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。     

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。     

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。     

苏州现代传媒广场地下室结构设计

在苏州现代传媒广场地下室结构基础设计中,采用变刚度调平方法,对塔楼和裙房基础进行优化设计,调整差异沉降;对塔楼桩基采用后注浆技术,提高单桩承载力,保证在有限的塔楼核心筒范围内布置合适的桩数,充分挖掘桩基承载的潜力。地下室外墙采用两墙合一技术,极大节约了土建成本,缩短了施工工期,取得良好的经济效益;局部紧邻地铁沿线处考虑双墙结构,避免引起地铁沿线的水土扰动,保证安全运行。加强主体结构和连续墙的连接构造,保证其与主体结构受力构件整体协调。     

武进金融大厦结构设计

武进金融大厦是一幢上部结构高差悬殊、下部大面积地下室不设缝的复杂高层建筑,设计采用桩筏基础,桩基为预应力高强混凝土PHC管桩,纯地下室部分PHC管桩兼作抗拔桩。为减小上部高差悬殊引起的不均匀沉降,结构设计时采用了变刚度调平设计方法。计算表明,该方法能有效调整桩筏基础的不均匀沉降。通过对连廊节点采用GPZ盆式橡胶隔震支座,弱化主塔楼与裙房的连接,使上部结构单元变得简单规则。结构计算表明,结构振型、层间位移角、承载力均满足规范要求。裙房大跨度屋盖采用了后张有粘接预应力混凝土井字梁楼盖结构,设计时考虑了次弯矩的影响。     

北京达美中心广场基础变刚度调平设计

介绍了达美中心广场大底盘多塔楼结构的基础设计。在基础设计时,运用变刚度调平的设计理念,采用协同分析计算的方法,增强塔楼基础、弱化裙房基础。两栋150m高塔楼采用桩基础,两栋100m高塔楼采用CFG桩复合地基,裙房采用天然地基。塔楼核心筒下和外框架柱下按不同桩长及不同桩间距分别布桩,不同的区域实现不同的承载能力和支承刚度,减小了差异沉降、底板内力和上部结构次应力。     

高新NEWORLD 3~#超高层办公楼桩筏基础设计

西安高新NEWORLD的3~#办公楼为8度区超B级高度的超高层结构,采用普通混凝土框架-核心筒结构体系,结构高度169.7m,建筑高度190.95m,其东西两侧与1跨3层的裙房连为一体,采用钻孔灌注桩桩筏基础。在基础设计中,采用变刚度调平设计对桩筏进行优化,通过不同桩径桩基成本控制比较,选择合理的布桩平面和筏板厚度,同时根据试桩结果优化桩长;对主楼采用钻孔灌注桩的桩基,裙房和纯地下室采用天然地基,根据外力特点和预期的差异沉降,选择裙房和纯地下室合理的筏板厚度;同时分析主楼灌注桩桩底、桩侧后注浆对桩基承载力的影响。为控制主楼与裙房的差异沉降,在主楼与裙房之间设置沉降后浇带。通过计算设置后浇带前后的差异沉降并加以对比分析,可以有效控制主楼自身及主楼与裙房的差异沉降,改善了筏板的内力并降低了上部结构的次内力,从而减少了桩基础工程量与筏板材料的消耗。     

桩基变刚度调平设计的实施方法研究

针对高层建筑桩–箱、桩–筏基础反力、变形的实测结果显示,按常规理念设计的桩–箱、桩–筏基础有两点不足:一是碟形差异沉降引起上部结构较大次生应力;二是马鞍形的反力分布导致基础筏板内力增大。通过大比例尺模型试验结果分析,提出了以调整桩土支承刚度分布为主线,根据荷载、地质特征和上部结构布局,考虑相互作用效应,采取增强与弱化结合、减沉与增沉结合、局部平衡、整体协调,实现差异沉降、承台(基础)内力和资源消耗的最小化。对于变刚度调平设计,进行上部结构–基础–地基(桩土)共同作用分析,进一步优化布桩和承台配筋,结合工程实例对变刚度调平设计中的具体强化指数和弱化指数的取值进行分析说明。     

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     

广义复合桩基的变刚度调平设计

差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大、板厚与配筋增加的根源所在。本文分别对摩擦桩复合桩基和端承桩复合桩基的变刚度调平进行了数值分析。结果显示:摩擦桩复合桩基可以通过不同桩长、桩径、桩距的设置方式来对桩基的支承刚度进行合理的分布,以达到减小差异沉降的目的。端承桩复合桩基通过设置变形调节器,不仅解决了端承桩基无法利用地基土承载力的难题,而且可对调节器支承刚度的进一步优化和调整,还能显著减小基础的不均匀沉降。     

变刚度调平、灌注桩后注浆技术在广奇财富中心二期工程的应用

对于采用框架-核心筒、框架-剪力墙结构的高层建筑以及主裙连体的大底盘基础设计,控制主楼与裙房之间、内筒(或剪力墙)与框架柱之间的差异沉降是地基基础设计的关键,《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)的变刚度调平设计、灌注桩后注浆技术为这类问题提供了很好的解决方案。介绍了广奇财富中心二期工程的地基基础设计。桩基设计强化竖向刚度大、竖向荷载集中的主楼内部剪力墙区域,强化指数为1.21,弱化荷载分散的框架柱区域,弱化指数为0.91。主楼的框架柱区域按复合桩基考虑,主楼以外的裙房区域采用天然地基。采用灌注桩后注浆技术使单桩承载力提高约80%。单桩静载试验显示,最大试验荷载下各试桩桩顶沉降很小且数值接近。沉降实测结果表明,建筑物基础总沉降、差异沉降远小于相关规范的变形允许值。变刚度调平设计、灌注桩后注浆技术为工程节约了可观的工程费用,经济效益显著。     

基于YJK软件的某超高层核心筒桩筏基础的计算分析

利用盈建科软件计算某超高层核心筒桩筏基础,对比分析了三种计算模型,分别是不考虑上部结构刚度计算模型、考虑上部结构刚度计算模型及变刚度调平法计算模型。结果表明:考虑上部结构刚度与桩筏基础的变形协调,能有效降低筏板的配筋量;在保证桩的承载力能够满足上部荷载的情况下,可以通过变刚度调平法,调节筏板的变形,能够减少筏板的配筋量,避免不必要的浪费。     

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。     

中央电视台新主楼基础设计

中央电视台塔楼结构重心高、荷载大且自身基底荷载分布很不均匀,塔楼与裙楼相邻部位的荷载差异悬殊,基础设计难度非常大。基础采用了桩、土与结构底板协同作用的理念进行计算,实现桩位布置、桩基受力、筏板厚度与分布的合理设计。塔楼采用大直径钻孔灌注桩,通过桩端桩侧联合后注浆提高承载力减少变形,以两种桩端持力层的载荷试验为依据,减少桩长和造价并降低施工难度。采用非均匀的变刚度布桩和变厚度底板布置较好地满足了基础沉降、倾斜和受力的要求。通过在主楼与裙楼之间筏板设置铰接构造,减少主楼与裙房之间基础内力。通过对基础沉降系统的监测,了解了基础变形性状并验证了计算方法。     

海口双子塔-南塔桩-筏基础设计与研究

海口双子塔-南塔超高层建筑采用桩-筏基础,其上部结构传力复杂、水平及竖向荷载大、内筒与外框地基差异变形及群桩效应明显,基础设计难度大。分析研究了桩-筏基础设计中单桩承载力特征值取值、超高层塔楼核心筒与巨柱间的差异沉降控制、水平荷载影响等关键问题,总结了巨型外框-核心筒超高层结构桩-筏基础的设计要点。基于承载力及变形控制要求比选了3种不同的基础设计方案,结果表明采用变刚度调平设计方法有效地减少了不同区域的差异沉降,桩身承载力满足要求,经济指标更优。     

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。     

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。     

变刚度调平方法在复杂桩基工程设计中的应用

针对工程设计中上部主楼层数相差较大、荷载分布很不均匀的情况,采用变刚度调平技术,通过控制桩刚度使上部结构荷载效应与桩刚度相匹配,有效减小基础的差异变形。     

变刚度调平设计在地铁TOD地基修建中的应用

结合某地铁区间上部TOD开发工程实例,针对上部规划高层建筑布置于区间结构的一侧造成荷载偏压严重这一问题,综合考虑地铁区间与开发建筑实施先后顺序和预留条件,提出采用变刚度调平设计理念,采取地基局部增强变刚度、桩基变刚度和结构变刚度三项措施,并利用有限元分析软件模拟进行分析验证。结果表明,采用变刚度调平设计能够有效控制荷载极端不平衡条件下的地铁区间结构沉降差异,既确保了地铁工程的建设工期和运营安全需求,也为上部开发预留了灵活的开发条件。     

金色阳光大厦基础设计分析

在金色阳光大厦基础设计中,主楼部分采用基础变刚度调平设计原则,对桩和筏板进行设计,对桩的持力层和类型进行了合理选择。采用后注浆技术对桩侧、桩端土压缩模量等物理性能及桩刚度的改变。纯地下室部分采用抗拔锚杆抵抗水浮力。采用JCCAD软件对主楼与裙房基础间差异沉降进行计算。