房屋建筑设计中的桩身自重问题的探讨

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1、房屋建筑设计中的桩身自重问题的探讨蔡杰1胡凡2孙巧丽1（1.浙江省交通规划设计研究院；2.中国轻工业武汉设计工程有限责任公司杭州分公司）摘要：房屋建筑设计阶段如何考虑桩基自重一直以来存在着争议，各个规范对它的考虑角度也不尽相同。木文根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》和《公路桥涵地基与基础设计规范》的规定，考虑桩身自重与置换土重之差，推导出在设计前可判断是否需要考虑桩身自重的公式，以确保桩基的安全性和经济性。关键词：桩基设计桩身自重置换土重1概况房屋建筑工程设计中采用的桩类别可分为混凝土实心桩和混凝土空心桩，在设计

2、时是否需要考虑桩身自重，是建筑设计人员在设计过程中所需面对的一个问题。因为《建筑桩基技术规范》没有考虑桩身自重的影响。所以在设计阶段需要完全靠设计人员的经验及主观判断。这就导致一个相同的项目，可能出现有人设计时完全考虑了桩身自重，有人却完全不考虑桩身自重，甚至同一个人对不同的工程项目，考虑这个问题都是不一样的。《铁路桥涵地基和基础设计规范》的第6.2.5-6.2.7条文说明中规定：摩擦桩桩顶承受的轴向压力加上桩身自重与桩身入土部分所占同体积土重之差的一半，不得大于按土阻力计算的单桩受压容许承载力；柱桩桩顶承受的轴

3、向压力加上桩身自重不得大于其单桩容许承载力。《公路桥涵地基与基础设计规范》」TGD63-2007的第5.33.3）的条文说明也提到，考虑到桩身自重与置换土重之差会引起沉降，为保证安全，将桩身自重与置换土重之差作为超载考虑。其他国外的地基与基础规范（如：日木规范《道路桥示方书》和《英国基础规范》（BS8004））也是采取了类似《公路桥涵地基与基础设计规范》的设计理念。2举例分析从以上的《铁路桥涵地基和基础设计规范》和《公路桥涵地基与基础设计规范》的规定来看：它们都考虑了桩身自重与置换土重之差。唯一不同的是两个规范一

4、个考虑了一半，另一个则完全考虑其影响。把两个规范的核心理念用数学公式表达出来就是：Δ=N桩-N土，扩展一下，易得，：(D2-d2)πγ混/4>D2πγ土/4(1-1)Δ——桩身自重与置换土重之差N桩——桩身的自重N土一一桩身体积置换土的部分，那部分土的自重γ混桩身的容重γ土土体的容重π——圆周率，3.1415926D,d——桩的外径，内径对(1-1)公式进行简化，得：1-(d/D)2>γ土/&gamm

5、a;混(1-2)以上即为需要考虑桩身自重的公式。从这个公式可以看出，对于判断是否考虑桩身自重的影响因素有：桩的外径和内径比，混凝土的容重以及桩置换的那部分土的容重。一般情况下，取γ土=18KN/M3,γ混=25KN/M3，对(1-2)公式作进一步简化，即得:d/D<0.529(1-3)以下举例说明，如：混凝土实心桩直径0.6m和1.5m。通过(1-3)公式的判断，当桩的内径d为0吋，易得d/D<0.529恒成立。换言之，实心混凝土桩无论直径的大小均需考虑桩的自重。(见表一)从表

6、一来看不管混凝土实心桩直径0.6m和1.5m都是需要考虑其自重的。与理论判断也是一致。另一个特点是混凝土实心桩的比重随着桩径的增加而增加，最小的是直径为600mm比重占4.38%(或8.76%)，到了直径为1.5m吋比重占有10.95%(或21.89%)。或者也可按照当桩的内径d=0吋代入(1-2)公式，得：γ土/γ混<l(1-4)而通过(1-4)公式的判断(不考虑γ土=18KN/M3，γ混=25KN/M3的条件)，即与所置换土的容重与所填充的混凝土容重有关。

7、这与我们的常识和经验也是符合的。而对于空心桩，如：桩的外径(壁厚)为300(70)和1000(130)的预应力高强度混凝土管桩。通过(1-3)公式对于300(70)的空心桩d/D=0.533>；0.529,理论上比较接近0.529这个分界线，属于不需要考虑桩身自重；对于1000(130)的预应力管桩d/D=0.740>0.529,按(1-3)公式判别也属于不需要考虑桩身自重。而从表二中，可以看出每米桩身自重与每米置换土的自重差为负值，按照《公路桥涵地基与基础设计规范》的说法便是桩身自重与置换土重之差的超

8、载值为负，可不考虑荷载的超载。另外从表二中还可以看出空心桩的外径(壁厚)为300(70)的特点是，比重得绝对值非常接近于零。这说明空心桩300(70)的容重与置换土的容重比较接近。而空心桩的外径(壁厚)为1000(130)的绝对值则远远偏离零，这也说明桩的容重远远小于置换土的容重，土对桩的支撑力还远远有富余，这部分力可以转化成对上部荷载的桩基极限承载力的一部分。在这种情况