高層建筑地基基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)的思考

1、高層建筑地基基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)的思考     摘要：高層建筑基礎(chǔ)作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的部分，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮本身的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)體系、地理環(huán)境條件、施工條件及周邊環(huán)境因素，才能設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)形式。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高層建筑 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)前言概念設(shè)計(jì)一般指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題中，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控

2、制。它要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中始終貫穿和應(yīng)用結(jié)構(gòu)概念，是一種定性而非定量的分析，是整體宏觀控制和細(xì)部構(gòu)造措施，設(shè)計(jì)原理和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想。在方案設(shè)計(jì)階段就運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想是非常必要和及時(shí)的，而且要將它貫穿應(yīng)用于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，才能為建筑結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性、適用性和經(jīng)濟(jì)性提供有力的保證。本文論述了概念設(shè)計(jì)在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。一、筏型基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理論隨著城市的發(fā)展,高層建筑的地下室一般都被用作地下車庫(kù)的使用空間。所以設(shè)計(jì)人員往往傾向于采用筏型基礎(chǔ)，而不愿意選擇縱橫內(nèi)隔墻較多的箱型基礎(chǔ)。筏型基礎(chǔ)又可分為梁板式筏基和平板式筏基。計(jì)算筏板基礎(chǔ)時(shí)，常用的方法有“倒樓蓋”法、靜定法(截面法)、彈

3、性地基梁板方法和有限元分析方法?！暗箻巧w”法和靜定法都是一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法。按“倒樓蓋”法進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，要求地基土比較均勻、筏板基礎(chǔ)的剛度較大、上部結(jié)構(gòu)剛度較大、柱軸力及柱距相差不大、荷載分布比較均勻；按靜定法計(jì)算的要求與“倒樓蓋”法大部分相同，只是靜定法適用于上部結(jié)構(gòu)剛度較小、柱軸力及柱距相差較大的情況。用上述兩種方法計(jì)算的缺點(diǎn)是不能考慮基礎(chǔ)的整體作用，也無(wú)法計(jì)算撓曲變形,“倒樓蓋”法夸大上部結(jié)構(gòu)剛度的影響，靜定法則完全忽略了上部結(jié)構(gòu)剛度的影響。當(dāng)不滿足上述要求時(shí)應(yīng)按彈性地基梁板計(jì)算。近年來(lái),隨著計(jì)算軟件的進(jìn)步，上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基共同作用分析法在筏板基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算中得到廣泛運(yùn)用，該分析法基礎(chǔ)

4、按彈性地基上板考慮，地基模型一般采用文克爾地基、彈性半空間地基和壓縮層地基等地基模型,常用數(shù)值分析方法為有限元法、有限差分法等，其中有限元法較為常用。二、樁筏復(fù)合基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理論1、假定整個(gè)建筑物和重量全部由樁傳到地基中去，而承臺(tái)板只起連接樁頂和傳遞上部荷載的構(gòu)造作用。在群樁布置中使樁的受力均勻，樁群形心與上部結(jié)構(gòu)傳給基礎(chǔ)的荷載重心盡量重合。當(dāng)群樁數(shù)量較多時(shí)，采用了“外密內(nèi)疏”的內(nèi)樁方法,即適當(dāng)減少群樁中部的樁數(shù)而增加外圍樁數(shù)。應(yīng)該說(shuō)，這種方法主要以樁受力為主，這種情況下，沒(méi)有考慮承臺(tái)板基礎(chǔ)的支承力,將會(huì)增加樁的數(shù)量，造成浪費(fèi)。2、發(fā)揮樁土的共同承載作用，利用天然地基的承載力，采用控制沉降的方法

5、將上部荷載由樁和筏板共同互補(bǔ)承擔(dān)，使樁的數(shù)量及筏板厚度得以減少。建筑物的沉降一般分為沉降量和沉降差。減沉設(shè)計(jì)是控制沉降而設(shè)置樁基的方法。也即是在設(shè)計(jì)時(shí)由基礎(chǔ)的沉降控制值來(lái)確定樁數(shù)和樁長(zhǎng)。減沉設(shè)計(jì)概念主要應(yīng)用于軟土地基上多層或小高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，樁在基礎(chǔ)中除承擔(dān)部分荷載外主要起減少和控制沉降的作用，樁可視為減少沉降的措施，或作為減少沉降的構(gòu)件來(lái)使用。同時(shí)，承臺(tái)或筏板也能分擔(dān)部分荷載，與按樁承擔(dān)全部荷載設(shè)計(jì)的樁基相比，根據(jù)不同的容許沉降量要求，用樁量有可能減少，樁的長(zhǎng)度也可能減短，因而可達(dá)到降低工程造價(jià)的效果。3、減沉設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）樁長(zhǎng)及樁身斷面選擇。選擇樁長(zhǎng)應(yīng)盡可能穿過(guò)壓縮性高的土層，樁端

6、置于相對(duì)較好的持力層。在承臺(tái)產(chǎn)生一定沉降時(shí)樁仍可充分發(fā)揮并能繼續(xù)保持其全部極限承載力：選擇樁身斷面應(yīng)使樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度確定的單樁容許承載力與地基土對(duì)樁的極限承載力二者匹配，以充分發(fā)揮樁身材料的承載能力。（2）承臺(tái)埋深及其地面尺寸的初步確定。首先按外荷載，全部由承臺(tái)承擔(dān)時(shí)其極限承載力仍有一定安全儲(chǔ)備的原則，先初步確定承臺(tái)的埋深及其底面尺寸，然后確定減沉設(shè)計(jì)的用樁量,再驗(yàn)算承臺(tái)的初步尺寸，并給予調(diào)整。（3）不同用樁數(shù)量時(shí)樁基沉降計(jì)算。根據(jù)初定的承臺(tái)埋深及其底面尺寸，原定若干種不同的用樁數(shù)量方案，分別計(jì)算相應(yīng)的沉降量，從而得到沉降s與樁數(shù)n的關(guān)系曲線圖，減少沉降樁基礎(chǔ)的樁距一般應(yīng)大于6 d,樁的分布與建

7、筑物豎向荷載相對(duì)應(yīng)。4、減沉設(shè)計(jì)的基本原則（1）設(shè)計(jì)用樁數(shù)量可以根據(jù)沉降控制條件，即允許沉降量計(jì)算確定。根據(jù)沉降s與樁數(shù)n關(guān)系曲線,按建筑物容許沉降量確定樁基實(shí)際所需的用樁數(shù)量。在用樁數(shù)量確定后，再按已經(jīng)選定的樁數(shù)和初步確定的承臺(tái)埋深及底面尺寸計(jì)算其極限荷載，驗(yàn)算安全系數(shù)或調(diào)整承臺(tái)埋深及底面尺寸，以確保合理的安全度。減沉樁基礎(chǔ)樁距較常規(guī)樁筏基礎(chǔ)布樁要大，一般至少大于4倍6倍樁徑，故其介于天然地基淺基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)之間。（2）基礎(chǔ)總安全度不能降低，應(yīng)按樁、土和承臺(tái)共同作用的實(shí)際狀態(tài)來(lái)驗(yàn)算。因而減沉樁基礎(chǔ)也稱之為控制變形疏樁基礎(chǔ)。對(duì)于減沉樁筏基礎(chǔ)的沉降計(jì)算則應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)考慮樁土共同作用。（3）為保證

8、樁、土、和承臺(tái)共同工作，應(yīng)采用摩擦型樁，使樁基產(chǎn)生可以容許的沉降，承臺(tái)不致脫空，在樁基沉降過(guò)程中充分發(fā)揮樁端持力層的抗力。在上部土層為松軟土質(zhì)、次固結(jié)土以及承載力太低土組成時(shí)，樁與樁間土共同作用得不到保證時(shí)，就不能考慮樁與樁間土共同作用，而應(yīng)該按現(xiàn)行樁基設(shè)計(jì)。在共同工作分析中要重視的問(wèn)題是如何根據(jù)共同工作分析的成果優(yōu)化設(shè)計(jì)，而優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵乃是盡量減小沉降差，從而降低筏板內(nèi)力和上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力，減小筏板厚度和配筋,提高樁筏基礎(chǔ)的可靠性。為此，提出變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)的概念和方法。這也是發(fā)展控制變形設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容。三、變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)1、變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)的內(nèi)容對(duì)無(wú)限大地基上的局部區(qū)域，其沉降應(yīng)與該區(qū)域的荷載成正比，而與其剛度成反比。地基局部區(qū)域沉降較大，是該處荷載較大而剛度較小所致。削減該處的荷載或增大該處的剛度就可以減少該處的沉降。高層建筑樁筏基礎(chǔ)的荷載分布是由上部結(jié)構(gòu)確定的。而上部結(jié)構(gòu)由于受到功能的限制，一般很難進(jìn)行調(diào)整。只能調(diào)整基礎(chǔ)的剛度，對(duì)于樁筏基礎(chǔ)，可通過(guò)變化板厚、設(shè)置肋梁,縮小墻距等調(diào)整基礎(chǔ)剛度分布。但費(fèi)用往往很高，因此減少某處的沉降或進(jìn)行調(diào)平設(shè)計(jì)主要是    你可能感興趣的畢業(yè)論文    · 論高