非典型高承台桩基与带伴侣的桩工作性状比较——根据审稿专家意见修改稿
DiyviH 摘 要：从概念上论证了建筑物在受到地震、飓风等水平荷载作用时，常规采用的低承台桩基会承受类似于高承台桩基的较大的、甚至导致破坏的水平力，从传统低承台桩基中细分出承台与桩间土摩擦力小或者桩身范围地基土模量低的两类状况之一或其组合的非典型高承台桩基，提出用桩伴侣改进传统的基桩构造形式，通过借鉴现浇混凝土大直径管桩(PCC桩)水平承载足尺试验和数值模拟的成果，建立了水平荷载作用下非典型高承台桩基与带伴侣的桩有限元数值模型，对比计算与分析表明设置桩伴侣可确保承台向地基土传递水平荷载，成倍减小基桩的应力和位移，对于桩身范围地基土模量低的非典型高承台桩基的水平承载性状也有一定的改善，建议在建筑工程的低承台桩基特别是非典型高承台桩基中普遍应用桩伴侣。
*5k" v"NM( 0 引 言
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F " 作为细长的杆件，桩在垂直于竖向荷载平面外的抗弯、抗剪刚度极低，基于这一原因，在常规设计中，桩通常不作为抵抗水平荷载的构件，如果需要抵抗水平荷载或倾斜荷载，桩也需要相应地水平或倾斜设置。上海闵行区某在建13层楼房倒塌后，江欢成院士在接受记者采访时也表示：“空心桩是很好的桩型，节省材料，垂直承载力很强。同时，从设计角度来说，建筑物通常不依靠桩基来抵抗水平推力。”
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“建筑物采用的桩基”可默认为是桩身全部埋入土中的“低承台桩基”，以区别于“桥梁或其他构筑物采用的桩基”，即桩身露出土中的“高承台桩基”，同时，对于“建筑物通常不依靠桩基来抵抗水平推力”一说应当可以有如下的理解：
vdloh , （1）建筑物受到的地震、飓风等水平荷载几乎完全由桩以外的其他某种构件或措施来抵抗；
y K ~;LV （2）即使作用有水平荷载，但由于桩身全部埋入土中，其受到的水平应力也小到可以忽略。
i0 ax`37 对此，本文有不同的认识，对于建筑物采用的低承台桩基不能一概而论，并对传统桩基的构造形式提出改进。
qALlMj--m 1 关于桩是否承担水平力的讨论
8[S iIuIV 建筑物在受到地震、飓风等水平荷载作用时，常规采用低承台桩基是否会承受类似于高承台桩基的导致破坏的、较大的水平力，长期以来，在土木工程界，无论是设计规范还是设计师，对这一问题始终存在异议，并无定论。
}vkrWy^ 在结构专业中，与桩基的水平受荷相关联的是建筑结构嵌固端的选取，这同样是一个经常引起争议的问题。从物理学的角度来说，桩、基础底板与上部结构是一个整体，在计算结构的固有频率或固有周期时，理论上应将基桩也考虑在内，而将桩周土与地下室侧面的填土作为阻尼。但这样将使结构的抗震计算异常复杂，于是结构专业引入了嵌固端即材料力学的固定端概念来使得计算得以简化。当下部结构（或基础）的相对位移足够小时，便可将下部结构（或基础）作为其上部结构的嵌固端，人为认定其转角、平动位移均为零，嵌固端位置的选择可以是转换层大底盘、首层地面、室外地坪、某层地下室、基础底板、基桩承台梁等等。如果简化计算的误差在工程可以接受的范围内，则可以认为是合理的。
gG0P &9 xz 通过简化计算，结构专业上部结构抗震验算的问题基本可以解决，嵌固端与上部结构连接部位的内力也可明确。但事实上，嵌固端只是相对位移比较小，并非真的为零，嵌固端以下的下部结构（或基础）的内力和位移也并未通过上部和下部结构的整体计算得到结果，于是，关于桩是否承担水平力目前也只能从概念上来讨论。
LB_y lfg 比较直观的例证是基桩的震害。
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jN:!V t 韩小雷[11]等提出由于高层建筑地下室的施工，大多数都要做基坑支护或做外防水层，一般都有基坑回填的问题，因此很难提供较大的侧限力。而且，在反复荷载作用下，回填土的残余压缩变形会逐渐增大，实际上地下室外壁有可能会与周围土体脱开而使侧限力趋于零。
&A vd 应当明确的是，结构专业假设的相对嵌固端与真正意义上的绝对固定端是两个概念，甚至当结构专业对建筑物采取隔震措施后，反而应当避免基坑侧限以免削弱隔震效果。在确定地基竖向承载力时，岩土专业也是依据基坑非嵌固的整体剪切破坏模式进行计算的；如果认同基坑嵌固，那么应当以冲剪破坏模式确定地基竖向承载力，则竖向极限承载力几乎是无穷大。显然，传统上岩土工程专业在对待地基竖向承载力与桩水平承载力的问题上存在双重标准。
O1pBr=+j+{ 总之，地下室外墙、承台侧壁等侧向构件承担水平外力具有很大的不确定性，不应当或者只能较少考虑其对水平外力的分担作用；这样，为了平衡上部结构由于风力或地震加速度产生的水平剪力，只有将荷载传递到基桩或基桩周围更深的地基土，由此应当较多考虑甚至完全由基桩和桩间土分担水平外力；按照常规的设计和基桩的构造，这一水平外力足以导致基桩的破坏，也存在“桩的某个部位首先遭到破坏进而导致竖向承载力不足”的可能性，因此，在工程设计、应用实践中，应当充分重视提高“建筑物采用的低承台桩基”承受水平荷载的能力，加强低承台桩基承担水平荷载的研究。
$j*j {}K 首先，有必要对低承台桩基进行更为科学系统的分类。
)cn B>Qul 2 从传统低承台桩基中细分出非典型高承台桩基
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f} g )3+i http://www.yantubbs.com/read.php?tid=157345 E%\j R http://www.eswnman.com/thread-186267-1-1.html "ZDc$v:Qa 欢迎大家提出宝贵意见。
