工程师手记之十九 《桩基规范》承台效应系数的矛盾
(2010-12-16 16:55:44)
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工程师手记之十九
计算减沉复合疏桩基础沉降以及承台内力时均应考虑承台效应,因此对于承台效应系数的分析就有着现实的需要。
《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008条文说明的表4“承台效应系数工程实测与计算比较”中列出15项工程的实测承台土抗力,由《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的表5-5“建筑物群桩承台土阻力计算与实测比较”的注可以知道,上述15项工程中序号2、4、5、6、7、8的工程位于上海,序号10、11、12、13的工程位于福州。这些工程实例的真实名称与资料来源参见《工程师手记之十八
现在将《建筑桩基技术规范》给出的承台土抗力计算值与我收集的实测值(与规范提供数据有所不同)列出,以便对《建筑桩基技术规范》提供的承台效应系数进行探讨。
1、上海龙门宾馆(《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008条文说明的表4序号2)
上海龙门宾馆建至25层时,实测未扣除底板处水浮力的承台土荷载占实测总荷载的26.7%,龙门宾馆的稳定水位在地表下 2.7m,水浮力为:-10×(7.2-2.7)= -45 kPa。未收集更多数据。
2、上海岚皋路18层高层住宅(《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008条文说明的表4序号4)
上海岚皋路18层高层住宅竣工两年后,实测基底分担荷载为17.3kPa(扣除水浮力)。
而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为18.0 kPa。计算值为实测值的1.04。
3、上海计划生育分中心主楼(《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008条文说明的表4序号5)
上海计划生育分中心主楼实测土反力为6kPa。
而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为23.2 kPa。计算值为实测值的3.87。
4、上海某16层大楼(《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008条文说明的表4序号6)
上海某16层大楼结构封顶后4个月内,实测筏底分担荷载为10.0kPa(扣除水浮力)。
而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为16.1 kPa。计算值为实测值的1.61。
5、上海公安公寓(《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008条文说明的表4序号7)
上海公安公寓到32层完工,实测筏底分担荷载为10.0kPa(扣除水浮力)。
而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为18.9 kPa。计算值为实测值的1.89。
6、上海贸海宾馆(《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008条文说明的表4序号8)
上海贸海宾馆结构竣工时,实测筏底分担荷载为29.4kPa(扣除水浮力)。
而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为26.4 kPa。计算值为实测值的0.88。
7、福州王庄新村某小区住宅(《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008表4序号11~14)
福州王庄新村某小区的6号、9号、10号、14号住宅。四幢楼筏底地基土反力采用钢弦式压力盒进行测试,历时二年。
7-1、福州王庄新村某小区6号楼实测基底平均土反力为11.0kPa;而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为19.0 kPa。计算值为实测值的1.73。
7-2、福州王庄新村某小区9号楼实测基底平均土反力为12.0kPa;而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为18.0 kPa。计算值为实测值的1.50。
7-3、福州王庄新村某小区10号楼实测基底平均土反力为12.0kPa;而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为19.3 kPa。计算值为实测值的1.61。
7-4、福州王庄新村某小区14号楼实测基底平均土反力为7.0kPa。而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为19.1 kPa。计算值为实测值的2.73。
再补充二例进行长期监测的工程实例,数据非常难得,对复合桩基础十分有用。但《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008未予收集,现介绍如下:
8、上海某新村住宅7号楼自1991年7月开始量测,1993年5月居民住满,直测至1995年11月,历时近4年半。实测平均土反力10.22kPa。
而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为32.0 kPa。计算值为实测值的3.13。
9、上海某新村住宅9号楼自1991年8月开始量测,1993年5月居住满,直测至1995年11月,历时近4年半。实测平均土反力为16.7kPa。9号楼历时2147天实测推算最终沉降为136mm。
而按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008计算所得承台土抗力应为32.0 kPa。计算值为实测值的1.92。
由上可知,13项工程中只有第2、6共两项工程的计算承台土抗力与实测值相符 ,其余均有一定差距,好在计算值均偏于保守。
《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的表4“承台效应系数工程实测与计算比较”中第5项上海计划生育分中心大楼的计算承台效应系数是0.8,在《建筑桩基技术规范》JGJ94-94表5-5中计算承台效应系数为0.9,但这个0.8或0.9与计算承台土抗力之间找不出关联之处。
而且这个奇特的数据显然不是笔误,因为从1994年起至2008年的十四年间,两种规范给出的计算承台效应系数只是从0.9调整到0.8。孤陋寡闻的我从未见到如此之高的承台土抗力比例。
再者,上述第8、9两项工程为标准的复合桩基,桩的径距比大于6,因此按《桩基规范》规定,承台效应系数应为0.5×0.8=0.4,计算承台土抗力就为0.4×80=32kPa。但计算值均与实测承台土抗力(含水浮力)相距甚远。
这两项工程的数据均公开发表,编制《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的专家应该能够看到。何况负责此工程的上海专家还应邀专程赴京,与桩基规范编制专家切除。因此似乎不应该由于跟自己提供的系数不合,就不提供给广大工程师,以便他们有所选择。
总之,《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008表4中的计算过程无法重复。此外,这些数据中未包括柱距大于5~6倍桩径的软土地基减沉复合疏桩基础,且这类基础计算的承台土抗力值与实测值有一定差距。
不过,好在根据承台效应系数计算出复合疏桩基础承台的内力均远大于实测值,因此其结果顶多不过是承台配筋率偏高而已。
当然,若从做学问的角度看,《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008提供的承台效应系数显然有着较大缺陷。

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