各种手酸计算基础一剖析.docx

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各种手酸计算基础一剖析

46.基础及软弱下卧层计算

（独立基础）面积计算

一，基本资料

基础顶面的轴力值（标准组合）Fk＝1100kN地基承载力特征值fak＝200kPa

基础修正用埋置深度d1=1.2m室内外高差c=0.6m基础底面以上覆土厚度h1=1.8m基础底面以上覆土重度γm＝20kN/m

二，基础面积计算：

湿陷（湿陷规范5.6.5）：

fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d1-1.5）=200+20x（1.5-1.5）=200kPa（b＜3,取b=3,b>6,取b=6,d1＜1.5,取d1=1.5）

基础底面积A=bL=Fk/（fa-h1γm）=1100/（200-1.8x20）=6.70m2放大1.1倍=7.37开根号=2.71取基础宽度b=长度L=2.8m

非湿陷（基础规范5.2.4）：

fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d1-0.5）（计算略）（b＜3,取b=3,b>6,取b=6,d1＜0.5,取d1=0.5）

三，带入软件验算和计算配筋（计算略）

（独立基础）软弱下卧层验算

一，基本资料（取最大底面积的基础）：

基础顶面的轴力值（标准组合）Fk＝1100kN软弱下卧层地基承载力特征值fak＝110kPa

基础宽度b＝2.8m基础长度L＝2.8m地基压力扩散角θ＝28°覆土重度γm＝20kN/m

基础修正用埋置深度d1＝1.2m室内外高差c=0.6m基础底面以上覆土厚度h1=1.8m

换填垫层的厚度h3＝1.2m软弱下卧层修正用埋置深度d2＝2.5m软弱下卧层顶面以上覆土厚度h2=3.1m

二，软弱下卧层验算

软弱下卧层修正后地基承载力特征值faz＝fak+ηdγm（d2-1.5）＝110+1.00x20x（2.5-1.5）＝130kPa

下卧层顶面处附加压力值pz＝Lb（pk-pc）/[（b+2h3tanθ）（L+2h3tanθ）]＝2.8x2.8x（177-36）/[（2.8+2x1.2x0.53）x（2.8+2x1.2x0.53）]＝66kPa

pk＝（Fk+Gk）/A＝（1100+283）/（2.8x2.8）＝177kPaGk＝γmLbh1＝20x2.8x2.8x1.8＝283kNpc＝γmh1＝20x1.8＝36kPa

软弱下卧层顶面处土的自重压力值pcz＝γmh2＝20x3.1＝62kPa

软弱下卧层验算（基础规范5.2.7）pz+pcz＝66+62＝128kPa≤faz＝130kPa，满足要求

（条形基础）面积计算

一，基本资料

基础顶面的轴力值（标准组合）Fk＝260kN/m地基承载力特征值fak＝200kPa

基础修正用埋置深度d1＝1.2m室内外高差c=0.6m基础底面以上覆土厚度h1=1.8m基础底面以上覆土重度γm＝20kN/m

二，基础面积计算：

湿陷（湿陷规范5.6.5）fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d1-1.5）=200+20x（1.5-1.5）=200kPa

基础底面积A=bL=Fk/（fa-h1γm）=260/（200-1.8x20）=1.58m2放大1.1倍=1.74取基础宽度b=1.8米（取1米长）

非湿陷（基础规范5.2.4）fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）（计算略）

三，带入软件验算和计算配筋（计算略）

（条形基础）软弱下卧层验算

一，基本资料（取最大宽度的基础）：

基础顶面的轴力值（标准组合）Fk＝260kN/m软弱下卧层地基承载力特征值fak＝110kPa

基础宽度b＝1.8m地基压力扩散角θ＝28°覆土重度γm＝20kN/m

基础修正用埋置深度d1＝1.2m室内外高差c=0.6m基础底面以上覆土厚度h1=1.8m

换填垫层的厚度h3＝2.0m软弱下卧层修正用埋置深度d2＝3.3m软弱下卧层顶面以上覆土厚度h2=3.9m

二，软弱下卧层验算

软弱下卧层修正后地基承载力特征值faz＝fak+ηdγm（d2-1.5）＝110+1.00x20x（3.3-1.5）＝146kPa

下卧层顶面处附加压力值pz＝b（pk-pc）/（b+2h3tanθ）＝1.8x（181-36）/（1.8+2x2x0.53）＝66kPa

pk＝（Fk+Gk）/A＝（260+65）/（1.8x1.0）＝181kPaGk＝γmLbh1＝20x1.0x1.8x1.8＝65kNpc＝γmh1＝20x1.8＝36kPa

软弱下卧层顶面处土的自重压力值pcz＝γmh2＝20x3.9＝78kPa

软弱下卧层验算（基础规范5.2.7）pz+pcz＝66+78＝144kPa≤faz＝146kPa，满足要求。

计算时也可取室内外土覆土厚度的平均值计算覆土自重，尤其当室内外高差过大时（≥1.0米），

地基处理规范3.0.4经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对本规范确定的地基承载力特征值进行修正时，应符合下列规定：

1基础宽度的地基承载力修正系数应取零；

2基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。

经处理后的地基，当在受力层范围内仍存在软弱下卧层时，尚应验算下卧层的地基承载力。

对水泥土类桩复合地基尚应根据修正后的复合地基承载力特征值，进行桩身强度验算。

47.灰土挤密桩和夯实水泥土桩的比较

一、工程概况：

某场地拟建一儿童福利院，12层，建筑面积16065.27M2，高度39.75M，有一层地下室，采用框架结构。

拟建场地貌单元属于洛河П级阶地，地形平坦。

除表层为填土外，分布的地基土主要为冲，洪积作用形成的黄土状粉质粘土，等，场地稳定，适

宜建筑。

二、基础选型

拟建建筑物最大单柱荷载6000KN，若本建筑物直接采用天然地基上的片筏基础，估计其基地压力为250kPa，则其筏板将坐在第三层黄土状粉质粘

土上，其承载力140kPa不满足要求，所以必须对天然地基进行处理。

1，灰土挤密桩复合地基的地基承载力：

fspk=mfpk+（1-m）fsk（见JGJ79—2002规范第7.2.8-1）

m＝d2/de2（见JGJ79—2002规范第7.2.8-2）

式中：

fspk——复合地基承载力特征值（KPa）

fpk——桩体的承载力特征值（KPa）;宜通过单桩载荷试验确定。

（初步设计时由当地经验确定：

洛阳一般为500-600kPa，考虑到施工及龄期等因素，这

里取500kPa）；

fsk——处理后桩间土承载力特征值KPa，宜按当地经验取值，如无经验，也可取天然地基承载力特征值。

（这里取140KPa，第3层土）

m――桩土面积置换率

d――桩身平均直径

de――一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径

等边三角形布桩：

de＝1.05s

正方形布桩：

de＝1.13s

S――桩孔之间的中心距离

依据JOJ79—2002规范第14．2．3条规定：

桩孔直径宜为300～450mm，并可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。

桩孔宜按等边三角形布

置，桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的2.0～2.5倍。

取桩径d=0．45m（成孔350mm,夯填至450mm），桩距s取0．90m。

m＝d2/de2=0.452/（1.05X0.9）2=0.22

代入fsPk=mfpk+（1-m）fsk＝219KPa。

2，夯实水泥土桩复合地基的地基承载力：

fspk=m×Ra/Ap+β（1-m）fsk（见JGJ79—2002规范第9.2.5）

式中：

未注明符号意义同灰土挤___________密桩复合地基。

β---桩间土承载力折减系数；宜按地区经验取值，如无经验时可取0.9～1，天然地基承载力较高时取大值。

这里取0.9.

Ra---单桩竖向承载力特征值（KN）；

Ap---桩身截面面积（M2）；

Ra=πdΣqsiLi+qpAp（见JGJ79—2002规范第9.2.7）

式中：

qsi、qp——桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值；

Li——第i层土的厚度

取桩径d=0.5m，桩长L=6.0m，以第7层为桩端持力层，按平均qsi=25kPa，qp=400kP，计算后得Ra=313.5kN，桩距s取1.4m，按等边三角形布置：

m＝d2/de2=0.52/（1.05X1.4）2=0.115

将Ra，m代入公式计算得

fspk=295kPa

夯实水泥土桩体试块抗压强平均值应达到下式要求：

fcu≧3Ra/Ap≥4.8MPa（见JGJ79—2002规范第9.2.7）

3，采用灰土挤密桩复合地基承载力只能达到219KPa，而采用夯实水泥土桩地基承载力可达到295KPa，大于筏基平均基底反力260KPa，所以采用

夯实水泥土桩方案。

根据JGJ79-2002规范第10.2.4条规定，在夯实水泥土桩顶应铺设10-30cm厚的褥垫层，垫层材料可采用中粗砂或碎石，最大粒径不宜大于20mm。

三，夯实水泥土桩复合地基的施工

根据场地地层条件及洛阳建筑工程经验，可采用机动洛阳铲进行成孔，夯填桩孔时，应采用机械夯实机具，其锤重应不小于1吨，这样才能起到

挤密作用，成孔桩径采用450mm，根据已有工程经验，回填重锤夯实后的实际桩径可提高15-20%，一般可达到500mm。

在大面积施工前，必须在现场选择有代表性的地段进行试验或试验性施工，以取得水泥土的回填量、锤的落距，锤击次数等施工参数，其试验结

果必须满足设计要求，一是要求桩间土的湿陷系数小于0.015；二是要求桩体的压实系数大于0.93；三是复合地基的承载力特征值满足设计要求。

施工中应注意的问题：

1、土料与水泥应拌合均匀，达到最优含水量，应由现场试验确定，水泥用量不得少于按配比试验确定的量；

2、桩孔中心偏差不应超过桩径设计值的1/4，桩孔垂直度偏差不应大于1.5%；桩孔直径不得小于设计桩径；桩孔深度不应小于设计深度；向孔内

填料前孔底必须先夯实桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高200-300mm，在褥垫层施工时应将多余桩体凿除，桩顶面应水平。

质量检验：

施工过程中，对夯实水泥土桩的成桩质量应及时进行抽样检孔，抽样检孔的数量不应少于总桩数的2%；夯实水泥土桩复合地基在竣工验收时，其承

载力检验应采用单桩复合地基载荷试验，根据本工程的性质及基础设计等级，尚应进行多桩复合地基载荷试验。

其检验数量应为总桩数的1%，

四，结论：

采用夯实水泥土桩对地基处理完毕后，通过现场静载试验，地基承载力及沉降量均达到了设计的要求。

__

48.CFG桩和夯实水泥土桩的混合使用

一、工程概况：

某小区拟建一高层商住楼，地上25层，地下一层，建筑面积36065.27M2，高度76.75M，采用框架-剪力墙结构。

地质报告显示拟建场地貌单元属于洛河П级阶地，地形平坦。

除表层为填土外，分布的地基土主要为冲，洪积作用形成的黄土状粉质粘土，粉土，

砂土及砂卵石等。

场地稳定，适宜建筑。

拟建场地属于非自重湿陷性黄土场地，拟建场地地基湿陷等级为I级（轻微），湿陷深度自为15米左右。

二、基础选型

拟建建筑物最大单柱荷载7500KN，若本建筑物直接采用天然地基上的片筏基础，估计其基地压力为420KN/平方米，（每层按16，地下室按20估

计）地下室基地埋设-6.000，其筏板将坐在第2层和第3层黄土状粉质粘土上，其承载力（160KPa）不能满足要求，而且还具有湿陷性，依据《湿陷性

黄土地区建筑规范》（GB50025—2004），该建筑为甲类建筑，需全部消除地基的全部湿陷量或采用桩基础穿透全部湿陷黄土层。

因此拟建楼不能采用天然

地基基础方案，可采用灌注桩基础或人工处理地基浅基础。

根据场地条件，若采用灌注桩基础，第8层卵石可作为较好的桩端持力层，但因其上第7层

为中砂，局部厚度较大，成孔过程中容易出现塌孔现象，施工难度较大，无法保证桩身质量。

因此，拟采用人工处理地基浅基础。

三，复合地基的地基承载力计算：

1，夯实水泥土桩：

fspk=m×Ra/Ap+β（1-m）fsk（见JGJ79—2002规范第9.2.5）

m＝d2/de2（见JGJ79—2002规范第7.2.8-2）

式中：

fspk——复合地基承载力特征值（KPa）

fsk——处理后桩间土承载力特征值KPa，宜按当地经验取值，如无经验，也可取天然地基承载力特征值。

（这里取160KPa，第3层土）

m――桩土面积置换率

d――桩身平均直径

de――一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径

等边三角形布桩：

de＝1.05s

正方形布桩：

de＝1.13s

S――桩孔之间的中心距离

β---桩间土承载力折减系数；宜按地区经验取值，如无经验时可取0.9～1，天然地基承载力较高时取大值。

这里取0.9.

Ap---桩身截面面积（M2）；

Ra---单桩竖向承载力特征值（KN）；

单桩竖向承载力特征值按下两式综合取值：

式

（一）Ra=πdΣqsiLi+qpAp（见JGJ79—2002规范第9.2.7）桩径d=0.5m，桩长L=10.0m，以第7层为桩端持力层，

式

（二）fcu≧3Ra/Ap（见JGJ79—2002规范第9.2.7）桩体混合料fcu按4.5MPa，

按式

（一）计算得Ra=525.9kN

按式

（二）计算得Ra=294kN

综合确定Ra＝294kN

桩距s取1.4m，按正方形布置：

m＝d2/de2=0.52/（1.13X1.4）2=0.10

代入公式计算得

fspk=m×Ra/Ap+β（1-m）fsk=279.6kPa

可以看到，用夯实水泥土桩处理后的地基承载力远远不能满足要求，这就需要用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）进行第二次处理，

2，水泥粉煤灰碎石桩CFG桩：

其计算公式同夯实水泥土桩，桩径d=0.4m，桩长L=10.0m，以第7层为桩端持力层，Ra=420kN（直接按式

（一）取值），桩距s取1.4m，按正

方形布置：

m＝d2/de2=0.42/（1.13X1.4）2=0.064

代入公式计算，（fsk输入第一次用夯实水泥土桩处理后的地基承载力279.6kPa）

二次处理后的fspk=446kPa﹥420kPa

满足要求。

三，复合地基的施工

夯实水泥土桩桩径500mm,桩身强度不小于4.5MPa.CFG桩桩径400mm,桩身强度等级不低于C20。

两种桩桩间距均取1.4M,按正方形布桩，夯实水

泥土桩和CFG桩相间分布。

施工顺序先施工夯实水泥土桩，再施工CFG桩。

夯实水泥土桩可采用机动洛阳铲进行成孔，夯填桩孔时，应采用机械夯实机具，其锤重应不小于1吨。

CFG桩可采用长螺旋钻成孔泵送混凝土施工工艺。

施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料。

长螺旋钻孔、管

内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm。

施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m；清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。

根据JGJ79-2002规范第10.2.4条和第9.2.3条规定，在夯实水泥土桩和CFG桩顶应铺设10-30cm厚的褥垫层，垫层材料可采用中粗砂或碎石，

最大粒径不宜大于20mm。

褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与

虚铺厚度的比值）不得大于0.9。

四，结论：

采用夯实水泥土桩和水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）对地基处理完毕后，通过现场静载试验，地基承载力及沉降量均达到了设计的要求。

49.对底部框架结构的规范理解和应用

一，抗震墙的布置应符合“均匀，对称，周边，分散”的布置原则。

1，在满足抗震墙间距要求的前提下，尽量均匀分散的布置抗震墙：

《抗震规范》7.1.5对房屋抗震横墙的间距有明确规定，如：

7度区不应超过18米，6度区不不应超过21米。

底框结构房屋的横向地震力主要由横

墙承担，不仅横墙须具有足够的承载力，而且楼盖须具有传递地震力给横墙的水平刚度，本条规定就是为了满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求。

在满足抗震墙间距要求的前提下均匀分散的布置抗震墙会使结构具有合理的刚度和承载力分布。

2，纵横两方向尽量对称布置：

《抗震规范》7.1.8第2条：

底部两层框架-抗震墙房屋的底部，应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙，并应均匀对称布置或基本均匀对称布置。

一般情况下，沿横向比较容易实现对称布置，而纵向不容易满足，主要因为底框底层一般为车库或是商场，其正立面一般会开大洞口或落地通窗，从而

造成沿建筑外纵墙只有一侧布置有抗震墙，这种布置方法虽然在计算时能通过，但其实是违背抗震墙的布置原则的，其结果使房屋的刚心与质心严重不

重合，加大在地震作用下的整个结构扭转效应。

3，抗震墙应尽量沿建筑物的周边布置：

周边就是指建筑物的外墙（外纵墙和外横墙）。

抗震墙沿建筑物的周边布置会使结构具有尽量大的抗扭刚度。

二，开洞抗震墙在PKPM中正确的输入方法：

PKPM是一种常用的结构计算辅助软件，但它不是万能的，所以我们使用时要仔细阅读使用说明，了解其对不同构件计算的使用条件。

现版本PKPM

对大开洞抗震墙是不能辨别的，即其对带洞口的抗震墙均按小洞口抗震墙处理。

而我们知道小洞口和大洞口的抗震墙的抗侧移刚度计算是不一样的。

小开洞抗震墙抗侧移刚度等于洞口影响系数α乘以无洞口抗震墙抗侧移刚度，

α＝洞口面积除以墙体面积后开根号

当α≤0.4时为小开口抗震墙

当α≧0.6或洞口高度≧0.8倍层高时：

抗侧移刚度等于洞口两侧抗震墙抗侧移刚度之和

所以当抗震墙上开大洞口和开高度很高的洞口时，应该将洞口两侧的墙体按独立墙体输入。

即在洞口两侧加节点，删除洞口处的墙体，洞口处另设

边框梁，使之形成两片无洞口的墙体。

否则计算出来的抗侧刚度偏大，将导致结构实际抗侧移刚度不足。

三，抗震墙应符合高宽比要求，避免出现低矮抗震墙。

通常把高宽比小于1的钢筋混凝土抗震墙称之为低矮抗震墙。

而低矮抗震墙的抗侧刚度和承担的地震剪力较大，变形和耗能能力较差，其破坏形式

为剪切破坏。

不符合《抗震规范》3.5.2第3条结构体系应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力的要求。

《抗震规范》7.5.5第2条规定，抗震墙宜开设洞口形成若干墙段，各墙段的高宽比不宜小于2。

（注：

墙段的高宽比指层高与墙长之比，对门窗洞

边的小墙段指洞净高与洞侧墙宽之比。

）即凡是高宽比小于2的墙体都应该开设洞口。

对于即使开设洞口也无法满足高宽比要求的墙体，可在墙中设置竖

缝的方法，墙体分成两个或三个高宽比大于1.5的墙板单元。

被竖缝分成的墙板单元，在PKPM输入时应按节点独立墙体输入。

要注意的是墙体开竖缝后

各个墙板单元的侧移刚度之和要小于原墙体的侧移刚度，因为墙体侧移刚度和墙宽不是线性变化关系。

即开缝后需要设置更多的抗震墙来满足楼层侧移

刚度比的要求。

竖缝处的构造做法：

⑴竖缝两侧应设置暗柱。

暗柱截面高度为1.5倍的墙厚，纵筋不宜小于4Φ16，箍筋直径同墙体水平分布筋，间距不大于200mm。

⑵抗震墙的竖缝应开到梁底，水平钢筋在竖缝处断开。

⑶边框梁除满足其它箍筋加密要求外应在竖缝的两侧1.5倍梁高范围内箍筋加密，其箍筋间距不应大于100mm。

⑷竖缝的宽度可与墙厚相等，竖缝处可用预制钢筋混凝土块填入，并做好防水。

四，抗震墙上边框梁应按照普通框架梁来设计计算内力和配筋。

《抗震规范》3.5.3第1条规定结构体系宜有多道抗震防线。

《抗震规范》3.5.2第2条结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

抗震墙和框架组成了底框结构的多道防线。

当在地震作用下抗震墙开裂丧失承载力后，为使边框梁仍然具有对重力荷载的承载能力而不至于导致结

构倒塌，所以抗震墙上边框梁按照普通框架梁来设计计算内力和配筋。

五，谨慎使用“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”。

按规范墙梁方法计算时由于考虑了梁与墙的整体作用，因而计算配筋和截面较小，相对经济。

但当由于地震作用下，上层墙体开裂将会破坏托墙梁

的整体性，所以建议谨慎使用。

最好按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减，一般无洞口墙可取0.80，有洞口可取0.90，但折减后的荷载值不应小于4层

荷载。

六，混凝土抗震墙侧移刚度计算应考虑边框柱的作用。

Pkpm在计算抗震墙侧移刚度有一个“是否考虑边框柱的作用”的选项，若勾选此项，则程序在计算侧移刚度比时，与边框柱相连的抗震墙将作为组

合截面考虑。

否则程序分别计算墙、柱侧移刚度。

一般而言，对混凝土抗震墙可选择考虑边框柱的作用，对砖抗震墙可选择不考虑边框柱的作用。

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