世纪旗云工具箱多柱承台模块设计功能

桩基础承载力高、变形小，广泛适用于高层建筑、重型设备以及各种复杂地质地形，如软弱地基、山区地基等。近年来得到了大量的应用，成为目前最广泛采用的基础形式之一。

桩基础承台作为支撑在桩上承受柱荷载作用的构件，在桩基础中起着重要作用。它把柱与其范围内的桩连成整体共同工作，在满足一定的强度和变形要求的前提下，成为一个可靠的力的转换层。在我国现行规范中，对单柱独立承台的计算方法有着明确的规定，但对多柱多桩承台的各项计算却没有相关规定。然而在实际工程中，此类情况经常出现，尤其对于个别房间开间较小、柱距也较小，特别是采用沉管灌注桩时，由于桩径较大，若要满足桩最小中心距的要求，通长需将两柱或多柱下桩承台做成联合承台，以满足布桩的需要。由于此类情况计算过程复杂，手算实现比较困难，因此世纪旗云开发了多柱承台模块用来计算多柱多桩承台。

   1. 世纪旗云多柱承台模块功能介绍

   世纪旗云结构设计工具箱多柱多桩承台模块以最新发布的《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)为主要依据进行开发，包括矩形多柱承台和任意形状多柱承台两部分。计算内容包括承台受弯计算、受冲切计算、受剪切计算以及局部受压计算，最终给出各部分验算结果以及配筋方案。

   矩形多柱多桩承台计算界面包括几何信息和荷载信息两个属性页，“几何信息”属性页如图1所示。承台类型包括锥形和阶形，阶形承台可选择一、二或三阶承台，承台尺寸由用户输入的各个参数确定，参数的意义在示意图中表示。桩的布置方式有两种：根据桩中心点坐标输入和快速输入。快速输入方式只需要输入X向和Y向的布置间距即可，程序会根据间距自动布置；根据坐标输入时则需要输入各个桩的相对坐标点，可以任意添加或者删除桩。

   柱子的个数可以是任意的，布置位置在承台尺寸范围内也可以是任意的，能进行添加、插入和删除操作，程序根据输入的柱坐标点进行布置，程序默认会布置一个柱子作为坐标原点，其余柱的布置位置则根据输入的相对于原点的坐标值来确定。柱子和桩的形状可以是圆形或矩形。

图1   矩形承台几何信息属性页

   “荷载信息”属性页如图2所示，主要用于输入承台的一些基本信息和承台上各个柱子的荷载情况。可以输入多组工况下的荷载设计值，程序会根据最不利情况进行验算。桩对承台的冲切计算中，用户可以选择是桩反力计算或者按桩承载力计算。另外，当选择考虑抗震时，程序在计算过程中会考虑到承载力抗震调整系数γ_RE。

图2   矩形承台荷载信息属性页

       任意形状多柱多桩承台也包括几何信息和荷载信息两个属性页，“几何信息”属性页如图3所示。输入方式也分两种：快速输入和按承台角点坐标位置输入。

图3   任意形状多柱承台几何信息属性页

   对于快速输入方式，程序计算方法的不同提供了比较常见的几种承台类型：条形承台、十字形承台、三角形承台、普通承台等，如图4。其中，条形承台的桩数可以任意输入；但十字形承台程序根据其形状特征，只提供了4、5、8、9四种桩数的情况；对于等边三角形和等腰三角形承台，桩数只能是三个，而且也只提供单柱的计算类型；但当选择普通承台时，程序又提供了从单桩到12根桩的常用承台类型，如图5。处三角形承台外，其它形状承台对柱子的数量和位置是没有限制的，用户可以根据坐标点任意输入。

图4

图5

   对于按坐标输入方式，程序有大大的灵活性，用户可以根据承台的角点坐标输入任意形状的承台，可以通过界面右侧的实时变化的示意图查看承台形状，当然，对于非常不合理的承台形状，程序会弹出警告不予计算。桩和柱子的布置也通过坐标点输入，个数及布置方式都不受限制，但程序会判断桩距、桩边距等是否符合构造要求。

   2. 计算原理

    程序计算的主要依据是《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)，根据规范中公式计算出单桩净反力，然后再进行受弯、受剪、冲切等的计算。对于多柱多桩，程序在计算冲切时，不仅考虑到单柱和单桩对承台的冲切，同时还考虑到了多柱和多桩的联合冲切作用，会对多种组合方式分别计算，并列出最不利情况。

   但是对于条形承台，程序则以《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）为依据，按照梁的计算方法来进行，给承台配置受拉钢筋和受压钢筋，并且取最小配筋率为0.2％和45ft/fy％之间的较小值。同时按梁来进行受剪计算，给承台配置相应的箍筋。

   对于两桩承台，当桩之间的净距满足要求l0/h<5.0时，程序按深受弯构件计算承台的受弯和剪切。对于三桩三角形承台，则对承台进行三向配筋。程序会根据不同的承台类型在界面中给出不同的结果表示方式。普通的双向配筋结果界面如图6所示，给出X和Y方向的配筋，在有负弯矩时，并考虑到了承台顶部的配筋方案。

图6   多柱承台结果显示界面

   3. 工程示例

   某框架结构，采用沉管灌注桩基础，承台埋深hm＝1.5m，矩形柱截面宽度Bc＝600mm，高Hc＝400mm，圆桩直径Ds＝500mm，承台混凝土强度等级C25，钢筋采用HRB335级，承台上柱、桩的布置以及上部截面传至柱底的最大荷载如图7和图8中所示。

图7

图8

   点击“配筋计算“按钮，程序就进入计算结果界面，界面中将给出配筋结果和各项内容的验算结果是否满足要求，如图9所示。

图9

       点击“Word计算书”按钮，程序会生成详尽的Word格式计算书，包括计算中所用到公式及其出处，以及公式中所有的参数的计算过程，用户可以根据计算书进行校核。

   4. 结语

   多柱多桩承台计算没有相应的设计依据，并且结构复杂，计算过程繁琐，需要对各个控制截面进行受弯计算，对各种柱的组合形式进行冲切计算及剪切计算，世纪旗云多柱承台模块解决了这一工程中的难题，可以帮助设计人员快速、准确的计算多柱多桩承台各项内容。