大底盘多塔楼高层建筑基础设计讲座-朱春明(1)ppt课件

1、84272121-2162 中国建筑科学研讨院朱春明 研讨员2007.9l1，大底盘高层建筑根底设计简介l2，上部构造荷载的正确运用l3，上下部构造共同作用l4，沉降、内力计算及地基模型的选择l5，大底盘高层建筑根底交互设计l6，厚板有限元计算矫正l7，变刚度调平设计方法运用引见l1，大底盘多塔楼高层建筑运用现况 l 每年城镇开工的建筑面积达5亿平方米。大底盘多塔楼高层建筑、地下商场、地下车库建筑以及大跨空间、多层地下构造的出现，在目前住宅小区建立以及大型公建工程中都占有非常重要的位置，其面积可达总开工建筑面积的10%。 l1上部构造塔楼相对大底盘地下构造刚度大，荷

2、载不均匀，基底反力不均匀，根底底板的不均匀变形。设计不当会引起根底开裂。例如国贸二期工程底板裂痕，防水失效；昆明建筑大厦梁板式筏基开裂，底板防水失效。l2目前处理大底盘高层建筑不均匀沉降的方法一是设置沉降缝，二是设置施工“后浇带，待沉降根本稳定后再浇筑“后浇带砼。北京降水费用：在6个月以内100120元/平米，612个月150170元/平米l3高层建筑与纯地下车库的衔接相当于主塔楼与裙房的衔接lPM荷载lTAT, SATWE, PMSAP荷载l子构造的凝聚荷载l“一次加荷，l “模拟施工1， “模拟施工2， “模拟施工3l活荷载楼层折减l一层荷载作用点标高活载楼层不折减l1，荷载楼面折减系数的

3、影响l在PM交互输入的楼面折减不但影响梁的设计也影响柱与根底的设计与楼层折减系数连乘l规范：荷载楼面折减系数应只影响梁。l2，根底设计能否不思索地震效应组合在地基规范3.0.4没有提地震效应组合？l根底设计应思索地震效应组合。抗震设计应根据抗震规范，桩基设计还应根据桩基规范，有地方规范(规程)应优先按地方规范设计。类比：荷载规范中也没有提地震效应组合l3，地震效应组合会发生竖向力添加或减小力不平衡l按静力概念了解地震效应组合与风荷载组合，以为竖向力不应添加或减小。实践发现力不平衡。l缘由是底层地震内力是经过CQC方法得到，CQC是一种用于单个构件的地震内力统计方法，将CQC以后的内力作为荷载来

4、进展整体分析是一种近似，就会发生力不平衡的这种景象。l4，SATWE等添加“模拟施工3，根底设计如何取用？l“模拟施工3实是分层刚度分层加载方法l“模拟施工1实是整体刚度分层加载方法l“模拟施工3大大改善了“一次加荷与“模拟施工1中的竖向刚度不均匀呵斥竖向荷载传送不合理景象。 l“施工模拟2是专为根底设计生成，是一种人工近似。l建议：优先采用“施工模拟3+上下部构造共同作用l 采用“施工模拟1+上下部构造共同作用l 采用“一次加荷+上下部构造共同作用l “施工模拟2不应思索上下部构造共同作用l竖向刚度不均匀构造举例：l 框架剪力墙构造，内砼筒体+外钢框架构造MNQ荷载作用点标高M=M+Q*HH

5、H1H2GABCDl1.上部构造计算时假设根底不变形，是固端约束 ：l实践构造的根底会沉降且能够不均匀。l差别沉降会对上部构造产生次内力。l2.不同构造方式对差别沉降的反响是不同的。l3.地基规范条文中相关内容5. 3. 10 在同一整体大面积基础上建有多栋高、低层建筑，沉降计算时应考虑上部结构、基础与地基的共同作用。713 设计时，应考虑上部结构和地基的共同作用。对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件进行综合分析， 确定合理的建筑措施、 结构措施和地基处理方法。8. 3. 2 柱下条形基础的计算，除应符合本规范第 8.2.7 条一、二款的要求外，尚应符合下列原则： 1 在比较均匀的地基上，

6、上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度不小于 1/6 柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础梁的内力可按连续梁计算，此时边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以 1.2 的系数；8. 4. 10 当地基土比较均匀、上部结构刚度较好、梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基板的厚跨比不小于 1/6，且相邻柱荷载及柱间距的变化不超过 20%时，筏形基础可仅考虑局部弯曲作用。筏形基础的内力，可按基底反力直线分布进行计算，计算时基底反力应扣除底板自重及其上填土的自重。 当不满足上述要求时，筏基内力应按弹性地基梁板方法进行分析。l1，按TAT、SATWE、PMSAP的凝聚的上部构造刚度进展计算 lT

7、AT,SATWE,PMSAP刚度凝聚的过程实践上是将上部构造作为整个上下部构造的子构造，对于根底筏板计算是一个准确解。l2，倒楼盖模型l上部构造为刚性计算部分内力l3，不思索上部构造刚度l上部构造刚度为0l 思索上部 不思索上部 mm2/mlX上筋 4955 4184lY上筋 5992 7694lX下筋 9414 9461lY下筋 6945 8234l沉降=附加压应力引起的沉降+回弹再紧缩计算l桩基可不思索回弹再紧缩niiiiicicczzEps111)(l一、半阅历实体深根底法l二、从单桩出发思索群桩作用的沉降计算法l建筑地基根底规范GB5007-2002l桩基规范JGJ94-94l上海地基

8、规范DBJ08-11-1999l 算例：油罐设计l板厚1.1米l桩长36米l油罐直径26.44米l荷载300kPa位置（离中心距m） 02.424.827.229.1212.02比值中心处结果桩数1713192430总桩94上海规范沉降12612512011197801.575MINDLIN解沉降（mm）10510410196.791.285.11.234M=1952 kNm/mMINDLIN解桩反力（kN）1338137214261449163025391.898A=6862 mm2/m修正解沉降（mm） 98.197.997.195.894.192.41.065M= 620 kNm/m修正

9、解桩反力（kN）1529155016051692183721051.377A=2364 mm2/mWINKLER解沉降（mm）92.793.093.894.991.197.40.952M=-840 kNm/mWINKLER解桩反力（kN）1779178618011822184518691.051A=2761 mm2/m-140-120-100-80-60-40-200沉降上海规范Mindlin解Mindlin解修正Winkler解050010001500200025003000反力上海规范Mindlin解Mindlin解修正Winkler解l1 1、工程拼装、工程拼装l2 2、筏板复杂情况引见

10、、筏板复杂情况引见l3 3、提供多种优化布桩方式、提供多种优化布桩方式l4 4、DWGDWG图转桩位图转桩位l5 5、外接荷载、外接荷载l不等高，不等厚l开大天井情况l水浮力l抗水架空板l设置后浇带l桩筏下桩布置的特点l 桩位的随意性，桩位自成网格l 桩位与荷载的相关性就地消化l常用方式：单桩布置，单桩拷贝，围桩承台。l梁下布桩筏板应后布或不布。l优化布桩可对桩筏根底先按承台桩布置，然后再删除承台l场区原设计为嘉利来世贸广场，由地上33层办公楼A1座，高度约128m、24层办公楼A2座、1115层公寓楼、4层群楼及外围大面积纯地下车库组成，各部分均设三层地下室，根底埋深为14.718.0m。l

11、1995年，进展了基坑土方开挖和33层办公楼A1座桩基施工，办公楼区域工程桩总数约2000根，400的预应力管桩，桩长约67m，桩顶标高约在 23.30m左右，桩中心距为1.2m，设计单桩竖向承载力规范值为1000kN。以后原工程因故停工，基坑废弃并陆续被回填。l2003年北京美邦亚联公司承接该工程，对设计方案重新进展了调整，定位为办公、酒店高层建筑及大底盘商用裙房构造的大型综合性建筑体。其中酒店部分地上34 层，建筑高度128.2m，地下3层，根底埋深18.20m，位置部分对应于原A1座33层办公楼。裙房地上35 层，地下3层，框筒构造，桩筏根底。l一筏板计算前处置l二筏板“后浇带计算l三筏

12、板计算后处置l根底筏板中厚板有限元计算前处置特点：l(1) 单元尺寸可调理,能处理恣意体量的筏板单元划分l(2) 调用上部构造底层柱、墙及筏板上的梁肋构成初网格,构成房间l(3) 用四边形(8节点)及三角形(6节点)高精度等参单元进展自动加密l(4) 减少人工干涉，添加可操作性l计算时分成“后浇带前内力计算与“后浇带后内力计算。l“后浇带前内力是按独立的几块板分开计算，相互不衔接，不传送弯矩与剪力。l “后浇带后内力是按整体计算弯矩与剪力。 l总内力是将前后内力进展叠加。经过设置加荷比例系数来模拟“后浇带浇注时间。l思索“后浇带的计算使内力更加合理，配筋更加节省。l0.0 =不设l1 .0 =

13、永久设l0 .5 =完成一半lJCCAD提供以下筏板配筋方式：l (1)板带方式配筋；l (2)分区域均匀配筋；l (3)新板带方式配筋新增l对于高层建筑桩筏、桩箱根底，按传统设计理念是只注重满足总体承载力和沉降要求，忽略上部构造、承台、桩、土的相互作用共同任务特性，采用均匀布桩，甚至对边角桩实施加强，由此导致根底沉降呈蝶形分布、反力呈马鞍形分布，主裙差别变形显著，根底整体弯距和中心区冲切力过大，虽然根底板配筋较多，但有的根底板和上部构造仍有裂痕出现乃至影响正常运用。l针对上述情况，提出变刚度调平设计新理念 。l根本内涵是：首先，思索框筒、框剪构造的荷载与刚度分布特点和相互作用引起的应力场不均

14、，实施变刚度布桩视地质条件实施，变桩长、桩径、桩距强化中心区，弱化中心区外围；对于刚度相对弱化区思索桩土共同分担荷载。l对于主楼裙房联体建筑，那么按强化主体弱化裙房的原那么设计，主体采用桩基，裙房那么应首选天然地基，其次为复合地基、疏短桩基。l采用JCCAD程序进展上部构造、承台、桩、土的共同作用分析，调整布桩，使差别沉降趋于最小，合理确定箱、筏承台的板厚与配筋。 l 均匀布桩 非均匀布桩mm2/mlX上筋 7679 4955lY上筋 33 5992lX下筋 15285 9414lY下筋 11325 6945l海悦国际大厦由主楼与裙楼组成，主裙楼连体。主楼建筑物地上30层，裙楼地上4层，地下2层，建筑高度99.90M，外框内筒构造，平面呈矩形，整个建筑物东西长142.5 m，南北宽44 m，建筑面积约12万平方米。采用筏基，CFG桩复合地基。 1、中心筒部分CFG桩桩长22m，桩径400mm，桩间距1.6m左右，单桩承载力特征值为800KN，桩数为182根。2、柱下CFG桩桩长19m，桩径400mm，桩间距1.6m左右，单桩承载力特征值为700KN，桩数为451根。3、主楼部分根底底板厚1.6m, 中心筒部分板厚2.2m。4、裙房部分采用梁板式根底,梁尺寸是800 mm宽1400mm高, 板厚0.5m。5、主裙楼之间设后浇带。6、裙房的抗浮设计不设置抗拔桩，利用建筑物的