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2009结构注册工程师学习型钢混凝土设计特点基础设计及管桩运用探讨侯善民2009，12型钢砼结构设计特点型钢砼结构设计特点型钢砼一般用于结构中受力较大的位置。

型钢砼结构相比于砼结构与钢结构梁柱，节点设计更为重要。

一般砼结构是确定了构件后，根据构件的组合，再做节点加强构造。

型钢砼结构的设计，应“先节点后构件先节点后构件”。

应从节点构造的合理性，从符合规范的基本要求出发，确定构件截面设计。

1、对于型钢砼梁柱节点，应注意规范的基本要求（JGJ3-2002第11.3.7-2条）：

“梁中钢筋穿过梁柱节点时，宜避免穿过柱翼缘；如穿过柱翼缘时，应考虑柱翼缘的损失；如穿过柱腹板时，柱腹板截面损失率不宜大于25%，当超过25%时，则需进行补强。

”从节点构造的合理性出发，设计应尽量避免梁钢筋穿型钢柱的翼板，尽量减少梁钢筋穿柱腹板。

为此，首先需控制梁钢筋的根数（宜选择较大直径钢筋），型钢砼构件承载力按叠加法计算，扣除钢筋砼部分的承载力，余下由型钢砼部分承担。

型钢砼梁柱节点是先确定穿过节点的最大钢筋用量（其中主要是确定穿过节点的钢筋最大根数），然后由型钢补足总承载力。

2、型钢砼构件中的钢骨截面需要合理设计。

有的设计型钢梁柱中的钢骨腹板、翼缘板厚度相等，这种选择不够合理。

一般情况下，翼缘板厚于腹板，在相等钢材用量的情况下，型钢构件的惯性矩更大，受弯、压弯的承载能力发挥更充分。

3、在典型的梁柱节点图中，请注意型钢柱中位于连接牛腿下纵筋是构造钢筋计算所需的柱纵筋配置在连接牛腿以外的四个角部。

4、型钢混凝土结构梁柱节点可分两种情况：

a.普通混凝土梁与型钢混凝土柱的连接，型钢砼梁纵筋焊接于连接牛腿上的钢筋数量要限制，焊接连接的钢筋根数与牛腿宽度有关，单面焊钢筋间距不宜小于100，双面焊接不宜小于150。

型钢砼梁两侧钢筋从型钢柱翼板两侧穿过节点一般设两排，有的工程型钢梁内纵筋多，加厚牛腿板件厚度，将两排钢筋上下焊接在同一块翼板上，这是错误的，受力连接不应采用仰焊作业，仰焊焊接质量不能保证。

b.型钢混凝土梁与型钢混凝土柱的连接，型钢混凝土梁内受力钢筋在型钢柱翼缘板两侧穿过柱腹板，翼缘板宽度范围的梁钢筋构造设置。

型钢节点图1型钢节点图2型钢节点图3型钢节点图4型钢节点图5型钢节点图6型钢节点图7型钢节点图8型钢节点图9型钢节点图10高层建筑、带有大地盘地下室的高层建筑、带有大地盘地下室的抗浮问题实例与管桩运用讨论抗浮问题实例与管桩运用讨论工程实例概况：

地下室为大底盘，其上有多栋高层建筑高层塔楼之间是单纯地下室覆土1.2m单纯地下室部分存在抗浮问题地下室埋深约5米地下水位高度至板底4.8米结构自重加覆土可平衡3.9米的水浮力设计抗拔桩为500预应力管桩49米长抗拔承载力特征值为400KN。

地下室后浇带于今年8月封闭，11月中旬发现地下室部分柱顶部、底部出现有规律的环形水平裂缝，沉降观测显示纯地下室中间部分上抬约12-15cm，出现裂缝的柱与高层塔楼平行，与塔楼相邻的柱没有裂缝。

技术论证形成的意见：

1.地下室局部上浮10cm多，抗拔桩失效。

2.可采取增加自重的方法抗浮。

3.补抗拔桩或抗拔锚杆。

4.当增加自重或补抗拔桩（抗拔锚杆）有困难时可设永久性降水坑，内置自动泵，水量达到预定标高，自动抽排（附图）。

排水管埋在50mm地面找平层内，接至室外排水沟。

该工程地下室范围为渗透性很差的图层，每天抽水量很小，预计费用不大，这是可接受的方案。

该工程实例给我们的启示在不渗透土层设计地下室不考虑抗浮，应该慎之又慎（南京工业大学江浦校区的体育馆建于山坡，出现上浮情况类似上例）。

关于采用预制管桩作为抗拔桩的设计讨论建于坡地建筑物的抗浮问题地下室坡道的抗浮问题关于采用预制管桩作为抗拔桩的设计讨论管桩作为抗拔桩主要问题在于连接，尽可能采用单节桩桩顶与承台锚固要可靠用作抗拔桩的预制管桩：

在沉桩不困难的情况下建议不设桩尖地下室抗浮设计，一般考虑建筑自重、地下室顶板覆土与抗拔桩共同工作。

这就必须要求地下室覆土完成后，才能停止基坑降水。

长期的大面积降水，费用很高。

在这种情况下，不考虑覆土、适当增加抗拔桩，可能更经济、更合理。

目前常用的几种桩顶抗拔锚固做法抗拔桩静载试桩方案一般较深地下室时，才需要抗拔桩作单桩抗拔承载力试验往往在地面上，试验得到的极限承载力需要扣除地下室深度范围土层提供的摩阻力常州城际铁路配套抗拔桩静载试验先用钻孔桩机械钻孔至设计桩顶标高孔内下套管，套管直径大于管径在套管内静压试桩两者之间留有空隙应重视大底盘地下室塔吊基础施工对工程桩的影响。

大底盘地下室塔吊一般布置在基坑中央，根据施工安排需要先施工塔吊，很多工程采用放坡开挖施工塔吊基础。

当地下室布置了预制管桩，在有淤泥质粘土的情况时，放坡开挖会造成工程桩的倾斜、偏位。

“中核华兴生产研发中心”预应力管桩偏位处理实例工程概况：

该项目位于江苏省南京市建邺区河西新城的新城科技园内地下一层，地面以上分为主楼和辅楼两栋主楼地面以上十层，框架-剪力墙结构辅楼地面以上8层另带构架，框架结构建设场地地质条件本工程地质拟建场地属长江漫滩地貌单元，局部暗塘1层为新近堆填素填土1层为粘土，可塑，局部分布23层为淤泥质粉质粘土，流塑、高压缩性软弱土4层为粉细砂，稍密中密，局部松散5层为粉细砂，中密密实51层为粉质粘土，中高压缩性，该层呈透镜体状不均匀分布于5层中部或下部。

该工程基础承压桩采用500预应力管桩，以5层粉细砂为持力层，有效桩长约24m，共311根，单桩竖向承载力特征值1350KN；抗拔桩采用400预应力管桩，有效桩长14m，共205根，抗拔桩单桩竖向抗拔力特征值240KN。

进入4层淤泥质粉质粘土。

以上单桩承载力均根据试桩结果确定。

桩基打桩完成后，施工单位采用放坡开挖方式在场地中央施工塔吊基础，造成大量的桩体向塔吊位置倾斜、偏位。

在后期基坑开挖施工中，为抢工期又未能严格按分层分块开挖，加剧了桩的变位倾斜。

最终实测结果桩偏位300mm的有324根桩偏位300600mm的有75根桩偏位600900mm的有37根桩偏位9001000mm的有18根桩偏位1000mm的有62根低应变检测结果汇总表注：

其中未检测的20根桩是由于土方开挖过程中已被破坏或由于后期土方覆盖无法找到桩位。

承压桩（根）抗拔桩（根）类桩70134类桩2349类桩20317未检测155合计311205本工程类桩数量多，桩偏位严重。

如果偏位超过一倍桩径并且同时又是类作为废桩，进行补桩，就需要补约两百根。

对此，我们分析了具体情况，结合南京地区工程事故处理经验，根据桩的不同受力特点采取加强措施。

对偏位桩承载力考虑“限值”取用，在此基础上增加600钻孔灌注桩补足承载力。

处理方案对于受损、类抗拔桩，采用C40混凝土灌芯，要求将内灌混凝土的长度加至缺陷位置以下3米，管内钢筋笼420相应加长，灌芯混凝土达到强度后，再用低应变方法复查。

合格后，不另补桩。

对于承压桩桩体有明显缺陷的类桩，采用C40混凝土灌芯，要求灌芯至明显缺陷以下3米，管内钢筋笼620相应加长。

灌芯混凝土达到强度后，再用低应变方法复查。

合格后，再根据偏位大小限值利用。

对偏位承压桩的“限值”应用，根据南京地区以往类似工程事故处理经验，对于偏位承压桩残余承载力取值：

桩偏位300mm的，单桩承载力不折减桩偏位在300600mm的，单桩承载力特征值取70%Ra桩偏位在600900mm的，单桩承载力特征值取50%Ra桩偏位在9001000mm的，单桩承载力特征值取30%Ra桩偏位1000mm的，不再利用为确保安全，要求甲方尽可能取代表性的桩作静载试桩验证。

由于现场已开挖，布置的静载试验桩只做了其中一根，试桩号331#，类桩、缺陷点距桩顶4.7m，该桩倾斜偏位707mm，试验最大加载值1200KN（尚未到极限值），推算Ra不小于600KN，与我们的预估值基本接近。

331#桩单桩竖向静载试验结果汇总表：

序号序号荷荷载（KN）（KN）历时（minmin）沉降沉降（mm）（mm）本本级累累计本本级累累计000000000.000.000.000.00111001001201201201200.400.400.400.40222002001201202402400.700.701.101.10333003001201203603601.291.292.392.39444004001201204804801.401.403.793.79555005001201206006001.481.485.275.27666006001201207207201.611.616.886.88777007001201208408401.891.898.778.77888008001201209609602.052.0510.8210.8299900900120120108010802.072.0712.8912.89101010001000120120120012002.492.4915.3815.38111110501050120120132013202.092.0917.4717.47121211001100120120144014402.352.3519.8219.82131311501150120120156015602.462.4622.2822.2814120012016802.5924.87151510001000606017401740-0.49-0.4924.3824.381616800800606018001800-0.97-0.9723.4123.411717600600606018601860-1.62-1.6221.7921.791818400400606019201920-1.88-1.8819.9119.911919200200606019801980-2.31-2.3117.6017.6020200018018021602160-2.73-2.7314.8714.87最大沉降量：

最大沉降量：

24.87mm24.87mm最大回最大回弹量：

量：

10.00mm10.00mm回回弹率：

率：

40.21%40.21%以上处理方案由专家论证，并经优化调整，锚杆静压桩预备措施，要求施工期间加强沉降观测。

一旦沉降速率增大，或出现不均匀沉降，将利用锚杆静压桩进行控制与调节。

最后，到建筑竣工时最大沉降值为38毫米，沉降比较均匀。

主楼沉降观测结果汇总表：

主楼沉降观测结果汇总表：

施工施工进度度观测日期日期各点平均累各点平均累计沉降量沉降量（mmmm）沉降速率（沉降速率（mm/dmm/d）一一层08.06.0208.06.02-二二层08.07.0408.07.04-2.61-2.610.08160.0816三三层08.07.2208.07.22-4.30-4.300.09390.0939四四层08.07.2808.07.28-4.99-4.990.11530.1153五五层08.08.0708.08.07-6.17-6.170.11800.1180六六层08.08.1508.08.15-7.13-7.130.12020.1202七七层08.09.0108.09.01-9.34-9.340.13030.1303八八层08.09.2808.09.28-13.08-13.080.13850.1385九九层08.10.0808.10.08-14.400.13180.1318十十层08.10.1608.10.16-15.15-15.150.09520.0952封封顶08.11.0308.11.03-17.10-17.100.10840.1084第十二次第十二次08.11.1908.11.19-19.06-19.060.1222第十三次第十三次08.12.0108.12.01-20.52-20.520.1214第十四次第十四次08.12.1308.12.13-22.00-22.000.12360.1236第十五次第十五次08.12.3008.12.30