高层建筑地基基础概念设计的思考

基于高层建筑箱、筏、桩筏基础变形、反力等实测资料的分析指出,按传统理念设计的箱基、筏基、桩筏基础有两个缺陷:一是呈现明显的碟形沉降引起上部结构的较大次应力;二是基底马鞍形反力分布导致基础板或承台冲剪力和弯矩显著增大。为使差异沉降和箱、筏承台的内力减至最小并改善上部结构受力性状,提出变刚度调平概念设计。对于框筒、框剪结构,应强化核心筒区的桩土刚度(调整桩长、桩径或桩数),相对弱化外围刚度;对于主裙连体建筑,应强化主体,弱化裙房(采用天然地基、复合地基和疏短桩基);对于箱、筏基础,可局部强化核心筒区(采用桩基或刚性桩复合地基)。对于上述变刚度调平概念设计,进行上部结构—基础—桩—土共同作用分析,进一步优化布桩和承台配筋。通过大比例现场模型试验对上述优化设计理念进行了验证,并应用于10余项工程,取得了良好的技术经济效果。     

复合地基变刚度调平设计研究

基于数值模拟,对比分析了6种变刚度复合地基模型的不均匀沉降、桩顶反力、土反力、筏板内力;比较了变桩长、变桩径和变桩间距等方法实现复合地基变刚度调平的效果,并进行优化布桩分析.研究表明:基础差异沉降随荷载的增加先增大后减小;变桩长、变桩距相结合的方案有利于改善筏板的内力状况,降低筏板的弯矩,减小不均匀沉降,为最理想的调平方案.     

高层建筑桩基变刚度调平优化分析

我国经济的大力发展使得高层建筑的工程量正在逐年加大,但是,我国高层建筑当中很大部分的上部结构为框剪、框筒结构,其刚度相对较弱、荷载不均,整个高层建筑的基础多采用桩筏、桩箱的类型进行基础施工,建成后很容易出现碟形沉降,而高层建筑的桩基变刚度调平优化是一种非常有效的基础优化形式,现阶段传统设计多采用均匀布桩的方式,这种情况下碟形差异沉降较为明显,容易引发上部结构出现开裂,影响正常使用。针对这种情况的存在,通过调整桩基的布置情况,减小筏板的内力,使其趋向最小化。现阶段我国的变刚度群桩试验相关监测,对已经有的工程沉降很少有偏长期性的观测,此部分群桩的变刚度调平可以通过一系列技术处理进行,调整各分部的相对刚度,优化沉降等值线,以便提高经济效益。本文就高层建筑桩基变刚度调平优化进行分析。     

变刚度调平布桩模式下筏底地基土承载性状研究

针对桩基变刚度调平设计方法进行了现场大型模型试验和具体工程实测跟踪分析,测量了变刚度调平布桩模式下筏底地基土反力,对比模型试验和工程实测结果分析了不同荷载级别下桩土荷载传递特性和桩土荷载分担比规律。按变刚度调平原则进行设计的桩筏基础,主楼荷载向两侧裙房传递的范围约为裙房1.25跨左右,荷载扩散强度随裙房层数增多而增大。筏板边缘与中心点处土反力比值在1.89~1.23之间。相当于工作荷载时,筏板下地基土约分担总荷载的37.5%,并随荷载增大而提高。这说明变刚度调平设计将核心筒外围设计为复合桩基既合理又能有效地发挥桩和承台的承载作用,减小用桩量,还可最大限度减小差异沉降。     

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。     

移动硅谷创新中心三期基础变刚度调平设计

介绍了北京移动硅谷创新中心三期大底盘多塔楼结构的基础设计遥根据各塔楼基底压力和地质情况袁分别采用天然地基和CFG桩复合地基遥在塔楼CFG桩复合地基设计时袁引入桩基规范中基础变刚度调平的设计理念院强化塔楼筒体下地基土支承刚度袁相对弱化塔楼框架区地基刚度遥实测数据表明袁基础变刚度调平设计在提高地基承载力的同时袁又减小了差异沉降尧底板内力和上部结构次内力袁达到了节省造价的预期遥     

天津汇金中心基桩测试数据与基础沉降数据分析

天津汇金中心由超高层塔楼及附属裙房组成,采用变刚度调平桩筏基础设计,主塔楼及部分裙房南侧紧邻地铁深基坑。通过分析工程检验桩数据、对比上部结构-基础-地基共同作用的沉降变形数值计算结果和实测结果以及对地铁深基坑与主塔楼的相互影响的数值分析,证明了变刚度调平桩筏基础设计的合理性以及采用有限元计算软件Zsoil进行上部结构-基础-桩-土共同工作的数值计算分析的可靠性。     

土岩组合地基变刚度调平设计新方法

使用plaxis有限元软件对土岩组合地基上设置变形调节器的桩筏基础进行了三维模拟,分析其优化调平效果。结果表明：桩基及变形调节器联合变刚度设置可以显著减小基础的差异沉降,降低基础不均匀沉降导致的筏板内力,同时充分发挥了筏板下地基土的承载能力,实现了优化调平设计。     

上部结构刚度对桩基承台加防水板的影响

基于弹性理论和变形协调关系推导了桩基承台加防水板时的桩土应力估算公式,采用ABAQUS建立了上部结构-桩基承台加防水板-地基共同作用模型和仅考虑桩基承台加防水板-地基共同作用模型,对比分析了上部结构刚度对地基反力、桩顶反力、基础底板内力与变形的影响,计算了不同位置处桩顶实际反力与设计反力的比值。利用"生死单元"技术模拟施工过程,研究了荷载分配比、单位荷载差异沉降、底板弯矩等随施工层数的变化规律。结果表明:荷载分配与桩-土刚度比、持力层硬度、柱距、防水板厚度等因素有关;防水板底土能承担20%左右的上部结构荷载,考虑上部结构刚度后板底反力分布更加均匀,防水板的"架越作用"不明显,角桩和边桩增荷而中部桩卸荷,基础底板差异沉降显著减小,承台最大弯矩截面由墙边处变为跨中处;逐层施工中桩分担的荷载逐渐增加,而防水板底土和承台底土分担的荷载逐渐减小,并且这种增加或减小的趋势逐渐减缓;上部结构刚度约束基础差异沉降的能力是有限的,考虑逐层施工后承台最大弯矩增加,防水板柱下板带最大弯矩减小,跨中板带弯矩始终很小且几乎无变化。     

上海地区某高层建筑桩基设计研究

以上海地区某高层建筑桩基设计为背景,首先介绍了桩基选型、持力层、地下水位高度、桩端后注浆的确定过程.其次通过假定初始桩刚度,迭代计算确定设计桩刚度,结果表明,桩基沉降和筏板内力与初始桩刚度相比均有较大的不同.进行了桩基变刚度调平设计,可以减小差异沉降、筏板内力和上部结构次应力.比选了抗浮工况下3种桩基布置方案,选择了柱...     

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。     

超大主裙连体结构基础设计的变刚度调平

以苏州中心广场项目为例,阐述了桩基础变刚度调平在超长超宽主裙楼连体结构桩筏基础设计中的应用。考虑了土层分布以及上部结构刚度对地基和基础的影响;通过调整桩径、桩距、桩端持力层、各区域基础底板厚度等方式改变了基桩的支承刚度分布;在降低基础沉降差异、减少筏板开裂的同时,降低了工程造价。     

协同作用分析在大体量改扩建工程中的应用

沉降计算是地基基础工程中的三大难题之一,特别是大体量桩筏基础及桩基础等深基础与上部结构协同作用下的沉降计算。本文以规模较大、桩筏基础、相邻基础的影响较大、荷载分布严重不均匀、对基础变形控制要求十分严格的某改扩建工程为例,采用上部结构—地基—桩筏基础的协同作用分析方法对基础沉降和差异沉降进行了研究,采用变刚度调平设计方法对桩筏基础设计进行了优化。通过实测沉降数据和单桩压桩试验数据证明计算结果是符合实际的。     

可控刚度桩筏基础变刚度调平的工程实践

基底下的地基土支承刚度不均匀导致的建筑基础差异沉降问题在中软土及土岩溶组合地区较为突出,因此,减少其差异沉降是高层建筑桩筏基础设计中的关键点。本文介绍的典型工程采用以天然地基为主、部分区域内采用桩顶设置刚度调节装置的人工挖孔桩的变刚度调平设计方法,在解决因地基土差异沉降过大引起的差异沉降问题的同时,还充分利用了良好的天然地基承载力,取得了良好的经济效益和社会效益。通过现场测试数据与结果进行对比分析,验证可控刚度桩筏基础应用于该项目的合理性与可靠性。现场实测结果显示,本工程D区域采用可控刚度桩筏基础后,建筑物总沉降和差异沉降均满足设计要求,地基土分担了上部结构65%的荷载,充分发挥了地基土体承载力。设计思路及相关经验可供类似工程借鉴与参考。     

"承台效应"的研究及典型工程事故浅析

针对当前设计中忽视、甚至于不考虑地基土承载的保守、传统的设计理念,和对当前现有的考虑地基土承载的代表性结论和现场实测、模型试验结果的综述,并通过对按变刚度调平概念设计进行布桩的大型模型试验筏底土反力结果的分析,初步总结了变刚度调平后筏底地基土反力的分布情况。并介绍了《建筑桩基技术规范》(征求意见稿)中关于“承台效应”的提法和考虑地基承载简化计算的修订情况。最后,通过典型的工程事故分析说明了忽视“承台效应”所引发的严重后果。     

变刚度桩筏基础变形特性试验研究

分别以天然地基筏板和4组变刚度桩筏基础模型对比试验为基础,分析基桩平面布置、几何尺寸与基础沉降的关系,从而为桩筏基础变刚度调平概念设计提供试验依据。试验研究表明：与上部结构共同作用的桩筏基础,总体上其沉降分布表现为中心区域沉降较大而边角位置沉降较小;筏下均匀布桩较之天然地基,基础沉降量的最大值大约减少70%;基础中心区域桩长增加1倍或者桩数增加1／3,沉降量的最大值约减少50%;上部结构与核心筒下局部加大基桩几何尺寸和适当增加桩数能够有效地减少沉降量的最大值以及沉降差,从而达到调平的效果;筏下布桩有助于减少基础周边的地表沉降,可使其影响局限于1／4基础宽度范围之内。图11表3参12     

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。     

基于共同作用的桩筏基础分析及设计

以宏达国际酒店高层建筑桩筏基础为工程背景,采用Poulos位移解计算桩土刚度,Reissner厚板理论分析桩基筏板,并利用该方法对桩筏体系的总体沉降、差异沉降、桩顶反力、筏板内力等结果进行了计算.此法较现有的桩基设计规范中基于筏板绝对刚性假定的计算具有一定的优越性.通过分析计算结果总结变化规律,认为荷载密度对此类基础的局部沉降、桩顶反力影响较大.分析结果能够为高层桩筏基础工程的设计提供有益参考.     

高层建筑桩筏基础优化设计的新思路

结合最新的设计理念，从减沉设计与变刚度调平设计两方面探讨桩筏基础的优化设计。工程实例证明：以沉降控制为原则的减沉设计与变刚度调平设计的思路是正确的，并在实际工程中取得了良好的经济效益。     

基于Mindlin解的转炉桩筏基础设计

以某炼钢厂房的桩筏基础设计为工程背景,采用Mindlin和Boussinesq弹性理论计算桩土刚度,Reissner厚板理论分析桩基筏板,并利用该方法对转炉桩基础和厂房柱基础共同组成桩筏体系的总体沉降、差异沉降、桩顶反力、筏板内力等结果进行了计算。此法较现有的桩基设计规范中基于筏板绝对刚性假定的计算方法有一定的优越性。通过分析计算结果总结变化规律,发现荷载密度对此类基础的局部沉降、桩顶反力影响较大。