桩基工程:什么是布桩系数?如何计算?

原标题:桩基工程:什么是布桩系数?如何计算?

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提效增速聊设计——布桩系数

桩基工程:什么是布桩系数?如何计算?

万丈高楼始于桩基,首期我们就从桩基聊起—— 衡量桩基设计优化程度,请看布桩系数

什么是布桩系数

01

布桩系数:桩基总承载力/建筑总荷载

该指标用于衡量桩基的富余量,主要用于端承桩。意义为承压桩的总承载力与上部建筑总重量之比。承压桩的效率越高,布桩系数越接近1.0,也就是说桩的设计效率越高。反之,系数值越高,布桩效率越低,设计成本浪费。换言之,上部建筑的总重量等于100根承压桩,结果设计了120根,布桩系数就是1.2,理论上超配了 20根桩。一般布桩系数的合理范围是1.05~1.3。

为什么布桩系数不能等于1呢?假设一幢楼10000吨,一根桩承载力200吨,一幢楼的荷载分布不均匀,不同的墙,不同的承台下荷载都不一样,如果只有3个承台,荷载为3500吨,3300吨和3200吨,布桩则为18根(3600吨>3500吨)、17根和16根,共计51根。布桩系数为200x51/10000=1.02,真实的工程远比这个例子复杂,结果布桩的量就不断加大。

如何计算布桩系数

02

1.桩基总承载力

桩基总承载力=单桩承载力特征值x桩基数量

什么是单桩承载力特征值?注意:要区别单桩承载力标准值。桩的极限承载力标准值是由桩的静载实验得出的,是桩最大所能承受的极限荷载。

而特征值是上述标准值除以安全系数,规范取值2.0。桩数量的确定是直接以特征值为依据计算的,也就是说桩承载力特征值就是标准值的一半。有多少根桩,总计就是桩基总承载力了。

2.建筑总荷载

由结构设计软件可以直接导出,如盈建科、PKPM等。导出的数据为活载总质量、恒载总质量、附加总质量、结构总质量。建筑总荷载为总质量=恒+活+附+结构自重。当然网络上也有经验数据,对于不同结构形式,自重平米指标也不相同,以下数据来自网络,供读者参考。住宅类以剪力墙结构为主,一般每层每平方米自重是 1.3~1.6吨。对于装配式住宅一般取值较高 1.6~1.65吨每层每平方米。

桩基工程:什么是布桩系数?如何计算?

布桩系数的影响因素

03

1. 地勘

桩的作用就是将上部建筑荷载传递到持力层,地勘数据当然关键。一般地基的土层为砂性土或粉质土时,布桩系数偏小,容易控制;而在淤泥质土时,控制较难。所以我们给出的限值,不得不取高。地基承载力特征值以 100KPa以上为好,淤泥质土很难控制在 1.15以内。

2. 布桩和选桩

应按上部荷载在桩基础传力路径最短的原则布桩。剪力墙结构应尽可能采用墙下布桩,且局部墙下荷载重心和整体结构的总荷载重心与桩形心的偏差均满足规范要求。

选桩就是采用灌注桩、PHC桩、预应力实心桩等,单桩承载力需要结合,承台尺寸和形式的选择,充分利用好单桩的承载能力。 这项工作就需要设计师一次又一次的试算和调模型,所以不能过度压缩设计周期,优化设计并非一蹴而就,再有经验也要反复试算。设计时间少了,来不及试算,拍个脑袋一次成图,结果就是成本增加。另外对于灌注桩,成桩工艺也将对桩成本有较大影响。(先挖个坑,后文介绍)

3. 建筑特性

不同地区,不同建筑设计的建筑物,布桩系数都有影响。如建筑高宽比(一般不宜大于5)、主要开间尺寸(一般3600以上影响加大)、地震烈度或风压、结构重度和布墙率(专用名词后文介绍,再挖个坑)。以上数据越小,布桩效率提高,布桩系数的限额可以要求在1.2范围内。

结语

布桩系数只是控桩成本指标的一项,不能独立使用,我们还要注意分母的荷载。荷载大了,桩配多了,布桩系数看不出。所以我们 在控桩时,要将布桩系数和总荷载一同考虑。

荷载应按业主需求精准输入,输入大了,一定是浪费桩。大家不要认为这很简单,关键在于建筑做法不定,砌体材料不定,荷载无法精准。我们往往在最后出图前,才能拍定的建筑做法,却是结构设计的第一步。荷载的调整是致命的,所以设计师最反感的是无法确定又要省。 这也是为什么我们要求EPC的设计策划严谨而周全的原因。

设计管理者要注意,结构计算时:

设计基础时,应按荷载规范对楼层活载进行折减。

设计基础时,不应考虑消防车荷载。

设计承压桩时,应将总荷载扣除水浮力(可取历史最低水位),本条尤其用于地下二层及以上地下室项目中。

参考文件:中南集团控股研发标准(结构专业)

编辑:设计管理部

审核:张耀元 

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版权声明:建筑精英社 发表于 2021-03-07 20:58:13。
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