一個或幾個樁相交時，考慮到實際上樁的反力不是集中在一點，而是分布在樁的承壓面上的，因此ACI規(guī)范對與直徑為的樁的沖切力做如下規(guī)定：（1）若樁的中心位于驗算截面以外的距離大于或等于（為樁徑），則柱下沖切力不扣除這個樁的反力；（2）若樁的中心位于驗算截面以內的距離大于或等于，則柱下沖切力扣除這個樁的反力；（3）若樁中心位于上述兩者之間的位置，則柱下沖切力扣除這個樁的部分反力，其值按0全部樁反力內插求得。圖3critic

7、al section for two-way action-雙向剪切(沖切)臨界截面 critical section for beam action-單向剪力(梁剪力)臨界截面根據(jù)ACI-318第 條受沖切承載力取下列3式的小值，其中為沖切臨界截面周長，為混凝土抗壓強度設計值，為承臺有效高度，為柱截面長短邊之比，為柱類型的影響系數(shù)（中柱40、邊柱30、角柱20）。， （1） （2） （3）根據(jù)（1）、（2）、（3）式，取最小值受沖切承載力三、分析與探討1、從以上比較可見幾種規(guī)范柱下承臺受沖切承載力從大到小的排列順序為：即：美國ACI-318規(guī)范安全度最高，承臺規(guī)程和樁基規(guī)范次之，地基規(guī)范安全

8、度最低。比高出近17%，與地基規(guī)范條文說明所說的ACI-318規(guī)范安全度最低正好相反，當不考慮ACI-318受沖切承載力折減系數(shù)時所得結果與地基規(guī)范8.5.17條文說明圖8.5.17-1基本吻合。這是否說明地基規(guī)范編制時比較的數(shù)據(jù)未考慮的影響呢？2、樁直徑小、間距密，則沖跨比小，沖切系數(shù)大，受沖切承載力也越大。如把上例中樁徑改為500mm、樁間距改為1500mm，則，。3、對于圓形截面換算為方形截面的方法，樁基規(guī)范按周長相等原則，即換算的方形截面邊寬，近似?。欢鼗?guī)范為按面積相等原則，換算的方形截面邊寬。可見兩種結果略有差別，筆者認為取比較實用且安全度略高。4、柱下筏板承臺又是高層建筑中常見的基礎形式，但地基規(guī)范沒有明確柱下筏板承臺的受沖切承載力計算，實際設計可按承臺規(guī)程CECS88：97第條規(guī)定：對柱下平板式筏型承臺，其沖切破壞錐體的取法與第4.2.1.1款對柱下獨立承臺的取法相同；承臺受柱沖切的承載力計算也同獨立承臺。5、從純受力和計算上講，ACI 318關于與沖切臨界面相交的樁反力的考慮更能讓人接受，但實際沖切破壞面不可能如ACI 318那樣，所以筆者認為：沖切錐體取柱邊或承臺變階處至相應樁頂內邊緣連線所構成的錐體并考慮沖跨比的影響跟實際情況更加相符，ACI 318的沖切臨界截面按柱邊h0/2從計算簡化上尚可理解，但與實際沖