高層建筑基礎(chǔ)工程1-緒論

1、高層建筑基礎(chǔ) 工程1第一節(jié) 高層建筑中基礎(chǔ)工程的地位什么是高層建筑？高層建筑有哪些特點(diǎn)？高層建筑的主要巖土工程問題有哪些？緒 論2國外：美國規(guī)定：高度H25m， 層數(shù)N7；英國：H24.3m；法國：居住建筑：H50m； 其他建筑：H28m；日本：H31m，N8；緒論什么是高層建筑？3國內(nèi)：高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB5004595）規(guī)定： N10居住建筑； H24m公共建筑。緒論什么是高層建筑？4國內(nèi)：鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（JGJ3-91）規(guī)定： N8民用建筑。緒論什么是高層建筑？5國內(nèi)：高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ-2002）總則： “本規(guī)程適用于10層及以上或高度超

2、過28m的非抗震設(shè)計(jì)和設(shè)防烈度為6-9度的抗震設(shè)計(jì)建筑”。緒論什么是高層建筑？6聯(lián)合國科教文組織所屬的世界高層建筑委員會(huì)建議，將高層建筑分為四類：第一類：N916，H50m；第二類：N1725，H75m；第三類：N2640，H100m；第四類：N40，H100m；緒論什么是高層建筑？7高層建筑有哪些特點(diǎn)？緒論8中銀大廈總高： 369m地上： 70層建成于： 1990年 9國際金融中心總高：420m地上： 88層建成于：2003年10中環(huán)廣場(chǎng)總高：374m地上： 78層建成于：1993年1112臺(tái)北101總高：508m地上：101層地下： 5層13全球最高建筑前20位排名 排名 建筑名稱 層數(shù)

3、高度（米） 竣工年份1： 臺(tái)北 臺(tái)北101 101 508 2004 2： 吉隆坡 佩特納斯大廈 88 452 1996 (雙子星) 3： 芝加哥 西爾斯大廈 108 443 1974 4： 上海 金茂大廈 88 421 1998 5： 香港 國際金融中心 88 415 20036 ：廣州 中信廣場(chǎng) 80 391 19977： 深圳 地王大廈 69 384 19968： 紐約 帝國大廈 102 381 1931 9： 香港 中環(huán)廣場(chǎng) 78 374 1992 10： 香港 中國銀行大廈 72 369 1990 11： 杜拜 阿聯(lián)酉首領(lǐng)塔 54 355 2000 12： 高雄 東帝士大廈 85 3

4、47 1997 13： 芝加哥 阿摩珂大廈 83 346 1973 14： 香港 中環(huán)中心 79 346 1998 15： 芝加哥 約翰-漢考克大廈 100 344 1969 16： 杜拜 阿拉伯塔酒店 60 321 1999 17 ：紐約 克萊斯勒大廈 77 319 1930 18： 亞特蘭大 國家銀行廣場(chǎng)大廈 55 312 1992 19： 洛杉磯 第一洲際世界中心 75 310 1990 20： 吉隆坡 電信大廈 55 310 2001 14高層建筑有哪些特點(diǎn)？1.高度高，本身的剛度大；緒論問題：穩(wěn)定性問題（整體傾斜）、沉降差問題15高層建筑有哪些特點(diǎn)？2.質(zhì)量大，即垂直荷載大；總重：數(shù)

5、萬噸數(shù)十萬噸緒論問題：地基承載力問題16高層建筑有哪些特點(diǎn)？3.深度大，常有多層地下部分；緒論問題：降水措施、基坑的支護(hù)防護(hù)措施。17高層建筑有哪些特點(diǎn)？4.環(huán)境效應(yīng)問題；緒論問題：噪聲污染、泥漿護(hù)壁時(shí)的污染；施工完成后的采光問題等。1819高層建筑有哪些特點(diǎn)？5.造價(jià)高，工期長；緒論一般箱形基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)：費(fèi)用：10%20%工期：20%25%樁基：費(fèi)用：20%30%工期：30%40%20地基的選擇問題緒論高層建筑的主要巖土工程問題21高層建筑的主要巖土工程問題緒論比薩斜塔目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m， 塔頂離中心線已達(dá)5.27m，傾斜5.51360：再復(fù)工，至1370年竣工，全

6、塔共8層，高度為55m1272：復(fù)工，經(jīng)6年，至7層，高48m，再停工1178：至4層中，高約29m，因傾斜停工1173：動(dòng)工原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，變形較大。1590: 伽利略在此塔做落體實(shí)驗(yàn) 22高層建筑的主要巖土工程問題緒論比薩斜塔1838-1839：挖環(huán)形基坑卸載1933-1935：基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固1990年1月: 封閉1992年7月：加固塔身，用壓重 法和取土法進(jìn)行地 基處理目 前: 已向游人開放。 處理措施23高層建筑的主要巖土工程問題緒論虎丘塔問題：塔身向東北方向嚴(yán)重傾斜，塔 頂離中心線已達(dá)2.31m，底層 塔身發(fā)生不少裂縫，成為危險(xiǎn) 建

7、筑物而封閉。概況：位于蘇州市虎丘公園山頂，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7層，高47.5m，塔的平面呈八角形。原因：坐落于不均勻粉質(zhì)粘土層上， 產(chǎn)生不均勻沉降。處理：在塔四周建造一圈樁排式地下 連續(xù)墻并對(duì)塔周圍與塔基進(jìn)行 鉆孔注漿和打設(shè)樹根樁加固塔 身，效果良好。242.強(qiáng)度和變形問題緒論高層建筑的主要巖土工程問題強(qiáng)度 地基承載力 豎直承載力 水平承載力變形 地基沉降 （不均勻沉降）25高層建筑的主要巖土工程問題緒論加拿大特朗斯康谷倉 事故：1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822谷物時(shí)，1小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm24小時(shí)傾斜2653西端下沉7.32m 東端上抬1.52m

8、上部鋼混筒倉完好無損概況：長59.4m，寬23.5m，高31.0m，共65個(gè)圓筒倉。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm，埋深3.66m。 1911年動(dòng)工，1913年完工，自重20000T。26高層建筑的主要巖土工程問題緒論加拿大特朗斯康谷倉 處理：事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個(gè)50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉體逐漸糾正過來，其位置比原來降低了米。 原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力應(yīng)用到此谷倉。1952年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)。2653失事后1913.10.1819

9、52.10.5 試驗(yàn)孔填土褐色粉質(zhì)粘土灰色粉質(zhì)粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 試驗(yàn)孔27高層建筑的主要巖土工程問題緒論阪神大地震中地基液化神戶碼頭：地震引起大面積砂土地基液化后產(chǎn)生很大的側(cè)向變形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到嚴(yán)重?fù)p傷 液化：松砂地基在振動(dòng)荷載作用下喪失強(qiáng)度變成流動(dòng)狀態(tài)的一種現(xiàn)象283.基坑開挖與支護(hù)問題緒論高層建筑的主要巖土工程問題29303132334.地基基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)共同作用問題緒論高層建筑的主要巖土工程問題34一、高層建筑基礎(chǔ)工程的特點(diǎn)緒論第二節(jié) 高層建筑基礎(chǔ)工程的特點(diǎn)及類型35緒論工程比較重要且造價(jià)比較高，能否采用經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方

10、案，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和潛力，這需要更準(zhǔn)確可靠和工程地質(zhì)勘察資料和更全面深入的分析比較。對(duì)地基承載力的要求比較高，即除了垂直荷載比較大以外，還要考慮抵抗水平風(fēng)荷載或地震荷載作用以及上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。高層建筑基礎(chǔ)工程的特點(diǎn)36緒論3. 對(duì)地基的不均勻沉降比較敏感，地基的受壓層比較深。需要更準(zhǔn)確的變形指標(biāo)和計(jì)算方法。4. 基礎(chǔ)埋深或要求處理的深度比較大，為防止基坑開挖等對(duì)周圍構(gòu)筑物的不良影響，必須采取嚴(yán)密的防護(hù)措施，這些措施與現(xiàn)有的施工條件、設(shè)備、材料的關(guān)系十分密切。高層建筑基礎(chǔ)工程的特點(diǎn)37緒論交梁式條形基礎(chǔ) 又稱十字交叉條形基礎(chǔ) 。 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 圖1十字交叉條形基礎(chǔ) 38緒論2

11、.筏板基礎(chǔ) 又分為： 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 平板式筏板基礎(chǔ) 墩板式筏板基礎(chǔ) 局部加厚筏板基礎(chǔ) 加厚板肋帶筏板基礎(chǔ) 39緒論平板式筏板基礎(chǔ) 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 注：板厚一般為1.02.5m 40緒論局部加厚筏板基礎(chǔ) 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 41緒論墩板式筏板基礎(chǔ) 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 42緒論加厚板肋帶筏板基礎(chǔ) 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 43緒論筏板基礎(chǔ)適用范圍： 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 常用于1520層高層建筑 ，若地基較好，可適當(dāng)增加層數(shù)。44緒論3.箱形基礎(chǔ) 組成： 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 鋼筋混凝土底板 頂板 縱橫交錯(cuò)的隔墻 45緒論箱形基礎(chǔ)高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 46緒論箱形基礎(chǔ)

12、特點(diǎn)： 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 自身剛度大，可減少不均勻沉降； 地下空間可作為地下室； 大部分為補(bǔ)償式基礎(chǔ)，即使建筑物重量約等于由建筑位置移去的土總重（包括地下水位中的水重）。為什麼？ 47緒論箱形基礎(chǔ)高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 48緒論補(bǔ)償式基礎(chǔ) ： 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 全補(bǔ)償式基礎(chǔ) 實(shí)際壓力等于水土合重欠補(bǔ)償式基礎(chǔ)（部分補(bǔ)償式基礎(chǔ)），實(shí)際壓力大于水土合重49緒論3.樁基礎(chǔ) 特點(diǎn)： 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 承載能力大； 能抵御復(fù)雜荷載； 適應(yīng)各種地質(zhì)條件，尤其是軟弱地基上的高層。 50緒論樁基礎(chǔ) 形式： 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 按工藝及材料來分： 預(yù)制鋼筋混凝土樁； 灌注樁； 鋼管樁。 51

13、緒論樁基礎(chǔ) 形式： 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 據(jù)傳力及作用性質(zhì)分來分： 端承樁 ； 摩擦樁 。52緒論樁基礎(chǔ)高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 53緒論高層建筑基礎(chǔ)發(fā)展趨勢(shì)：正從單一型向復(fù)合型轉(zhuǎn)變。 發(fā)展過程比如： 樁筏基礎(chǔ) ； 樁箱基礎(chǔ)等； 高層建筑基礎(chǔ)工程的類型 54一、上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)和地基共同作用的概念緒論第三節(jié) 高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法的進(jìn)展 55緒論 三者工作性狀（變形或應(yīng)力）不僅取決于荷載大小和分布，更取決于三者抵抗度形的總剛度及相互關(guān)系。56緒論 共同作用分析：即把三者看作整體，彼此協(xié)調(diào)，滿足變形協(xié)調(diào)的條件下的整個(gè)系統(tǒng)的變形和內(nèi)力。 問題：高度超靜定，只有借助電子計(jì)算機(jī)才可以實(shí)現(xiàn) 57緒論分為三個(gè)

14、發(fā)展階段：1.不考慮共同作用階段 ；2.基礎(chǔ)與地基兩者共同作用階段；3.上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基三者共同作用階段。 二、發(fā)展過程58緒論1.不考慮共同作用階段 發(fā)展過程方法 ： 結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法 5960緒論 不考慮共同作用階段 發(fā)展過程61緒論2.基礎(chǔ)與地基兩者共同作用階段 發(fā)展過程方法 ： 先不考慮上部結(jié)構(gòu)，求出樁底固端力。在基礎(chǔ)與地基土間位移連續(xù)與協(xié)調(diào)，使基底與地基兩者共同作用。 62緒論基礎(chǔ)與地基兩者共同作用階段 發(fā)展過程地基模型 ： 彈性模型； 彈塑性模型；63緒論基礎(chǔ)與地基兩者共同作用階段 發(fā)展過程彈性模型： 為經(jīng)典土力學(xué)使用。如：文克爾模型、半無限彈性體模型 ；彈塑性模型： 為近代土力學(xué)使用（高等土力學(xué)）。如：鄧肯張、建橋模型等。 可查閱陳宗基，殷宗則、龔曉南等編寫的文獻(xiàn)。 64土的本構(gòu)關(guān)系 65緒論基礎(chǔ)與地基兩者共同作用階段 發(fā)展過程代表： 彈塑性地基上的梁和板理論 筏基的計(jì)算理論 箱基的計(jì)算理論 66緒論3.上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基三者共同作用階段 發(fā)展過程基本假定 ： 三者連接界面變形是協(xié)調(diào)的。 67緒論3.上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與