超高层建筑桩筏基础中桩顶反力时变效应分析

超高层建筑地基-基础-上部结构共同作用体系中,材料、结构及荷载均具有时变性。随着超高层建筑的大量兴建及共同作用研究的不断深入,考虑时间效应的共同作用研究逐渐受到学术界及工程界的重视,并逐步应用到工程实践中。基于地基沉降及上部结构的时变性规律,以时间切片的方法综合考虑时变作用的耦合效应,分析得到超高层建筑共同作用结构系统中桩顶反力的分布及变化情况,同时对水浮力的取值问题进行了讨论。分析结果表明,桩筏基础是弹性体,并验证了变刚度调平设计的正确性与合理性;同时,对于软土地区超高层建筑,地下水浮力不可忽略。     

竖向荷载作用下地基弹簧刚度对超高层建筑桩筏基础筏板的影响

采用将超高层建筑桩筏基础中桩对筏板的作用等效为作用在桩顶处的竖向点弹簧的简化的共同作用分析方法,分析在竖向荷载作用下考虑整体上部结构刚度时不同的弹簧刚度取值对某超高层结构基础筏板的弯矩、变形及桩顶反力的影响.首先,采用共同作用迭代法进行弹簧刚度分布及取值的计算;然后,选取五组近似的弹簧刚度分布;最后,计算五组弹簧刚度取...     

框架结构-筏板基础-地基共同作用的力学特性

通过ANSYS模拟了框架结构-筏板基础-地基的共同作用情况,建立了三者的变形协调方程,分析了考虑共同作用对结构内力、筏板及地基沉降的影响规律,得出了考虑共同作用时,上部结构端柱呈现出最大加载、柱底弯矩成倍增长,而筏板基础和地基的应力和沉降都明显减小的结论。     

控制超高层建筑桩筏基础筏板弯矩的方法

为保证超高层建筑桩筏基础的筏板弯矩设计能够控制在安全范围内,采用相对弯曲计算筏板弯矩法(简称反算弯矩法)与共同作用理论的解析-数值解混合法(简称共同作用混合法)分别对金茂大厦、上海环球金融中心两个实例进行分析。根据共同作用混合法计算上海中心大厦的地基变形,用以计算相对弯曲,求得相应弯矩,同时,分别采用共同作用混合法和共同作用数值解-迭代法(简称共同作用迭代法)计算上海中心大厦筏板弯矩并进行比较。利用上述计算的结果,分析上海中心大厦的筏板弯矩,确定控制其筏板弯矩的安全范围。     

软黏土地基沉降的时变效应对超高层建筑结构内力的影响

软黏土地基沉降具有时变性,其规律被广泛认知。随着超高层建筑的大量兴建,工程师对超高层建筑与地基基础共同作用问题越来越重视。从地基沉降的时变性出发,综合考虑地基沉降的时变效应与地基-基础-上部结构共同作用的耦合问题,以时间切片的形式进行共同作用分析,提出了考虑地基沉降时变效应的共同作用计算方法,经初步分析得到地基沉降的时变效应对超高层建筑结构关键构件内力的影响。对软土地基上高500 m的超高层结构的分析结果表明,地基沉降的时变效应对上部结构的影响仅限于中低层区;其对巨柱、核心筒轴力的影响较小,轴力最大增、减幅值仅约为5%,在工程实践中可以忽略不计;但其对伸臂构件的影响较大,尤其是斜腹杆最为明显,其内力最大增幅可达200%,在工程实践中应给予重视。     

上部结构、筏板基础和地基共同作用的有限元分析

考虑上部结构、筏板基础和地基的共同作用,运用ANSYS有限元计算方法,通过上部结构、筏板基础和地基之间在连接点处的静力平衡和变形协调条件,分析了上部结构对筏板基础变形、内力影响以及筏板基础对上部结构变形、内力的影响,探讨了共同作用的影响规律。计算结果表明,考虑共同作用时,上部结构承担了部分筏板基础荷载,使筏板基础内力、变形减小;考虑筏板基础的刚度时,由于整体弯曲的作用,使上部结构的应力产生重分布,梁产生了附加弯曲应力,增大了上部结构的内力,因此在工程设计中应考虑共同作用的影响,使工程更安全、更经济。     

CFG桩复合地基与钢筋混凝土筏板基础设计

对于高层建筑钢筋混凝土筏板基础设计,通常将弹性地基梁法的计算结果与简化的倒楼盖法计算结果相比较,采用综合取值的设计方法,其核心就是如何提高地基变形计算的精确性。通过对上部结构-筏板基础与地基的共同作用概念及机理的论述和探讨,并在已有实测结果统计分析的基础上,分别对高层建筑CFG桩复合地基和筏板基础的受力和变形原理进行分析,提出CFG桩复合地基与筏板基础设计时,按现有CFG桩复合地基变形计算理论并考虑上部结构-筏板基础-地基共同作用和土层厚度分布影响的CFG桩复合地基变形计算的改进方法。采用该改进方法对某实际工程的CFG桩复合地基变形进行了计算,其计算结果与该工程沉降观测值大小及其分布规律基本一致。     

超高层建筑共同分析中时变耦合对结构周期的影响

超高层建筑共同作用系统的时变作用是相互耦合的,其计算是一个相互迭代,直至收敛的复杂过程。该问题主要涉及三部分内容,即地基基础沉降变形的时变性规律、上部结构的时变性规律和共同作用理论。另一方面,结构自振周期作为超高层建筑结构分析与设计的重要基本参数,其值不宜过短,也不宜过长,且需严格控制前三阶振型周期的比例。从地基沉降的时变性规律及上部结构的时变性规律出发,以时间切片的形式进行共同作用分析,综合考虑时变作用的耦合效应,采用共同作用时变效应分析方法,初步分析得到超高层建筑共同作用系统的时变性对结构周期的影响。分析结果表明:超高层建筑共同作用系统的时变性对结构前两阶振型的周期影响较大,与传统计算方法相比,周期会拉长1.25~1.4倍,这对于风、地震等水平荷载的影响较大,在工程实践中应引起重视。     

超高层筒中筒结构桩筏基础共同作用现场实测与数值分析

通过对陕西省邮政电信网管中心大楼桩筏基础的沉降观测及反力的部分现场实测结果的分析,利用大型有限元软件ANSYS ,地基土采用弹塑性本构关系,筏板采用中厚板理论,建立了超高层筒中筒结构、桩筏基础和地基土的三维有限元模型,进行了三者在竖向荷载作用下共同作用的非线性数值分析,对黄土地区超高层建筑桩筏基础的沉降、受力和桩土分担比进行了探讨。分析表明:基础沉降、桩土荷载分担比等实测结果与数值分析吻合较好,在黄土地区建设超高层建筑采用超长灌注桩对于减小基础沉降有显著效果;筒体结构对基础刚度贡献的影响范围约为8层;筏板内力分布复杂,与上部结构形式和布桩方式等因素密切相关,且筏板悬挑端部弯矩很大。     

超高层大跨度预应力转换筏板-桩基础设计与研究

国内城市地铁建设已进入快速发展阶段,地铁上盖物业开发项目日益增多。超高层建筑基础区域位于地铁区间上部,为尽量减少地铁与上部建筑的相互影响,上部建筑的基础与地铁结构完全脱开,从而使上部建筑在基础底板处形成大跨度转换结构,且由于建筑和地铁结构的限制,使得大跨度基础转换结构的高度受到较大限制,为此,需采用新型的超高层基础形式,并考虑该基础对地铁结构的影响。介绍了武汉轨道交通某地铁上盖超高层建筑新型基础结构的设计。该基础采用大跨度预应力转换筏板+钻孔灌注后压浆桩基础,采用理论分析和现场检测相结合的方法,充分考虑了桩-筏板-土共同作用,并通过施工模拟分析,考虑上部结构对基础的影响,并进行施工过程中预应力筏板内力和变形、桩顶内力和沉降、桩间土反力的实时检测和研究工作,以期验证和确保基础及结构安全,进一步明确预应力筏板-桩-土共同作用的机理和相关参数,为类似工程设计提供参考。     

超高层框-筒结构施工过程的数值模拟

采用有限元程序ANSYS,建立超高层钢框架-核心筒结构的上部结构与地基基础共同作用的整体三维模型,利用ANSYS程序中生死单元技术,模拟分析上部结构逐层施工的过程,研究施工过程中筏板基础的沉降、内力及基底反力的变化规律,并分析了上部结构刚度对筏板基础受力及沉降的影响。考虑上部结构共同作用时,筏板基础的弯矩和差异沉降都将减小,有利于筏板基础受力。     

上部结构-筏板-地基相互作用的有限元分析

重点研究了空间框架-筏板-地基共同作用时上部框架及筏板基础的受力和变形性能,选用合适的三维空间计算模型,应用有限元仿真软件ANSYS程序对所建立的模型进行分析。设置不同刚度的三种地基模型,探讨其变化对上部框架及筏板基础的影响。计算结果表明：不同刚度的地基作用对上部框架及筏板的沉降差影响并不大,但是对筏板的沉降影响大,内部应力也将会发生重新分布。同时得出地基土应力变化特征,对结构设计的安全性及经济性提供依据。     

跨越地铁高层建筑桩筏基础数值模拟研究

基于某跨越地铁高层建筑的设计实践,利用ABAQUS建立剪力墙与桩筏基础和地基共同作用的三维有限元数值模型,研究了跨越地铁隧道的桩筏基础受力和变形性状,并分析了上部结构刚度、逐层施工、地铁隧道跨度、跨越地铁隧道方式等因素对其影响。结果表明,上部为剪力墙结构的高层建筑,考虑上部结构刚度作用可显著减小筏板的差异沉降和弯矩。当上部结构刚度达到一定程度后,其对筏板差异沉降和弯矩的调节能力减弱,表现出上部结构刚度贡献的有限性。随着地铁隧道跨度的增加,筏板最大沉降、差异沉降和弯矩都增大。桩筏基础以筏板对角线与地铁隧道中心线重合的方式跨越地铁隧道对筏板的内力和变形影响最小。桩顶反力数值计算结果与实测数据较为吻合。     

桩筏基础中筏板分担荷载作用及影响因素分析

针对高层建筑桩筏基础设计中,一般不考虑筏板分担荷载作用的设计方法,从桩筏基础支承体系的受力和变形问题入手,在参考国内外有关资料以及工程实例分析计算的基础上,通过对桩筏基础中筏板的分担荷载作用分析,由筏板分担作用的时效性引出随着上部结构的建造而逐渐变化的筏底土反力分布规律;通过对筏板分担荷载作用的影响因素分析,提出桩筏基础中筏板分担作用涉及上部结构与地基基础的复杂共同作用全过程.筏板的分担作用不可忽视,在建筑物建造的全过程发生变化.并提出合理的结构设计计算应定量考虑桩筏共同作用的计算方法及建议.     

筏板基础的优化设计

筏板基础具有整体性好、承载力高、结构布置灵活等优点,广泛用作高层建筑及超高层建筑的基础[1].通过对实际工程的处理,主要针对以下几个方面进行分析:(1)筏板基础在柱作用下的抗冲切问题和在核心筒下的抗剪、抗冲切问题;(2)筏板基础在进行地基承载力验算时基底是否可以考虑地下水浮力的影响;(3)带裙房的高层建筑筏板基础埋深d的确定;(4)筏板基础差异沉降的简化计算.最后,得出几点关于筏板基础优化设计的方法,可供结构设计时参考.     

黄土地基超高层桩筏基础变刚度调平设计

西安飞机公司运营及研发设计中心为黄土地基上的大底盘超高层建筑,塔楼、裙房和地下室连为一体不设缝。针对工程土质地基、摩擦桩型、超高层带裙房等特点,桩筏基础设计时采用以控制沉降变形为目的、以共同工作分析为手段的变刚度调平设计方法,使反力与荷载分布相协调,有效地减小基础沉降差、降低筏板内力及上部结构次应力、减小筏板厚度及配筋;采用合理的基床刚度系数,使变形计算结果接近工程实际;钻孔灌注桩采用后注浆工艺,有利于提高单桩承载力及控制沉降。     

超深层岩溶地基上桩筏基础选型及工作性状数值分析

结合无锡世贸中心项目,对超深层岩溶桩筏基础选型进行讨论,同时利用ABAQUS对岩溶基础上桩筏基础共同作用进行数值模拟分析,地基土采用弹塑性模型,上部结构与桩筏基础采用弹性模型,对三者在竖向荷载条件下的共同作用进行非线性分析,并结合现场实测数据对岩溶基础上超高层结构桩筏基础工作性状进行研究。分析表明:桩筏基础采用摩擦桩与溶洞灌浆相结合方法处理超深层岩溶地基具有可行性;筏板内力分布及沉降的数值分析结果与实测值相吻合;采用超长摩擦桩可减轻上部结构对深层溶洞的影响;筏板内力分布与上部结构和布桩方式有关。     

中国尊大厦桩筏协同作用计算与设计分析

梳理总结了北京中国尊超高层建筑桩筏基础设计创新的技术思路和设计成果,应用土与结构相互作用原理,将主塔楼与其相邻裙房作为一个整体进行研究与分析,遵循差异沉降控制与协调的设计准则,设计过程中桩筏协同作用的三维数值分析与桩基础设计密切结合。通过试验桩载荷试验研究超长钻孔灌注桩的荷载传递规律、荷载-沉降的工程性状、侧阻力变化特征,考虑桩筏协同作用按变形控制条件合理选择桩端持力层,优化设计桩长、桩径和桩间距,桩基础结构设计计算考虑上部结构、筏板基础和地基(桩与土)共同作用分析。岩土工程师与结构工程师通力协作的团队工作完成了桩筏基础设计优化,超高层主塔楼与裙房之间不再设置沉降后浇带,实现了桩筏设计的创新。     

关于整体大面积筏板基础设计的若干讨论

对目前整体大面积筏板基础设计中实际存在的问题展开论述,主要涉及地基压缩层计算深度、上部结构荷载重分配、上部结构布置原则、筏板基础弯矩的影响因素和计算控制条件。同时指出筏板基础和常规上部结构在极限状态设计过程中的区别和应重点考虑的因素。     

高层建筑桩筏基础整体弯矩确定的新方法

目前高层建筑桩筏基础筏板整体弯矩的计算方法主要是采用条带法按梁或弹性地基梁理论处理,这种方法在理论上不甚合理,计算得到的整体弯矩往往过大。本文根据已得到的软土地基桩筏基础的共同作用下桩筏基础筏板整体弯曲计算方法,提出高层建筑桩筏基础筏板整体弯矩的计算方法,与实测结果比较符合。该法方便简单,适宜用于实际工程的设计计算.