剪力墙下的两桩承台配筋分析

2014-11-26李婧

山西建筑 2014年29期

李婧

(深圳市建筑设计研究总院有限公司，广东深圳 518000)

1 概述

桩基承台在如今的项目中，是很常用的做法。对于剪力墙结构的高层建筑物，一般采用预应力管桩，或者大直径灌注桩。当中风化持力层埋藏较深时，采用预应力管桩，一般采用多桩承台。但是当中风化持力层埋藏较浅时，采用大直径灌注桩比较好施工，由于大直径灌注桩的单桩承载力比较大，所以此种情况下，剪力墙下一般采用两桩承台梁。

关于两桩承台梁的计算问题，我查看了很多工程，计算方法千差万别，但是都不是很清晰，大部分工程师给出的结论是按构造配筋。本文通过几种不同的算法，用不同的模型来模拟剪力墙下两桩承台的受力情况。下文将分别对各种计算方法及模型给出详细的分析及说明。某项目中的两桩承台平面图见图1，几何参数如下:剪力墙长5.7 m，剪力墙厚0.4 m，剪力墙的均布荷载设计值为3 627 kN/m，承台长为5.9 m，宽 1.4 m，高 2.0 m，两桩中心距 4.5 m，净距3.3 m。

图1 两桩承台平面图

2 简支梁计算方法

首先按最保守的方法计算，把承台看作一个承受均布荷载的简支梁，剪力墙只当成荷载。计算简图见图2。

图2 简支梁计算简图（单位：mm）

用此法计算出的结果为底部弯矩为10 080 kN·m，配筋为26φ32，配筋率为0.75%，需要配两排钢筋，配筋偏大，此法未考虑剪力墙的刚度贡献，偏于保守。

3 按倒置弹性地基梁计算

根据JGJ 94-2008建筑桩基技术规范附录G按倒置弹性地基梁计算砌体墙下条形桩基承台梁来近似计算剪力墙下的两桩承台的配筋，计算步骤如下:两相邻桩之间的净距:L=3 300 mm。计算跨度:Lc=1.05×3 300=3 465mm。两相邻桩之间的中心距:s=4500 mm。桩身直径:d=1 200 mm。承台梁底面以上的均布荷载:q=10 100×2×1.35/5.7=4 973 kN/m。承台梁混凝土弹性模量:En=3.00×104N/mm2。墙体的弹性模量:Ek=3.45×104N/mm2。承台梁横截面的惯性矩:1012mm4。墙体宽度:bk=400mm。根据公式:则所以:支座弯矩:跨中弯矩:由于桩与承台为简支，所以把支座弯矩调幅到跨中:跨中弯矩为6 159 kN·m。则跨中配筋为则配筋率为0.42%，所以承台底部配筋为φ32@90。

图3 整体建模计算简图

图4 整体建模计算结果

4 采用safe整体建模方法进行计算

采用safe整体建模方法进行计算，把桩作为弹簧支座，剪力墙作为5.5 m的深梁的模型输入程序中，承台按板单元输入，进行有限元整体分析，分析结果为，承台所承受的最大弯矩为2 350 kN·m，则配筋为φ25@100即可，配筋率为0.25%，配筋仍旧比较小。但是此种计算方法剪力墙承担的弯矩比较大，最大弯矩为10 215 kN·m，如果把剪力墙作为深梁来配筋，剪力墙底部将配置相当大的水平筋。但是如果剪力墙与承台共同作用，剪力墙应该下部受压才对，底部配筋是否有用，由于safe并不能很好的模拟这一节点的受力情况，且剪力墙被模拟为深梁，不是十分妥当，需要对此模型进行更为准确的模拟。

5 采用SAP2000整体建模方法进行计算

采用SAP2000来模拟剪力墙及剪力墙下的两桩承台的共同作用，用壳单元来模拟剪力墙及承台，荷载分别加在39个点上，大致形成均匀分布荷载的形式，见图3，经过单元划分，剪力墙与承台协调变形，最后得到的计算结果图形见图4，截面切割得到的承台跨中弯矩为3 312 kN·m，承台拉力为1 463 kN，则承台底部配筋为φ32@90，配筋率为0.45%，从图4可以看出剪力墙底部即与承台相交部分为受压区，形成了拱的效应，所以把剪力墙当作深梁来计算，由深梁承担弯矩，然后根据弯矩计算剪力墙底部配筋，显然没有道理，不符合剪力墙与剪力墙下的承台的受力模式。