柱下承臺(tái)沖切計(jì)算及比較分析ok

1、 不同規(guī)范下的柱下樁基礎(chǔ)承臺(tái)受沖切承載力計(jì)算的比較分析提要本文用具體算例，對(duì)國(guó)內(nèi)幾本規(guī)范和美國(guó)ACI-318規(guī)范關(guān)于柱下樁基礎(chǔ)承臺(tái)受沖切承載力的計(jì)算進(jìn)行了比較，并提出一些分析結(jié)論和自己的看法。關(guān)鍵詞樁基礎(chǔ)獨(dú)立承臺(tái)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(chǔ)是高層建筑中很常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式，承臺(tái)的抗沖切承載力

3、在樁基礎(chǔ)計(jì)算中占有非常重要的地位。一般來(lái)說(shuō)，承臺(tái)分為獨(dú)立承臺(tái)、條形承臺(tái)、板式承臺(tái)（筏板）。各規(guī)范對(duì)樁沖切的計(jì)算基本相同，本文不再討論，下面主要討論柱下承臺(tái)的受沖切承載力。條形承臺(tái)一般均按梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，均配有足夠數(shù)量的箍筋，抗剪承載力滿足的情況下不會(huì)發(fā)生沖切破壞，故條形承臺(tái)梁不用驗(yàn)算抗沖切承載力；獨(dú)立承臺(tái)剪切破壞和沖切破壞均有可能發(fā)生，故均需驗(yàn)算，國(guó)內(nèi)外規(guī)范均有詳細(xì)的計(jì)算公式；板式承臺(tái)（筏板）由于其柱下沖切受力模型與獨(dú)立承臺(tái)基本相同，所以可采用獨(dú)立承臺(tái)的計(jì)算公式。柱下承臺(tái)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(dāng)沖切臨界截面與樁相交時(shí)，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(guó)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(tái)變階處至相應(yīng)樁頂內(nèi)邊緣連線所構(gòu)成的錐體并考慮了沖跨比的影響，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范均采用此方法。實(shí)際計(jì)算中采用不同方法和規(guī)范所得到的結(jié)果也有所差別，下面分四種情況對(duì)不同規(guī)范關(guān)于柱下承臺(tái)的沖切計(jì)算進(jìn)行比較：（1）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002（以下簡(jiǎn)稱地基規(guī)范）；（2）鋼筋混凝土承臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)程CECS88：97（以下簡(jiǎn)稱承臺(tái)規(guī)程）和建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-94（以下簡(jiǎn)稱樁基規(guī)范）；（3）上海市鋼筋混凝土高層建筑筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程DGJ08-31-2001（以下簡(jiǎn)稱上海高規(guī)）；（4）美國(guó)ACI-318

5、規(guī)范。二、比較基本條件： 1200mm1200mm方柱，九樁承臺(tái)高度h=1500mm，有效高度h0=1400mm，承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，樁直徑600mm，單樁凈反力設(shè)計(jì)值2800kN。見(jiàn)圖1。圖11、地基規(guī)范沖切面為柱邊至樁內(nèi)邊線，見(jiàn)圖2，根據(jù)地基規(guī)范式（-1）公式各參數(shù)含義見(jiàn)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(tái)規(guī)程和樁基規(guī)范根據(jù)承臺(tái)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(nèi)邊線，簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ 10-89取值。3、上海高規(guī)沖切面為柱邊至樁內(nèi)

6、邊線，簡(jiǎn)圖同圖2。上海高規(guī)式（-1）沖切系數(shù)沖切錐體計(jì)算周長(zhǎng)受沖切承載力 4、美國(guó)ACI-318規(guī)范根據(jù)美國(guó)ACI-318規(guī)范、15.5.4條，柱下樁承臺(tái)沖切臨界面見(jiàn)圖3。當(dāng)臨界面與一個(gè)或幾個(gè)樁相交時(shí)，考慮到實(shí)際上樁的反力不是集中在一點(diǎn)，而是分布在樁的承壓面上的，因此ACI規(guī)范對(duì)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(yàn)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(gè)樁的反力；（2）若樁的中心位于驗(yàn)算截面以內(nèi)的距離大于或等于，則柱下沖切力扣除這個(gè)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(gè)樁的部分反力，其值按0全部樁反力內(nèi)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(zhǎng)，為混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為承臺(tái)有效高度，為柱截面長(zhǎng)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(jiàn)幾種規(guī)范柱下承臺(tái)受沖切承載力從大到小的排列順序?yàn)椋杭矗好绹?guó)ACI-318規(guī)范安全度最高，承臺(tái)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(shuō)明所說(shuō)的ACI-318規(guī)范安全度最低正好相反，當(dāng)不考慮ACI-318受沖切承載力折減系數(shù)時(shí)所得結(jié)果與地基規(guī)范8.5.17條文說(shuō)明圖8.5.17-1基本吻合。這是否說(shuō)明地基規(guī)范編制時(shí)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(duì)于圓形截面換算為方形截面的方法，樁基規(guī)范按周長(zhǎng)相等原則，即換算的方形截面邊寬，近似??；而地基規(guī)范為按面積相等原則，換算的方形截面邊寬。可見(jiàn)兩種結(jié)果略有差別，筆者認(rèn)為取比較實(shí)用且安全度略高。4、柱下筏板承臺(tái)又是高層建筑中常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式，但地基規(guī)范沒(méi)有明確柱下筏板承臺(tái)的受沖切承載力計(jì)算，實(shí)際設(shè)計(jì)可按承臺(tái)規(guī)程CECS88：97第條規(guī)定：對(duì)柱下平板式筏型承臺(tái)，其沖切破壞錐體的取法與第4.2.1.1款對(duì)柱下獨(dú)立承臺(tái)的取法相同；承臺(tái)受柱沖切的承載力計(jì)算也同獨(dú)立承臺(tái)。5、從純受力和計(jì)算上講，ACI 318關(guān)于與沖切臨界面相交的樁反力的考慮更能讓人接受，但實(shí)際沖切破壞面不可能如ACI 318那樣，所以筆者認(rèn)為：沖切錐體取柱邊或承臺(tái)變階處至相應(yīng)樁頂內(nèi)邊緣連線所構(gòu)成的錐體并考慮沖跨比的影響跟實(shí)際情況更加相符，ACI 318的沖切臨界截面按柱邊h0/2從計(jì)算簡(jiǎn)化上尚可理解，但與實(shí)際沖