高层建筑桩筏基础优化设计

有些高层建筑使用桩筏基础,桩筏的设计是否合理,会影响高层建筑的稳定性和使用寿命,因此设计人员应结合实际需求进行桩筏基础的研究工作.结合实例对如何进行优化展开了研究,从选型、数学模型建立,探索桩筏基础的优化思路.希望通过研究,能够帮助技术人员深化对优化设计的认识,提升高层建筑桩筏基础的优化水平.     

桩筏基础数值分析与优化设计研究

 在软土地区, 高层建筑尤其是超高层建筑多采用桩筏基础。由于对桩筏基础中桩2土2筏如何共同作用的认识不同, 导致桩筏基础设计的差异。在充分认清桩筏基础桩2土2筏共同作用的承载机理的基础上, 寻求经济合理安全的桩筏基础设计方法, 是一个具有理论和实践意义的课题。在比较全面地把握桩筏基础实验研究、桩筏基础数值分析和桩筏基础优化设计的历史与现状的基础上, 开展了这一课题的研究工作。内容包括桩筏基础三维弹塑性有限元程序的研制、桩筏基础承载性能的计算分析和桩筏基础优化设计的系统模拟法研究。采用有限元模拟桩筏基础高应变的近场区, 无限元模拟桩筏基础的远场区, 在结构与土体界面上引入接触面模型, 由此建立起桩筏基础三维有限元计算模型并编制计算程序。借助桩筏基础三维弹塑性有限元计算程序, 计算分析了桩筏基础承载性能, 重点考察了荷载水平、桩土模量比、承台厚度、桩长、桩径、桩距、桩不同布置方式等因素的影响, 得到了一些有益的结论。在桩筏基础实验结果与桩筏基础承载性能的计算分析结论的基础上, 提出了桩筏基础优化设计的系统模拟法。该方法与众不同之处在于: (1) 采用正交设计法优化模拟方案, 减少模拟输入的方案数目; (2) 应用定性模型与定量模型相结合的多目标决策技术, 确定桩筏基础优化设计的满意解。简单算例表明, 该方法简单可行。最后, 对所研究的工作进行总结, 并提出了有待进一步研究的问题。     

炼钢转炉桩筏基础优化设计及分析

以炼钢厂房的转炉桩筏基础设计为工程背景,采用Poulos解分析桩土刚度,厚板理论分析筏板,计算得到桩筏基础的总体沉降、差异沉降、桩顶反力、筏板内力等结果。在准确分析的前提下,对桩数、筏板厚度进行优化,板厚由3 m优化为2.3 m,同时减少6根桩,节省造价18.36%,且优化结果能够满足规范的要求。本工程转炉设备已安全投产,优化设计取得了良好经济效益。     

上部结构与桩筏基础共同作用的非线性分析

通过对上部结构与桩筏基础的共同作用进行非线性分析,可以来优化基础设计。本文建立了一种上部结构与桩筏基础共同作用的非线性分析方法,编制了分析程序。通过实例分析,研究其工作机理,探讨其合理的布桩方式和优化设计方法。     

关于高层建筑桩筏基础设计

随着近年来城市经济的快速发展,高层及超高层建筑与日俱增,桩筏基础以其明显的优点被广泛用作高层建筑的基础结构,是高层建筑采用较多的一种基础形式。桩筏基础的优化设计首先是进行桩型的优选,桩型的合理设计是高层建筑桩筏基础桩型设计的重要部分。本文对高层建筑桩筏基础桩型设计进行了探讨。     

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。     

高层建筑桩筏基础筏板内力的现场实测与分析

筏板设计参数选择是高层建筑桩筏基础优化设计中的一个难题 ,为了解筏板的实际受力状况 ,对黄土地区某高层建筑———陕西省邮政电信网管中心大楼工程的桩筏基础进行了原位测试 ,分析了筏板从开始浇注混凝土至结构封顶应力变化的全过程 ,得到了筏板中轴线上的应力分布、沉降分布及桩顶反力和土反力的分布 ,为筏板优化设计提供了资料。     

桩筏基础设计方案优化若干问题

从优化设计的角度出发,探讨了桩筏基础的设计思路、布桩方式、桩土共同作用等一系列问题,得到了一些有益的结论.还提出了一些对设计进行优化的思路和具体方法供读者参考.     

大底盘结构的桩筏优化研究

通过对大底盘、多塔楼大跨度框架建筑的桩筏基础设计的探讨,进行计算研究,提出改善大底盘受力情况的优化设计方法。针对该类结构的特点,采用简化分析的方法优化布桩和底板配筋。这对该类桩筏基础的研究和工程设计有很好的指导意义。     

桩筏基础筏板厚度优化设计分析

为推动建筑工程的发展,应加强对施工技术的分析,结合施工基础的相关建设,应满足建筑物高层建筑的需要,其中桩筏基础得到进一步控制。针对桩筏基础施工,应结合建筑物的高层要求,进行全面分析,科学设计筏板厚度,是保证桩筏基础稳定运行的前提和基础。本文对桩筏基础筏板厚度优化设计进行探讨,以实现对桩筏基础的全面认识,结合筏板厚度的具体要求,科学设计,以确保桩筏基础在建筑工程中的稳定运用。     

带裙房的高层建筑基础的优化设计

本文在高层建筑的上部结构与地基基础共同作用分析的基础上,研究了带裙房的高层建筑的桩箱(筏)基础的优化设计原则、方向和计算方法.并用工程实例,验证带裙房高层建筑的桩箱(筏)基础优化设计,不仅能改善基础受力状况,而且具有较大的经济效益.     

桩筏基础分析方法与优化设计对策

桩筏基础设计的关键在于确定桩筏的荷载分担比及桩对减小沉降的作用。对国内外有关桩筏基础设计方面的资料进行了分析,针对高层建筑常见的两种荷载形式,提出了在筏板中布置长桩,沿筏板边缘布置短桩的桩群布设方式。依据对桩筏基础设计参数的研究成果,给出桩筏基础优化步骤和算例的验证情况。     

Innovative piled raft foundations design using artificial neural network

Studying the piled raft behavior has been the subject of many types of research in the field of geotechnical engineering. Several studies have been conducted to understand the behavior of these types of foundations, which are often used for uniform loading on the raft and piles with the same length, while generally the transition load from the upper structure to the foundation is non-uniform and the choice of uniform length for piles in the above model will not be optimally economic and practical. The most common method in identifying the behavior of piled rafts is the use of theoretical relationships and software analyses. More precise identification of this type of foundation behavior can be very difficult due to several influential parameters and interaction of set behavior, and it will be done by doing time-consuming computer analyses or costly full-scale physical modeling. In the meantime, the technique of artificial neural networks can be used to achieve this goal with minimum time consumption, in which data from physical and numerical modeling can be used for network learning. One of the advantages of this method is the speed and simplicity of using it. In this paper, a model is presented based on multi-layer perceptron artificial neural network. In this model pile diameter, pile length, and pile spacing is considered as an input parameter that can be used to estimate maximum settlement, maximum differential settlement, and maximum raft moment. By this model, we can create an extensive domain of results for optimum system selection in the desired piled raft foundation. Results of neural network indicate its proper ability in identifying the piled raft behavior. The presented procedure provides an interesting solution and economically enhancing the design of the piled raft foundation system. This innovative design method reduces the time spent on software analyses.     

设置变形调节装置桩筏基础设计方法及工程实践

设置变形调节装置桩筏基础通过调节装置实现对桩土支承刚度的调整与优化,使其可应用于端承型桩基桩土共同作用、变刚度调平设计、老桩的再生利用以及土岩结合地基等支承刚度严重不均匀的情况。作为一种新的桩筏基础形式,工程实践表明设置变形调节装置桩筏基础可取得显著的经济效益和社会效益。为推动其进一步应用与发展,形成成套设计理论与方法,本文详细介绍了变形调节装置桩筏基础的设计过程,并通过一工程实例对其设计方法进一步进行了分析,供广大工程技术人员参考。     

桩筏基础的设计计算方法及模型试验研究综述

总结了工程设计中桩筏基础的设计理论和方法、桩筏基础的模型试验研究现状,结合复合桩基的理论和设计方法,探讨了对桩筏基础的筏板受力性状研究的重要性,提出模型试验要多关注筏板的受力机理的建议,从而为设计积累经验。     

分层土中桩筏基础荷载分担问题的有限元分析

采用三维有限元方法建立桩筏基础模型来考虑各种影响因素对桩土分担比的影响。地表硬壳层的存在能够有效地提高筏板的分担作用。通过对不同桩距和布桩方式桩筏基础的计算,发现当桩距径比增大时,桩间土的承载作用有显著提高,但当大于7d之后则无显著变化。此外,还研究了不同桩端土的相对刚度以及应力水平下桩筏基础共同作用性状,可供工程设计人员参考,以优化设计并满足较高的经济性。     

Physical modeling of behaviors of cast-in-place concrete piled raft compared to free-standing pile group in sand

Similar to free-standing pile groups, piled raft foundations are conventionally designed in which the piles carry the total load of structure and the raft bearing capacity is not taken into account. Numerous studies indicated that this method is too conservative. Only when the pile cap is elevated from the ground level, the raft bearing contribution can be neglected. In a piled raft foundation, pile–soil–raft interaction is complicated. Although several numerical studies have been carried out to analyze the behaviors of piled raft foundations, very few experimental studies are reported in the literature. The available laboratory studies mainly focused on steel piles. The present study aims to compare the behaviors of piled raft foundations with free-standing pile groups in sand, using laboratory physical models. Cast-in-place concrete piles and concrete raft are used for the tests. The tests are conducted on single pile, single pile in pile group, unpiled raft, free-standing pile group and piled raft foundation. We examine the effects of the number of piles, the pile installation method and the interaction between different components of foundation. The results indicate that the ultimate bearing capacity of the piled raft foundation is considerably higher than that of the free-standing pile group with the same number of piles. With installation of the single pile in the group, the pile bearing capacity and stiffness increase. Installation of the piles beneath the raft decreases the bearing capacity of the raft. When the raft bearing capacity is not included in the design process, the allowable bearing capacity of the piled raft is underestimated by more than 200%. This deviation intensifies with increasing spacing of the piles.     

桩筏基础的设计分析方法综述

针对工程中常用的桩筏基础,通过归纳总结这一研究领域中所取得的成果,简述了几种桩筏基础的设计分析方法,以此为桩筏基础的设计计算提供一些有价值的参考。