柱脚做法及变刚度调平

高层建筑桩筏基础变刚度调平设计分析摘要：新修订的中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)中明确指出，要减少差异沉降和承台内力的变刚度调平设计是重要修订内容之一，通过调整桩基布置，使得基底反力分布模式与上部结构的荷载分布一致，可减小筏板内力，实现差异沉降、筏板内力的最小化。

随着城市化进程的加快，高层建筑工程建设项目越来越多，探讨高层建筑桩筏基础变刚度调平设计有着重大的意义。

本文主要分析了高层建筑桩基变刚度调平中的问题及其优化对策。

关键字：高层建筑；桩筏基础；变刚度调平；设计我国高层建筑当中很大部分的上部结构为框剪、框筒结构，其刚度相对较弱、荷载不均，整个高层建筑的基础多采用桩筏、桩箱的类型进行基础施工，建成后很容易出现碟形沉降。

而高层建筑的桩基变刚度调平优化是一种非常有效的基础优化形式，高层建筑桩基变刚度调平通过调整桩基竖向支承刚度，促使桩基沉降趋向均匀，显著降低基础、承台内力，上部结构次应力。

变刚度调平需要优化桩土支承刚度分布，实施强化与弱化结合，减沉与增沉结合，长桩与短桩并用，刚性桩复合地基与天然地基并用。

1高层建筑桩基变刚度调平中的问题与分析通过大量高层建筑的实际观测发现仅加大基础抗弯刚度是不能有效减小差异沉降的效4年最大差异沉降为0.0041m，超过《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）的0.002m要求，出现差异化变形、结构开裂等方面的问题，主要还是传统设计方式中的理念问题，一般原因是：高层建筑设计过程中过分注重了天然地基的利用；在设计桩筏过程中，未能及时注意到桩型、结构等问题，荷载大小分布存在不匹配的情况，未能充分利用复合桩基对系统的刚度分布进行调整，以便减小差异沉降，或对桩反力分布、利用筏板刚度调整荷载减小差异沉降的期望过高。

2减沉设计（1）桩长及桩身断面选择:选择桩长应尽可能穿过压缩性高的土层，桩端持力层压缩性应相对较低，在承台产生一定沉降时桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力；选择桩身断面应使桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力二者匹配，以充分发挥桩身材料的承载能力。

高层建筑桩筏基础变刚度调平优化设计李永乐1王江锋1王茜2（1．华北水利水电学院河南，郑州，450045；2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司）摘要：有限元计算结果表明：考虑上部结构—桩筏基础—地基共同作用时，桩筏基础在均匀布桩条件下呈中间大边缘小的“碟型”分布。

差异沉降是由于上部结构次生应力和筏板内力产生的。

通过对地基土刚度以及桩长、桩径、桩距等五种桩基刚度的调整，并分析不同刚度对基础差异沉降影响可知：改变桩长的布桩形式并结合地基土刚度调整的中心布桩形式是高层建筑桩筏基础最佳设计方案。

1.引言：目前高层建筑桩筏基础设计中，多数采用均匀等长、等径的满堂均匀布桩的方法，用有限元分析结果表明，这种满堂布桩的方法，地基的碟形沉降仍不可避免。

这是由于地基是一个完整的三维体，作用在某一点处的荷载在其余各点处也会产生位移，各点相互作用的结果，使得中间部分沉降最大，而角点沉降相对较小。

筏板中心与筏板边、角点的沉降差是导致基础内力和上部结构次生应力的根源。

虽然增加上部结构和筏板的刚度可以减小差异沉降，但是这种减小是有限的，当上部结构和筏板的刚度增加到一定程度时，对减小差异沉降效果不再明显，若继续增加，必将造成不必要的浪费。

因此，通过合理地调整地基土刚度和桩基的支承刚度，充分利用每根桩的承载力并且发挥地基土的承载能力，可达到显著减少甚至消除基础差异沉降并且降低工程造价的目的。

2上部结构—桩筏基础—地基共同作用模型的建立2.1实体模型介绍本次研究实例为15层建筑，上部结构采用纯框架结构，框架层高3.6m，纵横方向柱距均为8m，分为3跨；各层框架柱截面尺寸为800mm×800mm，梁截面尺寸为600mm×400mm，梁柱砼等级为C30，弹性模量为3×104MPa，泊松比μ=0.17，密度ρ=2500kg/m3；楼板厚度为0.20m，材料参数同梁柱；基础采用桩筏基础，筏板厚度为1m，悬挑长度为2m，筏板砼等级为C30；场地地质条件为：地表至4.0m深范围内为稍密或中密粉土，4.0~8.5m深范围内为可塑或软塑粉质粘土，8.5~12.0m深范围内为中密粉土，12m以下为硬塑粉质，地下水位在地表以下6.0m左右。

桩基变刚度调平设计研究成果综述摘要：本文主要概述了桩基变刚度调平的设计原理、设计原则，并简要介绍了目前使用较多的几种桩基变刚度调平设计方法。

关键词：基坑桩基础变刚度调平一.引言随着我国经济建设步伐的加快，越来越多的高层建筑出现在城市中，其中有相当比例的上部结构为刚度相对较弱、荷载不均的框剪、框筒结构，基础多采用桩筏，桩箱基础，且采用均匀布桩或厚筏（或箱型承台）。

由于地基是一个完整地三位体，作用在某点处的荷载在其余各点处也会产生位移，各点相互作用的结果，使得基础中间部分的沉降最大，而角点沉降相对较小，即碟形分布。

同时桩顶的反力分布也是不均匀的，其呈现出内部桩的反力小于边桩反力，边桩反力小于角桩反力的特点，即桩顶反力呈马鞍形分布（图1）。

图1 框筒、框剪结构均匀布桩反力及沉降图而由于碟形沉降而差生的沉降差，会导致基础自身以及上部结构出现附加弯矩、附加剪力乃至开裂；桩顶反力的马鞍形分布会导致基础整体弯矩增加。

这些负面效应都对结构的安全和正常使用产生不利影响，并且增加了施工中的钢筋用量。

二.问题的研究与解决在常规的桩基计算方法中，通常只考虑静力平衡条件，没有考虑接触面的变形协调，也没有考虑上部结构、基础、桩土的共同作用及群桩效应，是造成碟形沉降的主要因素。

而沉降差是导致基础内力和上部结构次应力、板厚增加、配筋增多的根源。

这主要是由于传统设计理念存在认识误差造成的，主要表现在：（1）设计中过分追求高层建筑基础利用天然地基；（2）桩筏设计中，忽视桩的选型和结构形式，荷载大小与分布相匹配；（3）桩筏设计中，忽视合理利用复合桩基调整刚度分布减小差异沉降的作用；（4）桩筏设计中对利用筏板刚度调整荷载．桩反力分布及减小差异沉降的期望值过高。

如何避免传统设计方法的缺陷，如何有效地控制沉降差的产生成为工程师们的一项重要研究课题。

由于对桩筏基础沉降，尤其是沉降差计算结果的可行性与合理性方面的运算困难，在过去相当长的时期，人们大多是被动地增加筏板厚度，这对相对较小的筏板有效；或增加筏底布桩的数量、几何尺度（桩长与桩径）、增大桩筏基础的整体刚度，通过降低沉降的绝对值而满足对沉降差的设计标准。

第1篇一、工程概况柱脚工程是钢结构工程的重要组成部分，其施工质量直接影响到整个结构的安全性和稳定性。

本方案针对柱脚工程的施工，从材料选用、施工流程、施工工艺、质量控制等方面进行详细阐述。

二、材料选用1. 混凝土：选用符合设计要求的混凝土，强度等级不低于C30，抗渗等级不低于P6。

2. 钢筋：选用符合设计要求的钢筋，其强度等级、直径、间距等均应符合设计要求。

3. 灌浆料：选用高强无收缩灌浆料，具有高强、快硬、早强、抗渗、抗裂等性能。

4. 模板：选用符合设计要求的钢模板，确保施工过程中模板的稳定性。

5. 螺栓：选用符合设计要求的螺栓，其材质、直径、长度等均应符合设计要求。

三、施工流程1. 施工准备：熟悉图纸，了解工程概况；组织施工人员、材料、设备进场；进行技术交底。

2. 基础处理：清除基础表面的杂物，对基础进行凿毛处理，确保基础表面平整、干净。

3. 模板安装：根据设计要求，安装钢模板，确保模板的稳定性、垂直度和水平度。

4. 钢筋绑扎：按照设计要求，绑扎钢筋，确保钢筋的间距、保护层厚度等符合要求。

5. 混凝土浇筑：按照分层浇筑、连续浇筑的原则，进行混凝土浇筑，确保混凝土密实、均匀。

6. 灌浆施工：待混凝土强度达到设计要求后，进行灌浆施工，确保灌浆料填充密实。

7. 养护：混凝土浇筑完成后，进行养护，确保混凝土强度、抗渗性能等达到设计要求。

8. 模板拆除：养护期结束后，拆除模板，清理现场。

四、施工工艺1. 混凝土浇筑：采用分层浇筑、连续浇筑的方法，每层厚度控制在30cm左右，确保混凝土密实、均匀。

2. 灌浆施工：采用灌浆泵进行灌浆，确保灌浆料填充密实，无气泡。

3. 养护：混凝土浇筑完成后，采用湿养护，养护期不少于28天。

五、质量控制1. 材料质量：严格按照设计要求，选用符合标准的材料，确保材料质量。

2. 施工过程：严格按照施工工艺进行施工，确保施工质量。

3. 检测与验收：施工过程中，定期进行检测与验收，确保工程质量。

钢结构柱子扭曲的校正方法
钢结构柱子扭曲的校正方法包括以下步骤：
1. 钢柱校正是指钢柱安装就位后，应及时对柱的平面位置和垂直度进
行校正。

标高的控制与校正应在基础准备中和柱吊升就位前完成。

2. 校正时，首先校正柱的平面位置，宜采用千斤顶辅助加链条套的方法。

当采用螺母调整法校正柱的垂直度时，应在确定好调整方向后，
松开柱底板上相应位置上的螺母，然后调整柱脚底板下的螺母来校正
柱的竖向偏移。

在夏季，柱的校正应考虑温度的影响，尽量选择早晚
气温适宜时进行。

3. 通线法校正时，应用校准的钢尺在厂房两端沿地面量测，校核跨度
尺寸（以基础轴线为依据），确定吊车梁轴线位置，并标注在柱脚或
基础顶面，然后用经纬仪将其投射到牛腿上，或将该点平移投射到平
吊车梁顶面的柱身上，作为厂房两端跨四根吊车梁的校正依据。

4. 四根吊车梁的校正完成后，在吊车梁上安装支架并拉一条长钢丝作
为其他梁的校正依据，通过吊线坠的方法逐根进行校正。

5. 如果吊车梁宽度可以架设全站仪或经纬仪，可以直接以柱子上的轴
线标记为依据进行测量和校正。

6. 对于已经发生截面扭转的柱子，可以截掉一段，然后按照其扭转的
方向反扭转同样的角度重新制作一段，再将新的柱段与原柱子对接上，即可将柱子的扭转纠正。

这种方法需要先测出柱子的扭转量，然后根
据扭转量的大小和设计许可的扭转量确定需要截断的柱段长度。

钢结构刚性固定柱脚的3个方法一、钢柱柱脚形式的分类（1）刚性固定柱脚：1）埋入式柱脚；2）外包式柱脚；3）插入式柱脚。

（2）铰接柱脚：外露式柱脚。

二、埋入式柱脚1、基本概念埋入式柱脚是指将钢柱底端直接埋入混凝土基础筏板、地基梁或地下室墙体内的一种刚性连接的柱脚。

其特点是埋入相对自身绝对刚性的基础中而形成刚性固定柱脚节点。

这种柱脚构造可靠，常用于高层钢结构框架柱的柱脚。

2、埋入式柱脚的受力特点（1）柱的轴向压力N，由钢柱的柱脚底板直接传递给钢筋混凝土基础；柱的轴向拉力，则是通过柱脚底板悬出部分将其上部混凝土的反向压力传递给基础，或经由锚栓（底脚螺栓）直接传给基础。

（2）柱的弯矩M有2种传递方式：1）均由H形钢柱翼缘上的抗剪圆柱头焊钉传递给基础，在实际工程设计中大多采用该方法；2）依靠钢筋混凝土对钢柱翼缘的侧向承压力所产生的抵抗拒来传递给基础。

（3）柱脚顶部的水平剪力V由钢柱翼缘与基础混凝土侧向承压力来传递。

（4）钢柱翼缘与基础混凝土在侧向承压应力状态下，由于钢柱翼缘与混凝土摩擦而产生的抵抗力，设计时不考虑。

（5）钢柱翼缘与基础混凝土之间的粘结作用设计时不考虑。

（6）在确定埋入钢柱周边对称配置的垂直纵向钢筋面积时，不考虑由钢柱承担的弯矩。

3、埋入式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算（1）埋入式柱脚的钢柱埋入基础的深度一般可以在以下范围内采用（h c为钢柱截面的高度或管径）：1）轻型工字钢截面柱：H=（2.0~2.5）h c；2）圆管形截面柱和箱形截面钢柱：H=（2.5~3.0）h c。

（2）埋入式柱脚，在钢柱埋入部分的顶部，应设置水平加劲肋或横隔板；对H形截面柱，其水平加劲肋外伸宽度的宽厚比应不大于9（235/f ay）½，对于箱型截面柱，其内部横隔板的宽厚比应不大于30（235/f ay）½。

（3）埋入式柱脚在钢柱的埋入部分，应设置圆柱头抗剪栓钉，栓钉的数量和布置，应按计算要求确定。

钢管混凝土柱脚做法钢管混凝土柱脚是建筑结构中常见的一种构件，它承担着传递柱子荷载到地基的重要作用。

本文将介绍钢管混凝土柱脚的做法及其特点。

一、钢管混凝土柱脚的定义和作用钢管混凝土柱脚是指在柱子底部加装一段钢管，并将其与柱子连接起来，形成一个整体结构。

其主要作用是增加柱子底部的承载力和稳定性，提高柱子的整体性能。

钢管混凝土柱脚广泛应用于高层建筑、桥梁和其他大型工程中，以确保结构的安全性和可靠性。

二、钢管混凝土柱脚的制作工艺1. 确定柱脚的尺寸和位置：根据设计要求和荷载计算，确定钢管混凝土柱脚的尺寸和位置。

一般来说，柱脚的直径或边长应根据柱子的尺寸进行合理选择，并留有适当的间隙。

2. 准备材料：钢管混凝土柱脚的制作材料主要有钢管和混凝土。

钢管应选择质量好、强度高的优质钢材，并进行防腐处理；混凝土应按照设计配比进行搅拌。

3. 钢管的固定：将钢管嵌入柱子底部，并通过焊接或螺栓固定在柱子上。

焊接时应注意热控制，避免对钢管产生不良影响；螺栓的选择要符合设计要求，固定牢固可靠。

4. 浇筑混凝土：在固定好的钢管周围搭建模板，并将混凝土倒入模板内，用振动棒进行浇筑和压实。

浇筑混凝土时要保证浇注均匀、密实，避免空洞和裂缝的产生。

5. 养护处理：混凝土浇筑完成后，应进行适当的养护处理，以保证其强度和耐久性。

养护时间一般为7-14天，期间应定期湿润和覆盖保温。

三、钢管混凝土柱脚的特点1. 提高承载力：钢管混凝土柱脚通过增加柱子底部的横截面积，有效提高了柱子的承载力和抗震性能。

2. 增强稳定性：钢管混凝土柱脚的存在可以有效提高柱子的稳定性，减小因外力作用而引起的柱子倾斜和变形。

3. 便于施工：钢管混凝土柱脚的制作工艺相对简单，施工过程中不需要过多的特殊设备和工具，易于操作和控制质量。

4. 经济实用：相比于传统的柱脚加固方式，钢管混凝土柱脚的材料成本较低，施工周期短，综合经济效益较高。

钢管混凝土柱脚作为一种常用的结构加固方式，具有明显的优势和特点。

钢管混凝土柱脚做法钢管混凝土柱脚是一种常用于建筑结构中的柱子连接方式，它能够提供强大的承载能力和稳定性，广泛应用于高层建筑、桥梁、水利工程等领域。

本文将介绍钢管混凝土柱脚的做法及其特点。

钢管混凝土柱脚的做法主要包括以下几个步骤：1. 钢管准备：选择合适的钢管作为柱脚的主体结构。

钢管的选材应符合设计要求，具有足够的强度和刚度，以承受柱子的荷载。

2. 钢管加固：为了提高钢管的承载能力和稳定性，可以在钢管内部填充混凝土或钢筋混凝土。

填充混凝土可以增加钢管的截面面积，提高其抗压能力；填充钢筋混凝土可以增加钢管的弯曲承载能力。

3. 柱脚连接：将钢管的底部连接到基础上，通常采用焊接或螺栓连接的方式。

焊接是将钢管与基础直接熔接在一起，形成坚固的连接；螺栓连接则是通过螺栓将钢管与基础固定在一起，便于拆解和更换。

4. 预埋件设置：在柱脚连接时，还可以设置预埋件以增加柱脚的稳定性。

预埋件通常是由钢筋制成的，可以通过焊接或螺栓连接固定在钢管内部或基础上，提供额外的支撑和连接。

钢管混凝土柱脚的特点如下：1. 承载能力强：钢管作为柱脚的主体结构，具有较高的强度和刚度，能够承受较大的荷载。

通过填充混凝土或钢筋混凝土，可以进一步增强钢管的承载能力。

2. 稳定性好：钢管混凝土柱脚具有良好的稳定性，能够抵抗侧向力和弯曲力的作用，保证整个结构的稳定性和安全性。

3. 施工简便：钢管混凝土柱脚的施工相对简便，不需要复杂的模板和支撑结构。

通过焊接或螺栓连接，可以快速完成柱脚的安装和固定。

4. 维护方便：钢管混凝土柱脚具有良好的可维护性，可以随时进行检查和维修。

如果需要更换柱脚，只需拆解螺栓或切割焊接点即可完成。

5. 节约成本：相比传统的柱脚连接方式，钢管混凝土柱脚可以节约材料和人工成本。

钢管具有较长的使用寿命，不易腐蚀和损坏，能够降低维修和更换的成本。

钢管混凝土柱脚是一种具有强大承载能力和稳定性的连接方式，适用于各种建筑结构。

它的施工简便、维护方便，能够节约成本并提高结构的安全性。

软件主要针对型钢混凝土埋入式刚性柱脚节点，计算主要遵循《钢结构连接节点设计手册》（第二版）及《钢骨混凝土结构设计规程》（YB 9082-2006）中的相关条文及规定。

《钢结构连接节点设计手册》（第二版）中埋入式柱脚相关技术内容，主要针对钢柱做埋入式柱脚节点。

设计注意事项刚性固定埋入式柱脚时直接将钢柱埋入钢筋混凝土基础或基础梁的柱脚。

其埋入办法：一是预先将钢柱脚按要求组装固定在设计标高上，然后浇灌基础或基础梁的混凝土；另一种是预先按要求浇灌基础或基础梁的混凝土，在浇灌混凝土时，按要求留出安装钢柱脚用的插入杯口，待安装好钢柱脚后，再用混凝土强度等级比基础高一级的混凝土灌实。

通常情况下，前一种方法对提高和确保钢柱脚和钢筋混凝土基础或基础梁的组合效应或整体刚度有利，所以在工程实际中多被采用。

在埋入式柱脚中，钢柱的埋入深度是影响柱脚的固定度、承载力和变形能力的重要因素，而且有时对于中柱、边柱和角柱，其埋入深度也不尽相同，这就需要选择易于进行钢筋混凝土补强的埋入深度来处理。

为防止钢柱的局部压屈和局部变形，在钢柱向钢筋混凝土基础或基础梁传递水平力处压应力最大值的附近，设置水平加劲肋是一个有效的补强措施；对箱型截面柱和圆管形截面柱处设置水平加劲肋的环形横隔板外，在箱内和管内浇灌混凝土也将获得良好的效果。

为防止基础或基础梁中混凝土早期的压坏和剪坏，应配置补强钢筋，合理地确定钢柱周边的钢筋混凝土保护层厚度及其配筋是很重要的。

在中柱、边柱和角柱中，其钢筋混凝土保护层厚度有时是不尽一致，特别在边柱和角柱的柱脚中，对没有设置基础梁的一侧，钢柱翼缘面处的钢筋混凝土保护层厚度；中柱不得小于180mm；边柱、角柱的外侧不宜小于250mm。

配置在钢柱埋入部分中的钢筋，出基础或基础梁应有的配筋外，尚应在钢柱周边增设补强垂直纵向主筋、架立筋、箍筋、顶部加强箍筋、基础梁主筋在钢柱埋入部分水平方向弯折处的加强箍筋。

在整体框架的内力分析时，对柱脚部分的刚度和刚度区域应留有一定的富裕量，刚度区域的高度应比基础或基础梁混凝土顶面高出1.2倍的钢柱截面高度。

变刚度调平设计在高层建筑桩筏基础中的运用实践摘要：本文结合实例阐述变刚度调平设计在高层建筑桩筏基础中的运用，改变传统设计理念，充分优化方案，减少差异变形，降低承台（厚筏板）内力，节约成本投资，获得经济效益。

关建词：高层建筑、桩筏基础、变刚度调平设计、钻孔灌注桩、沉降观测一、工程简介靖江新城区酒店公寓楼地下1层，地上25层，裙楼5层，地上建筑面积47900m2，地下建筑面积4500m2，建筑总高度为99.4 m，框架—剪力墙结构，抗震设防类别为丙类，抗震等级为三级。

主楼在西南角A～E轴与2～9轴间，裙楼沿东北方向外伸，在两端2～3轴和7～9轴间分别设有集中剪力墙，近乎两个核心筒。

该工程属于大底盘，体型复杂，地基基础设计等级为甲级。

主楼建筑物±0.00相当于黄海高程为4.20。

施工图设计时间2008年7月。

地下室平面布置见图1。

地质报告显示：场区抗震设防烈度为6度（0.05g），设计地震分组为第一组，场地类别Ⅳ类，不液化，也不考虑软土震陷影响，总体为上软下硬的不均匀建筑地基场地。

地下水土对钢筋砼无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀性。

建议基础设计为桩基（预制桩或钻孔灌注桩）。

土层情况：①层素填土:压缩性高，工程性质差；②层淤泥质粉质粘土:属高压缩性，低强度土。

fak=70kpa；qsk=18kpa；③层粉砂夹粉土：属中等压缩性，中等强度土.fak=120kpa; qsk=30kpa；④层淤泥质粉质粘土夹粉砂:属高压缩性，低强度土。

fak=105kpa; qsk=24kpa；⑤层粉砂：属中等压缩性，中等强度土.fak=150kpa; qsk=40kpa；⑥层粉质粘土：属中等压缩性，中等强度土. fak=165kpa; qsk=48kpa；⑦层粉砂夹粉土：属中等压缩性，中等强度土. fak=150kpa; qsk=41kpa；⑧层中细砂：属中低压缩性土，工程性质好，是良好的桩端持力层。

fak=230kpa; qsk=75kpa；qpk=1500kpa。