浅谈高层建筑桩基荷载取值的选用

摘要：本文从规范入手，结合工程实例，通过高层建筑桩基基础设计荷载取值的选用比较，探讨在桩基础设计中基础荷载取值问题。

关键词：基础设计 桩基设计基础荷载取值经济分析比较

中图分类号： TU473.1 文献标识码： A 文章编号：

一、基础设计的重要性

任何建筑都是建造在一定的地层上的，承受建筑物荷载的地层是地基，而建筑物向地基传递荷载的底部结构就是基础。基础工程通常在整个工程造价上占有较大的比例，特别是地质条件复杂的地区，基础对建设成本影响更是显著的。在基础设计中如何做到既经济又安全呢，首要就是基础设计荷载取值的选用，本文主要从高层建筑桩基础设计荷载取值选用进行阐述分析。

二、 规范规定的基础荷载取值

1. 根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）规定：

第3.0.5条规定：地基基础设计时，所采用的作用效应与相应的抗力限值应符合下列规定：按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。

第8.5.5条规定：单桩承载力计算应符合下列表达式：

1 轴心竖向力作用下：Qk≤Ra(8.5.5-1)

式中 Ra---单桩竖向承载力特征值（kN）；

Qk---相应于荷载效应标准组合时，轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力（kN）

偏心竖向力Qikmax作用下,除满足公式(8.5.5-1)外,尚应满足下列要求：

Qikmax≤1.2Ra(8.5.5-2)

2. 根据广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规定（DBJ/T15-46-2005）：

第11.0.5条采用桩基础时，单桩竖向承载力特征值Ra的计算应符合下列规定：

竖向荷载效应标准组合：

在轴心竖向力Qk作用下 Qk≤Ra(11-1)

在偏心竖向力Qikmax作用下，除了满足式（11-1）外，尚应满足 Qikmax≤1.1Ra（11-2）

竖向荷载与风荷载效应标准组合：

在轴向竖向力Qk作用下 Qk≤1.2Ra（11-3）

在偏心竖向力Qikmax作用下，除了满足式（11-3）外，尚应满足 Qikmax≤1.3Ra（11-4）

竖向荷载与地震作用效应标准组合：

在轴向竖向力Qk作用下 Qk≤1.25Ra（11-5）

在偏心竖向力Qikmax作用下，除了满足式（11-5）外，尚应满足 Qikmax≤1.5Ra（11-6）

除按地基岩土条件确定单桩竖向承载力特征值Ra外，桩身尚应满足截面承载力要求。

3. 根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）规定：

第5.2.1条 桩基竖向承载力计算应符合下列要求：

1荷载效应标准组合：

轴心竖向力作用下Nk≤R（5.2.1-1）

在偏心竖向力Nkmax作用下，除了满足式（5.2.1-1）外，尚应满足Nkmax≤1.2R（5.2.1-2）

2地震作用效应和荷载作用效应标准组合：

轴心竖向力作用下NEk≤1.25R（5.2.1-3）

在偏心竖向力NEkmax作用下，除了满足式（5.2.1-3）外，尚应满NEkmax≤1.5R（5.2.1-4）

式中：Nk -荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力；

Nkmax -荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，桩顶最大竖向力；

NEk - 地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩或复合基桩的平均竖向力；

NEkmax -地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩或复合基桩的最大竖向力；

R-基桩或复合基桩竖向承载力特征值。

4. 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）规定：

第12.3.1条高层建筑基础设计应以减小长期重力荷载作用下地基变形、差异变形为主。计算地基变形时，传至基础底面的荷载效应采用正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不计入风荷载和地震作用；按地基承载力确定基础底面积及埋深或按桩基承载力确定桩数时，传至基础或承台底面的荷载效应采用正常使用状态下荷载效应的标准组合，相应的抗力采用地基承载力特征值或桩基承载力特征值；风荷载组合效应下，最大基底反力不应大于承载力特征值的1.2倍，平均基底反力不应大于承载力特征值；地震作用组合效应下，地基承载力验算应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定执行

5.根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定：

4．4．2 非液化土中低承台桩基的抗震验算，应符合下列规定：1 单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值，可均比非抗震设计时提高25％

分析发现：由于上述五本规范存在着差异，以下就以广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规定（DBJ/T15-46-2005）为标准进行分析。

三、工程实例分析

1．工程概况和结构体系

位于惠州大亚湾片区的某大厦项目，总建筑面积6.2万平方米。主要功能包括：研发办公用房、停车场等。本工程为钢筋混凝土框架核心筒结构。主体结构地上23层，总高度99.5m，地下二层。本项目结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级; 抗震设防烈度为7 度、Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0．10g，特征周期0．35s，抗震设防分类为丙类。50年重现期风荷载基本风压值W0=0.70kN/m2，用于变形验算；基本风压值的1.1倍，即W0=0.77kN/m2，用于强度验算。地面粗糙度为A类。

2．本工程标准层结构平面布置如下图：柱距8.4米X 9米

标准层结构平面布置图

3．本工程计算采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件(2011.09版)，上部按照Satwe计算分析，基础采用JCCAD软件进行按楼层活载折减后，代表性的墙柱底内力标准组合汇总如表3.1：

表3.1

表中：①竖向荷载效应标准组合为在JCCAD中读取satwe荷载：恒载+活载的标准组合；

②竖向荷载与风荷载效应标准组合为在JCCAD中读取satwe荷载标准组合：

恒载+活载+风荷X，恒载+风荷X+活载

恒载+活载-风荷X，恒载-风荷X+活载

恒载+活载+风荷Y，恒载+风荷Y+活载

恒载+活载-风荷Y，恒载-风荷Y+活载

八种组合中取不利情况；

③竖向荷载与地震作用效应标准组合为在JCCAD中读取satwe荷载标准组合：

（恒载+活载）+地震X+竖向地震，

（恒载+活载）-地震X+竖向地震，

（恒载+活载）+地震Y+竖向地震，

（恒载+活载）-地震Y+竖向地震，

四种组合中取不利情况。

4.根据上述规范表述对表3.1进行计算，详见表4.1

表4.1