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关于中震、大震下桩基竖向承载力验算的若干不成熟看法

2013-01-25 09:29阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1434287782

关于中震、大震下桩基竖向承载力验算的若干不成熟看法

Kingckong按：新浪微博 @ Mr_canoe 提出中震、大震下桩基承载力控制的问题（http://weibo.com/1486261634/zdRfn8GD1#!/1486261634/zdRfn8GD1?type=repost#1358128220102 ），各路专家也纷纷提出自己的理解，讨论气氛非常热烈。由于微博有140字的限制、不便于展开，故将本人阅读有关文献后一些不成熟的观点汇总于此。基于中震（大震）分析的性能化设计逐渐增多，这个问题值得继续研究探讨。

1 建筑桩基震害与抗震设计计算方法的现状
[1，2]
关于中震、大震下桩基竖向承载力验算的若干不成熟看法
关于中震、大震下桩基竖向承载力验算的若干不成熟看法

2 现行规范中桩基竖向承载力验算的规定及其安全度
在桩基（地基）承载力设计中有以下3种设计理论[3]：
关于中震、大震下桩基竖向承载力验算的若干不成熟看法


在我国现行规范中，按桩周岩土抗力确定单桩承载力采用的是“安全系数法”，按桩身承载力确定单桩承载力采用的是“分项系数法”。下文将规范中桩身承载力确定单桩承载力转换成“安全系数法”的形式, 以便比较实际的安全度。
2.1 非抗震工况
2.1.1按桩周岩土抗力确定单桩承载力
按《建筑地基基础设计规范》[4]附录Q第Q.0.11条和《建筑桩基技术规范》[5]第5.2.2条，单桩承载力的安全系数不小于2。
按《建筑地基基础设计规范》[4]第8.5.5条和《建筑桩基技术规范》[5]第5.2.1条，群桩的平均安全系数不小于2，其中最低的安全系数不应小于2/1.2≈1.67。
关于中震、大震下桩基竖向承载力验算的若干不成熟看法


2.1.2按桩身承载力确定单桩承载力
《建筑地基基础设计规范》[4]第8.5.11条有如下规定：
关于中震、大震下桩基竖向承载力验算的若干不成熟看法


取荷载的综合分项系数1.35，则有Q=1.35Nkmax0（“Nkmax0”表示“非抗震工况荷载效应标准组合下桩顶最大竖向力”）；取工作条件系数平均值φc=0.67，代入上面的规范式（8.5.11）整理后有：
2.05Nkmax0=Apfc （1）
《建筑桩基技术规范》[5]第5.8.2条的公式与参数略有同，但总体上与《建筑地基基础设计规范》[4]安全系数相当。从式（1）可见，桩身承载力的安全系数大体也达到了2，与岩土抗力安全系数相匹配。
2.2 小震工况
2.2.1按桩周岩土抗力确定单桩承载力
按《建筑抗震设计规范》[6]第4.4.2条和4.2.3条，小震工况下允许单桩承载力提高1.25倍，即安全系数降为非抗震的0.8倍：单桩承载力的安全系数不小于1.6；群桩的平均安全系数不小于1.6，其中最低的安全系数不应小于1.33。
2.2.2按桩身承载力确定单桩承载力
根据《建筑抗震设计规范》[6]第5.4.2条，小震工况下桩身承载力可以除以承载力抗震调整系数γRE，即有式（2）。按“轴压比不小于0.15的柱”取γRE=0. 8代入（2）整理后得式（3），“Nkmax1”表示“小震工况荷载效应标准组合下桩顶最大竖向力”。
2.05Nkmax1=Apfc /γRE （2）
1.64Nkmax1=Apfc （3）
从式（3）可见，小震工况下桩身承载力的安全系数大体为1.6，也与岩土抗力安全系数相匹配。

2.3 小结
现行规范下桩基竖向承载力安全系数汇总于下表：
表1 现行规范不同工况下的桩基竖向承载力安全系数
工况
 桩身承载力安全系数
 单桩岩土抗力安全系数
 群桩中单桩岩土抗力安全系数
平均安全系数
 最小安全系数
非抗震
 2.05
 2.0
 2.0
 1.67
小震
 1.64
 1.6
 1.6
 1.33

3 中震、大震下的桩基竖向承载力验算
3.1 中震、大震下建筑桩基竖向承载力验算的必

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