高層建筑基礎(chǔ)及地下室底板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)解析[精品資料]

高層建筑基礎(chǔ)及地下室底板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)解析 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學(xué)術(shù)論文 期刊文獻(xiàn) 年終總結(jié) 年終報(bào)告 工作總結(jié) 個(gè)人總結(jié) 述職報(bào)告 實(shí)習(xí)報(bào)告 單位總結(jié) 摘要 : 高層建筑上部荷載大 , 基礎(chǔ)埋置深度也較深 , 地下室的設(shè)計(jì)合理與否直接影響建筑物的正常使用與造價(jià)。本文通過(guò)對(duì)某高層建筑基礎(chǔ)及地下室底板結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的設(shè)計(jì)介紹 , 說(shuō)明結(jié)構(gòu)選型及計(jì)算分析在基礎(chǔ)和底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所起的重大經(jīng)濟(jì)作用 , 為建筑技術(shù)人員提供借鑒。 關(guān)鍵詞 : 高層建筑；基礎(chǔ)及地下室；底板結(jié)構(gòu)；擴(kuò)展基礎(chǔ) ；優(yōu)化設(shè)計(jì) ； 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) TU208.3 A 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 , 高層建筑越來(lái)越多。為了增加有效使用面積 , 將停車(chē)庫(kù)轉(zhuǎn)入地下 , 所以這些建筑通常都帶有地下室。這不僅有利于地面道路的設(shè)置 , 同時(shí)也滿(mǎn)足了平戰(zhàn)結(jié)合的要求。對(duì)于這類(lèi)工程 , 由于地下室設(shè)計(jì)荷載較大，防水抗裂要求高，其造價(jià)占整個(gè)項(xiàng)目造價(jià)的比重也相當(dāng)大。所以，對(duì)地下室梁板結(jié)構(gòu)做多方案的選型比較，并進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)非常必要。本文從地下室結(jié)構(gòu)選型和優(yōu)化原則入手，結(jié)合某工程實(shí)例，對(duì)高層建筑基礎(chǔ)及地下室底板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)做了詳細(xì)解析。 1 地下室結(jié)構(gòu)選型和優(yōu)化原則 地下室的結(jié)構(gòu)選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)非常重要，在方案階段就應(yīng)該因地制宜地對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行詳細(xì)的比較、論證，選出最優(yōu)方案。選優(yōu)原則如下： 在滿(mǎn)足功能及基礎(chǔ)埋深前提下，地下室應(yīng)盡量淺埋。 淺埋可以減少土方成本，減小地下室外墻外側(cè)的土壓力，在沿海地下水位較高地區(qū)尤其可以減小水浮力，可有效節(jié)約底板造價(jià)及地下室抗浮成本，同時(shí)亦可減小地下室滲漏風(fēng)險(xiǎn)。所以，地下室盡量淺埋是地下室方案論證之 “ 綱 ” 。 根據(jù)地下室頂板板厚、荷載，滿(mǎn)足凈空要求的最大梁高等條件，進(jìn)行井字梁、十字梁、單向板、大板樓蓋、無(wú)梁樓蓋、預(yù)應(yīng)力等多種項(xiàng)板結(jié)構(gòu)方案的比較，選出造價(jià)低、施工方便的最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案。值得注意的是，最優(yōu)方案不是一成不變的，關(guān)鍵在于要熟悉各種方案的特點(diǎn)。 3)充分利用地下室底板板厚較大的條件，根據(jù)情況，選用無(wú)梁樓蓋底板或筏板基礎(chǔ)。 4)采取措施，增大地下室凈空，減小地下室埋深。例如，地下室用結(jié)構(gòu)找坡，頂板主梁采用加腋梁 (設(shè)備管線(xiàn)盡量布在梁跨中梁高較小處 )等措施。 2 工程概況 某 高層辦公樓 , 地上 30 層 ,地下 4 層 , 地面總高度為120.9m, 結(jié)構(gòu)平面為矩形 ,地上塔樓為 62m39.5m, 地下室為68.5m62.5m, 總深 17.4m。塔樓基本占據(jù)整個(gè)地下室 , 僅北側(cè) 3 跨 17m及東側(cè) 1 跨 6.5m 為純地下室。 3 地下室底板下的地基狀況 本工程地下室底板下約占據(jù)地下室面積 1/3 的南半部為微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和砂礫巖 , 地基承載力特征值分別為fa=4500, 6000kPa, 其余部位基本為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和砂礫巖 , 地基承載力特征值分別為 fa=2600, 4000kPa。局部一個(gè)柱網(wǎng) 8.5m8.5m 范圍存在厚約 2.5m 的強(qiáng)風(fēng)化巖 , 其下為1.5m 厚的中風(fēng)化巖 , 往下則為微風(fēng)化巖層。 4 原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)及地下室底板結(jié)構(gòu) 原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)型式采用人工挖孔樁 , 樁徑 1.2 2.2m, 且要求有擴(kuò)大頭 , 樁長(zhǎng) 2.0 7.6m； 其中純地下室部位及周邊地下室側(cè)墻下的挖孔樁同時(shí)兼作抗拔樁 , 總樁數(shù)為 131 根。地下室底板采用梁板式結(jié)構(gòu) , 板厚 800mm, 在 X、 Y 向的柱墻軸線(xiàn)上分別布置基礎(chǔ)梁 , 截面為 10001200( 1400) 和800 1000 等。 5 優(yōu)化設(shè)計(jì)的原因 原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)及地下室底板結(jié)構(gòu)已形成施工圖 , 甲方專(zhuān)業(yè)人員經(jīng)過(guò)審議 , 認(rèn)為原設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)耗材 ( 包括混凝土及鋼筋等 ) 過(guò)多 , 結(jié)構(gòu)形式施工較費(fèi)時(shí)而會(huì)延長(zhǎng)工期 , 抗拔樁的檢測(cè)存在困難等。從技術(shù)層面上分析 , 原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)及地下室底板結(jié)構(gòu)存在以下問(wèn)題 : 底板下基本為巖石層 , 地基承載力相當(dāng)高 , 采用人工挖孔樁將強(qiáng)度很高的巖層挖去和澆搗混凝土 , 不合理且無(wú)必要 ； 抗拔樁的樁長(zhǎng)有限 , 很難起到抗拔作用 ； 底板厚度已達(dá) 800mm,再設(shè)線(xiàn)剛度不太大的基礎(chǔ)梁 , 受 力不合理且無(wú)必要。因此 , 從基礎(chǔ)及底板結(jié)構(gòu)受力更合理、經(jīng)濟(jì)性(包括材料耗用量及工期兩方面 ) 更佳的角度考慮 ,有必要對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行重新設(shè)計(jì) , 以達(dá)到優(yōu)化目的。 6 基礎(chǔ)選型優(yōu)化 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式及其墻柱軸向力值 , 結(jié)合基礎(chǔ)巖層的有利條件 , 本工程有條件亦應(yīng)選擇天然地基擴(kuò)展基礎(chǔ)形式 , 以微風(fēng)化和中風(fēng)化巖作為持力層 ；局部存在強(qiáng)風(fēng)化巖層的部位采用短墩基礎(chǔ)形式 , 以埋深較淺的微風(fēng)化巖作為持力層。擴(kuò)展基礎(chǔ)的底面積由墻柱軸向力和巖層承載力決定 , 基礎(chǔ)高度則由其抗沖切決定 , 基礎(chǔ)尺寸確定后 , 基礎(chǔ)配筋基本 為構(gòu)造配筋。重新選定的基礎(chǔ)型式不僅受力合理 , 節(jié)省結(jié)構(gòu)材料 , 且施工方便 , 可加快施工進(jìn)度。 7 地下室底板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 結(jié)合所選定的基礎(chǔ)型式 , 并綜合考慮底板的受力狀態(tài)、底板的抗?jié)B要求、施工便利以及控制底板結(jié)構(gòu)造價(jià)等因素 , 地下室底板選用平板式 , 板厚仍維持 h=800mm。塔樓部位不須考慮整體抗浮 , 純地下室部位及塔樓大跨度板中間采用抗拔錨桿抗浮 ； 底板由地下室側(cè)墻外伸 700mm, 由側(cè)墻外的回填土重量平衡水浮力 , 以免除四周側(cè)墻部位的抗浮措施 , 同時(shí)使地下室底板和側(cè)墻的布筋更方便 , 如圖 6 所示。抗拔錨桿的設(shè)計(jì)和布置原則是 : 使每根錨桿的抗拔力接近 , 避免其中某根抗拔錨桿由于施工原因出現(xiàn)薄弱部位而產(chǎn)生破壞性的連鎖反應(yīng) ； 錨桿的分布力求有規(guī)律性 , 并使整個(gè)底板的應(yīng)力狀態(tài)相近 , 有利于底板的受力且方便施工 ； 在此條件下盡量減少錨桿的數(shù)量 , 以達(dá)到更經(jīng)濟(jì)的目的。根據(jù)以上原則 , 本工程共設(shè)計(jì)抗拔錨桿 250 根 , 錨桿長(zhǎng)約 10m, 單根錨桿抗拔力設(shè)計(jì)值Nt=500kN。由于地下第 4 層部分為核 6 級(jí)人防區(qū) , 故整個(gè)地下室的整體抗浮驗(yàn)算及非人防區(qū)的底板構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算只需考慮地下水的水壓力作用 ( 本工程地下水設(shè)防水位為首層車(chē)道入口處的 - 0.3m 標(biāo)高處 ) , 人防區(qū)的底板構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范規(guī)定 , 作用力取地下水浮力與核爆炸等效荷載值中較大值 , 本工程則由水浮力控制。底板結(jié)構(gòu)的受力采用 ETABS 軟件按下述原則進(jìn)行建模計(jì)算分析 : 單元選取 : 底板凈跨度約為 5m, 板厚 0.8m,跨厚比約為 6, 故底板采用普通殼單元模擬 ； 基礎(chǔ)厚度為 1.5 2.0m, 故采用厚板殼單元模擬 , 以考慮板內(nèi)剪切變形的影響 ； 錨桿按彈簧輸入 , 以考慮錨桿變形的影響 , 根據(jù)相似工程經(jīng)驗(yàn)取彈簧剛度 300kN mm,具體取值需現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)并進(jìn)行調(diào)整。 邊界條件確定 : 主塔樓部分墻柱位置約束 Z 方向位移 ； 四周側(cè)壁約束 Z 方向位移 ； 裙樓柱位置未施加任何約束 , 僅在對(duì)應(yīng)柱位置處施加恒載工況下的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值。 荷載確定 : 底板面標(biāo)高 - 17.4m, 板厚 0.8m, 墊層厚 0.1m, 即實(shí)際底板底標(biāo)高為 - 18.3m, 室外地面標(biāo)高為 - 0.3m, 故設(shè)防水頭為 18.3- 0.3=18.0m, 即水浮力為 180kN m2,減去底板及其面層自重 23,則抗浮凈水浮力為 180- 23=157。 經(jīng)過(guò)以上的全面考慮 , 并經(jīng)較精細(xì)的計(jì)算分析 ,底板在滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、裂縫要求的前提下 , 其應(yīng)力分布較均勻 , 考慮到施工布筋的方便并有效地控制用鋼量 , 底板配筋形式采用大面積雙層雙向貫通筋 f 22200, 配筋率 r =0.237%, 在局部彎矩較大的板底板面以及基礎(chǔ)底面周邊輔以 200 短筋的配筋方法。 8 基礎(chǔ)及底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化前后的經(jīng)濟(jì)性比較 由于基礎(chǔ)及底板結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)和優(yōu)化后的設(shè)計(jì)都形成了施工圖 , 故為設(shè)計(jì)優(yōu)化前后的經(jīng)濟(jì)性比較提供了較準(zhǔn)確的工程量計(jì)算依據(jù)。經(jīng)甲方預(yù)算部委托 專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的預(yù)算分析 , 結(jié)果表明優(yōu)化設(shè)計(jì)后雖增設(shè)了錨桿 250 根 , 但比原設(shè)計(jì)材料減少了混凝土 403, 鋼筋 372t, 套用預(yù)算定額 , 基礎(chǔ)及底板的造價(jià)差額為 289 萬(wàn)元 , 這還不包括縮短工期的因素在內(nèi)。這對(duì)于單層面積為 4250 的地下室來(lái)說(shuō) ,相當(dāng)于節(jié)省了 680 元 , 其經(jīng)濟(jì)效益是較為顯著的 , 說(shuō)明基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。 參考文獻(xiàn) 1 GB50011- 2001, 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 S . 北京 : 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 , 2001. 2錢(qián)力航 . 高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算 M .北京 : 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 , 2003: 36, 76. 3李國(guó)勝多高層鋼筋混凝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中疑難問(wèn)題的處理及算例 M 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2004 年 6 期 閱讀相關(guān)文檔 :淺論綠色建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在小斷面隧道施工中的應(yīng)用 高速公路軟基處理施工技術(shù)措施研究 淺談市政給排水安裝工程的全過(guò)程質(zhì)量管理 探析工程管理中的施工進(jìn)度管理 鋪設(shè)無(wú)砟軌道的隧道沉降變形觀測(cè)與評(píng)估 定位車(chē)牽引不摘鉤車(chē)型鉤頭斷裂受力仿真分析 天津漢沽營(yíng)城污水處理廠水質(zhì)分析研究 膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用 概述港口維修的發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)電安裝施工前期質(zhì)量控制分析 城市規(guī)劃與土地利用規(guī)劃的銜接問(wèn)題