核心筒承台受力分析与判断

核心筒承台受力分析与判断

胡云霞

深圳大学建筑设计研究院有限公司518000

摘要：运用力学的分析方法，简化计算承台内力。本文通过工程实例，配合规范规定对承台的设计和验算，进一步说明复杂群桩承台设计的技术要点。对比分析简化计算与YJK有限元分析，选取合理的计算结果。

关键词：群桩承台冲切计算抗剪计算抗弯计算

一、引言

图1项目效果图

工程项目中，高层建筑已趋常态，桩筏基础更是普遍使用的基础形式。随着各类计算软件的成熟，多数技术人员依靠软件得出数据，并没有对结

果进行核算或判断。本文通过工程实践计算承台内力，与电算（YJK计算软件）结果对比，选取合理的计算结果。

二、工程概况

深圳某办公楼，总建筑面积67250㎡，地下室面积8800㎡。主体结构地上23层，地下3层，建筑高度98.750m，地下室底板标高-14.700（绝对标高为6.600）。主体结构采用框架-核心筒结构体系，效果图如图1所示。

室外地坪为斜坡式，高点21.150（绝对标高），低点14.650（绝对标高）。考虑深圳市地下水常年变化幅度2~3m及室外地坪标高，取地下稳定水位标高H=17.6m（0.000绝对标高为21.300）。

三、核心筒处群桩承台内力简化计算

本项目基础采用钻孔灌注桩，持力层为强风化化岗岩层，桩径1000mm，单桩承载力4650KN。核心筒处桩及承台对称布置详图2。承台高度根据上部楼层数，选取2.8米。

根据电算结果，现取筒体竖向构件标准组合轴力合力值ΣN=224097KN。混凝土采用C35，钢筋采用HRB400，ft=1.57N/mm2，fy=360N/mm2。

承台尺寸17000x25500x2800h=2800mm有效高度h0=2700mm

群桩合力：N=224097KN

单桩反力：P1=224097/54=4150KN

图2主体结构基础布置图图3简化计算示意图

1、冲切计算

1.1）柱冲切满足要求，计算略（承台高2.8米，冲切锥体内有4根桩，由《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》式5.9.7-1、2条可知，柱冲切满足要求）。

1.2）角桩冲切（建筑桩基技术规范JGJ94-2008第5.9.8条）

，，

∴抗冲切满足要求。

2、抗剪计算（建筑桩基技术规范JGJ94-2008第5.9.10条）

1）墙下桩基承台，对墙边和桩边联线形成的贯通斜截面受剪验算

取

2）柱下桩基承台，对柱边和桩边联线形成的贯通斜截面受剪验算

取

∴抗剪满足要求。

单位长度剪力：Q=33615/17=1977KN/m

3、抗弯计算

3.1）Y向抗弯承载力

3.1.1）1-1剖面处，以墙为固端，按短悬臂计算

核心筒Y向墙体范围单位长度弯矩：My=37817/（25.5/2-5.25）=5042KN·m/m

3.1.2）3-3剖面处，按墙、柱间距，取5.25米范围，以柱为支点，桩承载力为反力。简化受力如图4，

采用理正结构设计软件6.5PB1，弯矩计算结果如图5。

柱范围单位长度弯矩：

图43-3剖面受力简图

图53-3剖面弯矩简图

3.1.3）X向抗弯承载力

2-2剖面处，取17/2米宽承台计算，以墙为固端，柱为支点，桩承载力为反力。简化受力如图6，采用理正结构设计软件6.5PB1，弯矩计算结果如图7。

图62-2剖面受力简图

图53-3剖面弯矩简图

单位长度弯矩：

3.2）考虑水浮力卸载计算

考虑深圳市地下水年变化幅度2~3m及室外地坪标高，取地下稳定水位标高H=17.6m（室外地面以下0.5米）对承台进行水浮力卸载计算。

则水位高：17.6-6.6＝11m

底板下水浮力

承台下水浮力

取等效水浮力为

核心筒承台承力范围（18.8mx29m）水浮力卸载：

单桩反力，卸载后每个桩反力：

受力分析简化同3.1，布置均布荷载84.2KN/m2（可转化为线荷载），集中力（即桩承台力）为3300KN。核心筒范围布置群桩承台，承台面积较大，考虑水浮力卸载后，其弯矩减小，此处计算略。需注意，当柱距较大，柱下承台承受水浮力范围偏大时，受弯承载力可能由水浮力卸载控制。

四、YJK计算分析桩筏

本项目采用YJKS1.8.3计算分析筏板基础，得出X、Y向剪力与弯矩结果如图7~10。

图7Qx剪力（1.2G+1.4Q）图8Qy剪力（1.2G+1.4Q）

图9Mx弯矩（1.2G+1.4Q）图10My弯矩（1.2G+1.4Q）

由上图结果中可见，除剪力Qx远大于计算值外，其于内力值与简化计算值基本相近。导致结果差异是因圆桩折算为方桩后，与框架柱重叠，如图2中3-3剖面。计算柱边剪力时，仅针对第一排（从下向上数）和柱边联线形成的贯通斜截面受剪验算。YJK中，桩与柱定义为杆件，未考虑二者交叉重叠，考虑了第二排（从下向上数）和柱边联线形成的贯通斜截面受剪验算，故数据相差较大。从实际受力情况判断，此处YJK的数据不可取，按简化计算结果配置抗剪钢筋。

五、结论

实际工程中，布置较为复杂的桩筏基础，软件分析结果出现异常时，设计人员需要自己计算和判断结果是否合理。比如本工程中桩布置与柱距离较近，实际二者有重叠部分，设计人员要选择合理的斜截面进行截面受剪验算。

本文结合《建筑桩基技术规范》与《建筑地基基础设计规范》分析判断，让设计人员进一步了解规范。设计中应结合项目结构布置考虑相应的受力简图。

参考文献：

1.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007-2011.中国建筑工业出版社，2012

2.中华人民共和国国家标准.建筑桩基技术规范JGJ94-2008.中国建筑工业出版社，2008

3.建筑地基基础设计方法及实例朱炳寅.娄宇.杨琦.中国建筑工业出版社