高低层复杂高层建筑厚筏基础反力及变形试验研究

基于上部结构、基础与地基共同工作的理论,通过高低层复杂高层建筑大型模型试验,找出不同高层和低层在结构刚度和荷载差异下基础沉降、深层土变形和基底反力分布规律及它们之间的相互影响,进一步明确复杂高层建筑的变形控制条件。试验结果表明:单体之间的基础反力和基础沉降的影响范围在3跨以内;高层建筑地基主要压缩层厚度为基础宽度的0.6倍;高层基础整体挠度主要由其本身的刚度和荷载决定;高层两侧差异荷载增加将引起高层本身倾斜线性增长,变形控制中应重点考虑差异荷载对高层倾斜的影响。     

大底盘基础结构荷载传递特征及基础设计控制要素

高层建筑大底盘基础结构的荷载、刚度分布不均匀,由差异变形引起的基础结构内力分析工况非常复杂,其内力和变形分析应通过上部结构、基础和地基共同作用分析得到。采用通过模型试验及工程测试结果验证的分析方法研究大底盘基础结构荷载传递特征;对基础结构底板的弯曲、剪切、冲切验算结果进行分析,提出大底盘基础结构设计的控制要素。研究表明：大底盘基础结构由于基础结构外挑,基础整体刚度减弱,使得基础沉降以及地基反力的分布形态与单体结构的有较大区别,应控制主体结构的整体挠度及主裙楼结构的沉降差;地基反力分布呈“盆形”,主体结构核心筒部位的基底反力小于主体结构的平均基底反力值;核心筒部位的结构荷载向主体结构边端柱转移;主裙楼结构相邻处的基础底板弯矩较大;满足冲、剪验算要求的无裙房与无附属建筑的单体建筑筏板基础刚度由核心筒部位的筏板冲、剪控制,而大底盘基础的核心筒、主体结构的外框柱部位的筏板刚度均应加以控制。     

高层建筑下大面积整体筏板基础沉降原位测试分析

原位测试结果表明, 大底盘高层建筑的受力状态及变形特征与相连的第一跨裙房基础密切相关,其具备在两个刚度及荷载相差较大的结构形式下所形成的不同地基应力状态之间进行平缓调整的能力。 对于常规工程而言,大底盘高层建筑下 地基压缩层计算深度可取高层建筑基础宽度的 1.2 倍; 整体大面积筏板基础变形控制条件可按以下限值控制：高层下整体挠曲最大限值不超过 0.5‰ ,与高层整体连接的第一跨裙房与高层建筑的沉降差最大限值不超过 0.001 l ,裙房其它柱间沉降差最大限值不超过 0.002 l 。     

天然地基与复合地基联合控制差异沉降的工程应用

通过对北京德胜置业大厦高层主楼与地下车库底板沉降的跟踪观测,说明尽管高层建筑深基础基底与周边的地下车库或人防相连,主楼与裙楼或地下结构之间荷载差异较大,且其基础之间互相影响,差异沉降的控制难度较大,但根据各建筑物特点及其地基土层的工程特性采用天然地基和复合地基联合处理方式是可以将差异沉降控制在一定的范围之内的。     

整体大面积筏形基础试验与设计研究

目前城市建设中,高层、超高层建筑越来越多,主裙楼结构也越来越普遍,成为城市建筑的主要结构形式,其地基基础设计比常规的中小建筑、单体建筑更加复杂。通过开展一系列的主裙楼结构与地基基础共同作用的模型试验、数值分析、工程实测等研究,总结出主裙楼结构的地基反力、变形分布特征,提出了主裙楼结构的变形控制标准。工程实践表明:主裙楼结构随着主楼外裙房跨数的增加,筏形基础的变形特征由刚性、半刚性向柔性转化;裙房结构和一定刚度的筏形基础可以起到扩散主楼荷载及调整差异沉降的作用;通过合理的设计,当主裙楼的差异沉降控制在规范许可的范围内时,可以实现主裙楼结构的整体连接。当主裙楼差异沉降不能满足规范要求时,可以设置沉降后浇带,并应合理确定设置位置和封闭时间。     

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。     

高低层连体建筑物地基基础设计

结合工程实例,分析了基础按地基变形规定控制设计时的应对措施,高层主体下采用复合地基处理,并基于变刚度调平理论据上部荷载分布调整置换率以使沉降均匀,低层部分采用独立基础＋防水板的形式来控制与高层主体的差异沉降。     

高层建筑整体基础基底反力的探讨

高层建筑整体基础的基底反力按地基、基础与上部结构共同工作求解是困难的。但基础与上部结构的综合刚度对可压缩的地基而言视为绝对刚性是可行的。刚性基础对基底反力分布的影响,相当于基础与上部结构对地基共同工作的影响。将建筑地基划分为若干等量的区格,在平均荷载作用下,按土力学熟习方法考虑地基中的压力扩散与地基的压缩沉降,再在设想的刚性基础强压下,迫使地基表面压缩到与整体基础底面等平,这样,地基各区格中点被压缩沉降量的倒数,即整体基础的基底反力分布系数。可作为确定基底反力实用方法之一。     

可控刚度桩筏基础在不均匀地基中的应用研究

福建省厦门市某项目地基为典型的不均匀地基,经多次论证,基础形式拟采用可控刚度桩筏基础,通过桩顶设置不同刚度的变形调节装置调节桩基支承刚度,控制桩筏基础整体沉降差。数值分析结果显示,整块筏板呈典型"碟形"沉降,差异沉降仅1cm,总沉降量与差异沉降控制良好,避免建筑物出现倾斜。区域Ⅰ中地基土承载力得到充分发挥,桩顶反力均满足设计要求,表明本工程可控刚度桩筏基础设计方案合理可行。     

高承载素混凝土桩复合地基现场试验研究

某高层建筑采用素混凝土桩复合地基。基坑开挖后,进行了多项原位载荷试验以及桩、土应力测试;在建造过程中,进行了沉降观测,并对复合地基应力变化做了跟踪测试。基于试验数据,对复合地基的工作机理、荷载分担特性、桩身应力分布特征、基础沉降特点等进行了分析,并探讨了桩底后注浆工艺对复合地基工作性状的影响。研究表明：素混凝土桩复合地基具有高承载力和低变形的性能;非挤土成桩工艺增强体,对桩间土也具有加固效果;采用桩底后注浆工艺,可提高复合地基承载力、减小变形,加固效果在高荷载水平下较好;基础底板及上部结构刚度对桩的不均匀受力具有一定的调整能力。提出了根据荷载和地基反力分布状况,采取针对性的变刚度调平措施的建议。     

北京嘉里中心基础底板下垫泡沫板的设计

重点介绍基础底板下垫泡沫板的设计的主要依据及计算方法.大面积地使用泡沫板作为基础的软垫层,能够减少基础与土壤的接触面积,加大基础压力,增加低层部分的沉降,进而减少高层建筑与裙房之间的高低层基础间的不均匀沉降差.其次介绍采用“高层建筑地基与基础协同工作电算程序(SFIA)”的基本原理和计算要点,即采用非线性地基的变形模量,根据基底反力的大小不断地调整地基变形模量,逐步逼近计算基础的沉降.     

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。     

叠加原理在L形高层建筑整体筏板基础沉降计算中的应用

计算得出,L形高层建筑筏板基础的地基反力分布与变形特征为:以L形主楼拐角附近为反力和沉降中心向四周扩散,高层部分反力分布比较均匀,两翼之间的裙房部位反力变化较大。主楼部分沉降比较均匀,具有刚性建筑特征,裙房部分沉降逐渐变小。实测表明,相邻跨间局部挠曲约在1‰以内。基于叠加原理的组合分析方法可用于平面形状具有L形特征的高层建筑的筏板基础反力与沉降计算。     

桩基础差异沉降变形控制方法研究

差异沉降变形是高层和超高层建筑基础设计的控制要点,本文在分析上部结构与基础和地基共同作用的基础上,通过调整刚度分布的方法来控制差异沉降,并阐述以差异沉降控制的桩基础设计理论的研究及其意义。     

某工程基于差异沉降控制的CFG桩复合地基处理

武汉市保利花园一期高层建筑的地基出现软硬交替情况,通过对地基场地的分析,采用CFG桩复合地基与天然地基联合处理方式,并同时按强度和变形双重控制理论进行设计。为了有效地减小两种地基之间的差异沉降及其影响,采用增强基础刚度和设置褥垫层的方法。加固后对CFG复合地基的检测和沉降观测结果表明,此处理方法大大提高了地基的承载力,减小了沉降,且差异沉降控制在规范限值内。该方案合理,并具有良好的技术效果和经济效益。     

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。     

浅谈高层建筑基础设计

简要阐述了高层建筑基础选型与设计的作用与地位,对高层建筑基础选型与设计的依据及相关因素进行了分析,按传统概念设计的高层建筑地基基础表现出碟形基础沉降变形和马鞍形基底反力分布规律,这一规律将对基础和上部结构的内力产生显著的不利影响。通过地基沉降分析,探讨了产生这一规律的原因,提出减小差异沉降和调均基底反力分布的概念设计。     

黄土地区高层建筑箱形基础的沉降分析

高层建筑采用箱形基础,施工时基坑开挖会挖去大量土体,引起地基土回弹,同时建筑荷载较大,控制基础沉降成为工程设计的关键问题之一。文中以西安小雁塔宾馆工程为依托,通过测量基坑土的回弹变形,基坑开挖和建筑物荷载对相邻地基土的变形影响以及地基土层的沉降量,分析了高层建筑箱形基础基坑开挖到建筑施工的不同阶段,基坑范围内及相邻地基土的沉降变形特征。结果表明,深基础基坑开挖引起的回弹变形约占最终沉降量的30%,且当建筑物加荷等于挖土卸荷时仍有沉降。基坑范围内地基土的沉降量远大于相邻地基土,经分析这种差异主要来源于基础边缘土体的剪切变形。     

大底盘建筑主裙楼基础整体连接的可行性与适用性研究

随着现代化建设的发展,大底盘建筑越来越多。为解决主裙楼的差异沉降问题,主裙楼之间的连接方式有三种:沉降缝、沉降后浇带、主裙楼整体连接,目前工程中较多采用后两种连接方式。模型试验、共同作用分析及工程实践表明:大底盘高层建筑随着主楼外裙房面积的增大,厚筏基础的变形特征由刚性、半刚性特征逐渐表现为柔性特征;裙房结构和厚筏基础可以起到一定的扩散荷载及调整不均匀沉降的作用;通过合理的设计,当主裙楼的差异沉降控制在规范许可的范围内时,可以实现主裙楼基础的整体连接。工程实践中可以根据工程具体情况,有针对性地调整地基刚度、筏板刚度或结构刚度,达到控制主裙楼差异沉降的目的,从而实现主裙楼基础的整体连接。     

筒体偏置的某高层办公楼结构设计

筒体偏置的高层混凝土框架-筒体结构设计难点是控制扭转效应。本文结合工程实例,分析了结构产生扭转的主要因素,提出了减小扭转的结构措施。计算结果表明,筒体偏置的高层建筑只要措施得当,可以有效限制扭转,使之满足规范要求。由于筒体偏置且与外围框架基底压力相差大,为减小差异沉降,使基底反力同上部结构荷载相协调,基础采用变刚度调平进行设计。实测沉降数据显示,基础的变刚度调平设计大幅度地减小了偏置筒体与外围框架间的沉降差。