結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，存在這樣一條常識，即單柱單樁不需要考慮沖切問題，所以工程師傾向于把承臺做得較小較薄。

這條常識的前提是，柱軸力與樁反力基本接近，所以計(jì)算得到的沖切力幾乎為零。

然而，某些情況下，事與愿違。

在深圳地區(qū)，150m~200m的超高層辦公樓非常普遍，這些高層建筑通常采用典型的框筒結(jié)構(gòu)，地下室3~4層（抗浮水頭15~20m），基礎(chǔ)大部分采用嵌巖樁，外框柱通常可以做單柱單樁。

這個時候，單柱單樁很容易出現(xiàn)沖切問題。

沖切力從哪里來呢？

FL=N-R-Fp

N為框柱軸力；
R為樁反力；
Fp為沖切破壞錐體范圍內(nèi)的水浮力；

在水浮力組合工況下，水浮力向上的浮托作用，其實(shí)相當(dāng)于給樁卸載，所以樁反力R大幅減小，這就是沖切力的來源。

舉個例子，假如外框柱的受荷面積為12mX12m，抗浮水頭為20m，則受荷面積范圍內(nèi)水浮力為28800kN。

沖切力大概也在這個量級，這個力是非常大的。

根據(jù)上圖，單柱沖切主要有兩種情況，一種是柱沖承臺（沖切破壞錐體2），另一種是承臺沖筏板（沖切破壞錐體1）。

換個角度看，沖切的本質(zhì)，其實(shí)是沖切破壞錐體范圍以外水浮力對承臺及筏板的沖切。

我們來估算一下，20000kN左右的水浮力，大概需要多大的承臺。

假設(shè)框架柱截面為1.5mX1.5m，則承臺尺寸為4.5mX4.5mX1.5m時，沖切承載力為21000kN（以C40混凝土為例），沖切安全系數(shù)僅為1.05。

要解決這個沖切問題，單純加厚承臺作用不大，我們也需要同時將承臺加寬。

即使解決了柱沖承臺，還需要解決承臺沖筏板，這就決定了承臺尺寸和厚度，以及筏板厚度都不能太小。

回頭來看，單柱單樁，之所以存在沖切問題，是因?yàn)橹S力與其下的樁反力不平衡。上面講的水浮力是導(dǎo)致不平衡的一個重要原因，單柱單樁的沖切問題可以歸結(jié)為水浮力沖切？

我們可能想簡單了。

事實(shí)上，力的不平衡，影響因素很多。基礎(chǔ)計(jì)算時，上部結(jié)構(gòu)的剛度、樁剛度、以及筏板或承臺的彎曲剛度，都會導(dǎo)致柱軸力重分配，重分配的結(jié)果就是柱軸力不等于其下的樁反力，甚至差異很大。

關(guān)于內(nèi)力隨剛度重分配，試舉兩例。

例一，塔樓裙房較矮，裙房地下室范圍的豎向荷載不足以抵抗水浮力，雖然在此范圍配置了抗拔樁或抗浮錨桿，但在水浮力組合工況下，必然會產(chǎn)生向上的位移，但塔樓的位移依然向下。

從變形角度來看，中部塔樓猶如一個巨大的支座，四邊的裙房地下室在此支座周邊懸挑，這種變形模式，也會導(dǎo)致塔樓外框柱下樁基所受水浮力加大。

例二，地下室局部抗浮不足之處，即使設(shè)置了抗浮錨桿，但抗浮錨桿的計(jì)算內(nèi)力可能很小。原因就在于水浮力是根據(jù)抗浮錨桿的抗拔剛度和筏板/防水板的抗彎剛度來分配的，如果錨桿剛度太小，更多的力還是分配給了筏板。

最后，我們再來看看沖切問題的第三個原因。

如果塔樓基礎(chǔ)按樁筏來設(shè)計(jì)，在水平荷載作用下，尤其是風(fēng)載組合工況下，塔樓外框柱承臺底可能出現(xiàn)很大的地基反力，此反力也會形成沖切作用，其原理類似于水浮力。

通常情況下，如果樁基為嵌巖樁，承臺或筏板是不考慮土反力的，即相關(guān)范圍的m值取為零。這對樁基計(jì)算是偏保守的，但對承臺或筏板卻未必。

有專家指出，即使塔樓采用嵌巖樁，樁底沉渣規(guī)范控制值為50mm，樁長較長時，其實(shí)不容易滿足此要求，尤其是入巖較深，成孔時間更長，沉渣厚度及泥皮效應(yīng)都會加重，這導(dǎo)致樁基軸向剛度減小，豎向變形增加。

與此同時，基坑較深（四層地下室），坑底土質(zhì)較好（通常為強(qiáng)風(fēng)化巖），土的壓縮模量較大，一定的變形量，會形成較大的土反力。

所以有專家建議，塔樓范圍內(nèi)承臺和筏板，應(yīng)按樁筏再次復(fù)核，在這種情況下，土反力便會形成沖切力。