设计桩承台需要注意的几个问题

设计桩承台需要注意的几个问题
店永生 郑丰
（珠海市三好房地产开发有限公司５１９００） （珠海市建筑设计院５１９００）
［提要］根据ＧＢ５０００７—２００２、．１ＧＪ９４－９４、ＣＥＣＳ８８：９７等规范（程）及笔者有关桩承台的专
著、标准图、论文和工程设讲‘实践经验，提出设计桩承台需要注意的几个问题，供设计人
员参考。
一、前言
笔者拙著‘钢筋混凝土低桩承台通用图表》（地震出版社２００１．２）（以下简称《图表》）
是根据《建筑桩基技术规范》（ＪＣ‘『９４—９４）（以下简称“旧规范”）、《钢筋混凝土承台设计规
程》（ＣＥＣＳ８８：９７）及《关于合理确定二桩承台高度的探讨》（《建筑结构》４／２００１）编著的。
中南建筑标准设计《钢筋混凝土低桩承台》（０３ＺＧ２０３）（以下简称《图集》）是笔者主要根据
＜建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７－－２００２）（以下简称“新规范”）编制的．笔者对比了《图
表》及《图集》，发现在相同桩型、桩截面尺寸、桩中心距、单桩竖向反力以及相同（或相近）
托截面尺寸和相同承台混凝上强度等级时，承台高度或相同（相近）或相差较大（详见本文
“二”）。
笔者进一步探讨了新、旧规范有关条文及其说明，写出了《关于合理确定桩承台高度的
探讨》（以下简称‘探讨》）。该文通过大量算例的对比，分析了按新、旧规范计算承台高度的
异同点，提出了修正剪切系数计算公式等建议，并通过大量算例的对比，说明了该文建议的
相对合理性。
笔者近十余年一直关注“桩承台”专题。先后访问了中国建筑科学研究院、同济大学、华
南理工大学等单位的有关专家、学者，学习了以上单位及其他单位有试验基础的有关论文。
笔者在本文中不揣冒昧地择要介绍桩承台设计需要注意的问题。
二、桩承台高度计算
ｉ、控制承台高度的（力学模型）因素（厶）及新旧规范计算结果对比
除了，桩型、桩尺寸、桩距、桩数、桩承台混凝土强度等级、柱断面尺寸、单桩竖向反力外，
拄冲切（“＝１）、角桩冲切（ｆｈ＝２）、斜截丽受剪（ｆｋ＝３），何者控制承台高度呢？只有通过
大量算例分析对比才可知晓。《图表》、《图集》中都有数千个算例。笔者在《探讨》一文中列
｝｛ｊ
ｒ有代表性的１２０个算例对比， 归纳如下：
（１）＝桩承台高度由斜截面受剪计算确定（ｆｋ＝３）。按新规范计算（以下简称“新”）比
按旧规范（以下简称“旧”）承台高度（Ｈ）大，（可大到１６．７％）。按‘探讨》一文建议计算（以
下简称“中”）．Ｈ值介于“新”、“旧”二者之问。
（２）三桩承台高度由角桩冲切计算确定（“＝２）。“新”比“旧”计算结果小（可小到
２０％），“中”｝｛值介予“新”、“｛日”二者之间。
（３）方形四桩承台高度计算，“旧”＾＝ｌ，“新”＾＝ｌ（此时，“新”比“…”¨值为
３５７
小）或ｆｋ＝３（此时“新”比“ｌ口”Ｈ值大，可大到３３．３％。“中”介于二者之问。
（４）方形五桩承台高度一般由柱冲切（几＝Ｉ）或角桩冲切（“＝２）计算确定。“新”与
“【｛Ｊ”｝ｌ值比“旧”小（可小到２０％）。
（５）矩形六桩承台高度一般由斜截面受剪控制（厶＝３）。“新”比“ｆ日”Ｈ值大（可大到
２５％。）．“中”介于二者之间。
（６）正六边形七桩承台高度由柱冲切计算确定（厶＝１）。“新”与“中”Ｈ值比“旧”小
（可小到１８．２％）。
（７）矩形八桩承台高度一般由柱冲切计算确定（厶＝１）。“新”与“中”Ｈ值比“旧”小
（可小到１２．５％）。
（８）方形九桩承台高度由柱冲切计算确定（几＝１）。“新”与“中”Ｈ值比“旧”小（可
小到１３．３％）。
２、七桩、八桩承台柱冲切锥体模型
（１）正六边形七桩承台：
柱冲切锥顶面为柱断厩，底面可能有三种模式：
ａ．外围均匀分布的６根桩的内切圆（图１．ａ）：
ｂ．外围６根桩的内接正六边形（图１．ｂ）：
Ｃ．外围相对４根桩的内接矩形（图Ｉ．ｃ）。
笔者试算对比得知，按“ｃ”计算七桩承台Ｈ值稍小些，计算也方便。故《图表》、《图集》
计算时，柱冲切锥底面均取为外围相对４根桩的内接矩形。
（２）矩形八桩承台。
柱冲切锥顶面为柱断面，底面应取２种模式且分别计算，Ｈ值取大者。
ａ．外围６根桩的内接矩形（图２．ａ）（此时《图集》‘图表》中给出，＾＝４）；
ｂ．内部４根桩的内接矩形（图２．ｂ）（此时《图集》《图表》中给出厶＝Ｉ）。
三、桩承台钢筋计算与配置
１、受力钢筋计算：
为节省篇幅，以下公式中符号的物理意义不述。
（１）弯矩计算：
ａ．按新、旧规范，两个正交方向的承台弯矩基本公式均为
Ｍ，＝∑Ｎ，Ｙ
Ｍ，＝∑Ｎ，Ｊ， （２）
ｂ．按新、旧规范，等边三角形三桩承台三个方向弯矩均为：
Ｍ＝坚３（ｓ笪４ｃ］
Ｉ Ｊ
３５８
（３）
（ａ） （ｂ） （ｃ）
圈１
（ａ）仇－－４）
（ｂ）傀－－０
圈２
Ｃ．正六边形七桩承台
新规范没有给出特别公式，可按公式（１）（２）计算，（《图集》按此处理）。
ＣＥＣＳ８８：９７第１３页给出了特别公式：
Ｍ＝２｜ｖ一
当饥－－６时
Ｓ
４ｓｉｎ２一／ｔ＂８ｓｉｎ一／／＂
ｎ 刀
…‰（ｓ－∞
（４）
（４）
《图表》按此处理。对比‘图表》、‘图集》，按公式（４’）汁算所得Ｍ及钢筋量均比按公式
（１）、（２）计算为大。
（２）受力钢筋量计算
３５９
、，，●●●，●●●●／
ａ．按钢筋混凝土受弯构件钢筋计算公式（即７’ｏＭ一＾一ｐ法）所得钢筋量比按公式（５）计
算所得钢筋量为小（小５～８％）。《图表》按此法计算。
ｂ．ＣＥＣＳ８８：９７第ｌ１页给出配筋计算公式：
ｙｏＭ≤０．９工Ａ，ｈｏ （５）
而ＧＢ５０００７－－２００２没有给出具体公式。《图集》按公式（５）计算。
２、构造钢筋配置
（１）当承台高度Ｈ过大，需分层施工时，应增设竖向构造钢筋．是否需要增设面层及中间
层构造钢筋宜视承台平面尺寸大小而定。
（２）其它配筋构造可按ＣＥＣＳ８８：９７“５．２”节各条款处理。
四、其他
１、承台桩位偏差的设计处理
无论是国家及地方规范（程）编制者及专著、标准图作者均感到此问题是不易说清的问题。
在编著《图集》时，向容柏生工程院院士请教过，并按容先生的意见，图表计算中未予考虑，
仅在使用说明“四”中列出了处理方法。在编著《图集》时，按“中南标”技术（评审）委员
会专家意见，在二桩承台选用表中给出了抗弯扭构造钢筋的规格、数量及重量。
笔者认为设计人员对二桩承台桩位施工偏差应特别重视。但在施工图中予估桩位（两个方
向）偏差值是不现实的。最好在实测桩位偏差后，（在现场）据实计算，采用适当的方法，加固
桩承台。
加固方法有多种：加宽、加高承台—做偏心承台（用承台及其上土重平衡“出平面”弯矩）：
采用能抵抗扭矩作用的方法（如增设抗弯扭钢筋或在相邻桩承台之间设嚣可直接抵抗扭转作用
的地梁等）或其他处理方法（在此不一一列举）。
三桩承台对桩位偏差也敏感，也应给予足够重视。
２、局部受压承载力验算
笔者按ＣＥＣＳ８８：９７“４．４，＇节规定，按照常见的承台混凝土强度等级、预应力管桩的直径、
最大单桩承载力及柱底最大竖向力进行了比较详细的推算。在《图表》、《图集》中均指出：在
一般情况下均可不验算局部受压承载力。在（图集》中指出：承台为Ｃ２５或以上，柱子混凝土
强度等级不大于Ｃ６０，预应力管桩顶端按规定填实空洞，可不验算承台局部受压 承载力；若柱
为高强钢管或劲性混凝土时，由单项设计自行解决。
３、单桩竖向反力设计值
新规范较旧规范前进了’一步，明确指出了在计算承台时，单桩竖向反力设计值取“净值”
一“扣除承台及其上填土自重”。笔者认为这样做，既经济又方便设计计算。
４、承台受冲切（剪切）截面高度影响系数１３＾。（１３＾；）（均耋１）。
新规范规定了当承台高度Ｈ＞８００时，应考虑１３№、ｆ３ｈｓｏ这样做，是比较符合钢筋混凝土构件
受力机理的。
欢迎批评指正。
【参考文献】ｒ略）
３６０