高层建筑基础工程1-绪论

高层建筑基础工程1-绪论第一页，共71页。第一节高层建筑中基础工程的地位什么是高层建筑？高层建筑有哪些特点？高层建筑的主要岩土工程问题有哪些？绪论2第二页，共71页。国外：美国规定：高度H≥25m，层数N≥7；英国：H≥24.3m；法国：居住建筑：H≥50m；其他建筑：H≥28m；日本：H≥31m，N≥8；绪论什么是高层建筑？3第三页，共71页。国内：《高层民用建筑设计防火规范（GB50045－95）》规定：N≥10居住建筑；

H≥24m公共建筑。绪论什么是高层建筑？4第四页，共71页。国内：《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3-91）》规定：N≥8民用建筑。绪论什么是高层建筑？5第五页，共71页。国内：《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ-2002）》总则：“本规程适用于10层及以上或高度超过28m的非抗震设计和设防烈度为6-9度的抗震设计建筑”。绪论什么是高层建筑？6第六页，共71页。联合国科教文组织所属的世界高层建筑委员会建议，将高层建筑分为四类：第一类：N＝9－16，H≤50m；第二类：N＝17－25，H≤75m；第三类：N＝26－40，H≤100m；第四类：N＞40，H＞100m；绪论什么是高层建筑？7第七页，共71页。高层建筑有哪些特点？绪论8第八页，共71页。中银大厦总高：369m地上：70层地下：４层建成于：1990年

9第九页，共71页。国际金融中心总高：420m地上：88层地下：３８米建成于：2003年10第十页，共71页。中环广场总高：374m地上：78层建成于：1993年造价：１.４３亿美元11第十一页，共71页。

12第十二页，共71页。台北101总高：508m地上：101层地下：5层造价：１７亿美元13第十三页，共71页。全球最高建筑前20位排名

排名建筑名称层数高度（米）竣工年份

1：[台北]台北1011015082004

2：[吉隆坡]佩特纳斯大厦884521996(双子星)

3：[芝加哥]西尔斯大厦1084431974

4：[上海]金茂大厦884211998

5：[香港]国际金融中心884152003

6：[广州]中信广场803911997

7：[深圳]地王大厦693841996

8：[纽约]帝国大厦1023811931

9：[香港]中环广场783741992

10：[香港]中国银行大厦723691990

11：[杜拜]阿联酉首领塔543552000

12：[高雄]东帝士大厦853471997

13：[芝加哥]阿摩珂大厦833461973

14：[香港]中环中心793461998

15：[芝加哥]约翰-汉考克大厦1003441969

16：[杜拜]阿拉伯塔酒店603211999

17：[纽约]克莱斯勒大厦773191930

18：[亚特兰大]国家银行广场大厦553121992

19：[洛杉矶]第一洲际世界中心753101990

20：[吉隆坡]电信大厦55310200114第十四页，共71页。高层建筑有哪些特点？1.高度高，本身的刚度大；绪论问题：稳定性问题（整体倾斜）、沉降差问题15第十五页，共71页。高层建筑有哪些特点？2.质量大，即垂直荷载大；总重：数万吨－数十万吨绪论问题：地基承载力问题16第十六页，共71页。高层建筑有哪些特点？3.深度大，常有多层地下部分；绪论问题：降水措施、基坑的支护防护措施。17第十七页，共71页。高层建筑有哪些特点？4.环境效应问题；绪论问题：噪声污染、泥浆护壁时的污染；施工完成后的采光问题等。18第十八页，共71页。房屋爆破现场动画19第十九页，共71页。高层建筑有哪些特点？5.造价高，工期长；绪论一般箱形基础和筏板基础：费用：10%－20%工期：20%－25%桩基：费用：20%－30%工期：30%－40%20第二十页，共71页。地基的选择问题绪论高层建筑的主要岩土工程问题21第二十一页，共71页。高层建筑的主要岩土工程问题绪论比萨斜塔目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，模量较低，变形较大。1590:

伽利略在此塔做落体实验22第二十二页，共71页。高层建筑的主要岩土工程问题绪论比萨斜塔1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:

封闭1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:

已向游人开放。处理措施23第二十三页，共71页。高层建筑的主要岩土工程问题绪论虎丘塔问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，产生不均匀沉降。处理：在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和打设树根桩加固塔身，效果良好。24第二十四页，共71页。2.强度和变形问题绪论高层建筑的主要岩土工程问题强度地基承载力竖直承载力水平承载力变形地基沉降（不均匀沉降）25第二十五页，共71页。高层建筑的主要岩土工程问题绪论加拿大特朗斯康谷仓事故：1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜26°53ˊ西端下沉7.32m东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。26第二十六页，共71页。高层建筑的主要岩土工程问题绪论加拿大特朗斯康谷仓处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，把仓体逐渐纠正过来，其位置比原来降低了４米。原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力小于破坏时的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。2653失事后1913.10.181952.10.5

试验孔填土褐色粉质粘土灰色粉质粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3试验孔27第二十七页，共71页。高层建筑的主要岩土工程问题绪论阪神大地震中地基液化神户码头：地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤液化：松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的一种现象28第二十八页，共71页。3.基坑开挖与支护问题绪论高层建筑的主要岩土工程问题29第二十九页，共71页。御景名门深基坑30第三十页，共71页。长江过江隧道31第三十一页，共71页。隧道内的衬砌片32第三十二页，共71页。衬砌片33第三十三页，共71页。4.地基基础上部结构共同作用问题绪论高层建筑的主要岩土工程问题34第三十四页，共71页。一、高层建筑基础工程的特点绪论第二节高层建筑基础工程的特点及类型35第三十五页，共71页。绪论工程比较重要且造价比较高，能否采用经济合理的基础设计方案，具有较大的经济效益和潜力，这需要更准确可靠和工程地质勘察资料和更全面深入的分析比较。对地基承载力的要求比较高，即除了垂直荷载比较大以外，还要考虑抵抗水平风荷载或地震荷载作用以及上部结构的整体稳定性。高层建筑基础工程的特点36第三十六页，共71页。绪论3.对地基的不均匀沉降比较敏感，地基的受压层比较深。需要更准确的变形指标和计算方法。4.基础埋深或要求处理的深度比较大，为防止基坑开挖等对周围构筑物的不良影响，必须采取严密的防护措施，这些措施与现有的施工条件、设备、材料的关系十分密切。高层建筑基础工程的特点37第三十七页，共71页。绪论交梁式条形基础又称十字交叉条形基础。

高层建筑基础工程的类型

图1十字交叉条形基础

38第三十八页，共71页。绪论2.筏板基础又分为：

高层建筑基础工程的类型

平板式筏板基础

墩板式筏板基础

局部加厚筏板基础

加厚板肋带筏板基础

39第三十九页，共71页。绪论平板式筏板基础

高层建筑基础工程的类型

注：板厚一般为1.0—2.5m

40第四十页，共71页。绪论局部加厚筏板基础

高层建筑基础工程的类型

41第四十一页，共71页。绪论墩板式筏板基础

高层建筑基础工程的类型

42第四十二页，共71页。绪论加厚板肋带筏板基础

高层建筑基础工程的类型

43第四十三页，共71页。绪论筏板基础适用范围：

高层建筑基础工程的类型

常用于15－20层高层建筑，若地基较好，可适当增加层数。44第四十四页，共71页。绪论3.箱形基础组成：

高层建筑基础工程的类型

钢筋混凝土底板

顶板

纵横交错的隔墙

45第四十五页，共71页。绪论箱形基础高层建筑基础工程的类型

46第四十六页，共71页。绪论箱形基础特点：

高层建筑基础工程的类型

自身刚度大，可减少不均匀沉降；地下空间可作为地下室；大部分为补偿式基础，即使建筑物重量约等于由建筑位置移去的土总重（包括地下水位中的水重）。为什麽？47第四十七页，共71页。绪论箱形基础高层建筑基础工程的类型

48第四十八页，共71页。绪论补偿式基础：

高层建筑基础工程的类型

全补偿式基础实际压力等于水土合重欠补偿式基础（部分补偿式基础），实际压力大于水土合重49第四十九页，共71页。绪论3.桩基础特点：

高层建筑基础工程的类型

承载能力大；

能抵御复杂荷载；

适应各种地质条件，尤其是软弱地基上的高层。

50第五十页，共71页。绪论桩基础形式：

高层建筑基础工程的类型

按工艺及材料来分：预制钢筋混凝土桩；

灌注桩；

钢管桩。

51第五十一页，共71页。绪论桩基础形式：

高层建筑基础工程的类型

据传力及作用性质分来分：端承桩

；

摩擦桩。52第五十二页，共71页。绪论桩基础高层建筑基础工程的类型

53第五十三页，共71页。绪论高层建筑基础发展趋势：正从单一型向复合型转变.

发展过程比如：

桩—筏基础；桩—箱基础等；

高层建筑基础工程的类型

54第五十四页，共71页。一、上部结构与基础和地基共同作用的概念绪论第三节高层建筑基础设计方法的进展

55第五十五页，共71页。绪论三者工作性状（变形或应力）不仅取决于荷载大小和分布，更取决于三者抵抗变形的总刚度及相互关系。56第五十六页，共71页。绪论共同作用分析：即把三者看作整体，彼此协调，满足变形协调的条件下的整个系统的变形和内力。

问题：高度超静定，只有借助电子计算机才可以实现

57第五十七页，共71页。绪论分为三个发展阶段：1.不考虑共同作用阶段；2.基础与地基两者共同作用阶段；3.上部结构、基础与地基三者共同作用阶段。

二、发展过程58第五十八页，共71页。绪论1.不考虑共同作用阶段

发展过程方法

：结构力学的方法

59第五十九页，共71页。一榀框架计算方法动画示意60第六十页，共71页。绪论

不考虑共同作用阶段

发展过程61第六十一页，共71页。绪论2.基础与地基两者共同作用阶段

发展过程方法

：先不考虑上部结构，求出柱底固端力。在基础与地基土间位移连续与协调，使基底与地基两者共同作用。

62第六十二页，共