关于高层建筑基础设计的若干探讨
关于高层建筑基础设计的若干探究概要：随着高层建筑的很快发展，高层建筑的基础设计越来越受到设计人员的推崇，如何从高层建筑的地质条件抵达，综合考虑到各种因素，自由选择经济安全性的结构形式出了设计人员注目的问题，本文从少见的高层建筑的结构形式应从，讲解几类少见的高层建筑基础，并辩论优缺点及设计要点。
关于高层建筑基础设计的若干探究概要：随着高层建筑的很快发展，高层建筑的基础设计越来越受到设计人员的推崇，如何从高层建筑的地质条件抵达，综合考虑到各种因素，自由选择经济安全性的结构形式出了设计人员注目的问题，本文从少见的高层建筑的结构形式应从，讲解几类少见的高层建筑基础，并辩论优缺点及设计要点。 关键词：高层建筑,基础设计,金字岩桩基础,筏式基础,桩筏基础 1.前言 随着社会经济的发展,高层建筑在城市空间的利用中扮演着更加最重要的角色，同时，很快发展的高层建筑也给设计师明确提出了诸多新的挑战。而高层建筑的基础作为高层建筑结构体系的一个十分最重要的部分,因此，在展开地基基础设计时，除了考虑到基础的强度和刚性外,还不应考虑到考虑到地基的强度、稳定性及变形的拒绝，考虑到上部结构体系、地理环境条件、施工条件等诸多因素,才能设计出有既安全性又经济的基础形式 2.高层建筑基础选型 基础工程设计中的关键问题是如何根据各地区有所不同的地质条件,自由选择安全性经济的基础形式。
一般情况下，高层建筑不应考虑到如下几个条件:①高层建筑基础确保基础本身的强度拒绝,同时，基础上部传送的荷载产于不应尽可能均匀分布;②高层建筑基础不应受力在较牢固或较均匀分布的地基上,充分考虑持力层及其下卧层的整体稳定性,同一栋建筑不应使用多种不同类型的基础形式;③高层建筑基础不应符合涉及的结构拒绝,如高层建筑箱基的挖出浅、高度,基底平面形心与结构线脚静荷载焦点互为重合,对偏心距的拒绝、下陷掌控等;④高层建筑基础要符合上部结构的长时间用于的拒绝;⑤高层建筑基础一般埋置较深,因此对于施工过程而言,高层建筑的基础不应充分考虑深基坑开凿和地下水抽排对周围建筑物的影响,确保施工过程的安全性与质量。 2.1金字岩桩基础 在展开金字岩桩基础设计时，不应留意如下几个问题：①现行规范是国内设计方法的典型代表,但规范不存在诸多问题，在用于规范时应融合明确的地层条件和当地的设计经验;②金字岩桩的成桩方式有所不同,其支撑性状有较小差异，为尽量充分发挥桩外侧、桩末端阻力，不应按有所不同方式设计;设计标准上，应向承载力单方面掌控向承载力和变形双向掌控展开转化成;③桩末端阻力及桩身设计参数的给定，要考虑到桩的荷载传送规律,使桩末端阻力、桩外侧阻力能最大限度地获得充分发挥;④金字岩桩的设计应桩身混凝土强度、地基对桩所能获取的承载力及桩体总下陷量作为三个掌控标准展开设计。对嵌于强度较高岩层中的桩,桩的承载力一般由桩身混凝土强度掌控。
合理的嵌岩深度一般所取(0.5-1.0)倍桩径才可。因此,不应强化对金字岩桩施工质量的掌控。 2.2天然地基钢筋混凝土筏式基础 由于特定的地质历史条件,我国的沿海地区往往构成了一种上软下硬的岩土地层,该类型的地层结构软土层的挖出浅较深,因此，更为合适自由选择不作具备两层地下室的高层建筑基础持力层。自由选择使用天然地基不作基础持力层时,须要特别注意考虑到地基承载力确认及地基变形验算问题。
基础的结构设计一般可选择钢筋混凝土块式基础或筏式基础。使用块式基础更为简单,中筒部分可考虑到由筏板支撑,基础之间融合地下室底板结构布置刚性较小的连梁,并考虑到平面刚性很大的地下室底板的相连,基础整体性较好,具备极好的抗不均匀分布下陷能力。天然地基块式或筏式基础具备施工便利、工期短、节约投资等优点,建议设计人员在条件容许情况下尽可能搭配。
2.3桩筏基础 桩筏基础的基本原理是桩土的协同工作,桩与土在下陷及膨胀溶过程中互相协商超过平稳的平衡状态,筏板底土层与摩擦桩联合分担上部结构荷载。一般来说,考虑到地下室开凿后地基补偿等因素,筏板底土层具备一定的承载力。
所以设计时可根据筏板底土层情况,考虑到土分担上部结构荷载的比例。通过对筏板的分析,筏板四周的形变仅次于,因此在设计时在筏板四周不应均匀分布布置桩且桩距应加密,中部各线脚构件桩的布置宜使用梅花形布置。
考虑到摩擦桩的特点,桩筏基础设计桩直径不应过大。筏板厚度的确认除符合冲切拒绝外尚需符合抗弯、抗剪的拒绝。 目前,我国现行规范GB5000722002建筑地基基础设计规范第8.5.14条规定,桩基设计时,不应融合地区经验考虑到桩、土、主桥的联合工作。
涉及规范对桩筏填充基础的计算方法未作出统一规定,使用的计算方法也不尽相同,多根据当地情况和经验确认,大体有以下两种计算方法: 方法1:假设整个建筑物和重量全部由桩传遍地基中去,而梁台板只起相连桩顶和传送上部荷载的构造作用。在群桩布置中使桩的受力均匀分布,桩群形心与上部结构传授给基础的荷载焦点尽可能重合。对于框架结构,可按荷载大小,在柱下集中于布桩。对于板剪成结构或框筒结构,柱下布桩与框架结构完全相同,剪力墙或筒体下沿墙布桩。
当桩数较多时,也可均匀分布布桩。根据国内外专家的理论,国内一些设计单位在桩基设计中,当群桩数量较多时,使用了外密内疏的内桩方法,即必要增加群桩中部的桩数而减少外围桩数。 方法2:参照桩土联合起到,利用天然地基的承载力,使桩基与天然地基有序,使用掌控下陷的方法将上部荷载由桩和筏板联合有序分担,使桩的数量及筏板厚度以求增加。
3减沉设计 减沉设计的基本原理。减沉设计是所指按下陷掌控原则设计桩筏基础。减沉设计概念主要应用于硬土地基上多层建筑设计,在软土地基的基础设计中,有时要求使用桩基主要并不是因为附近地表的土层强度严重不足,而是较深处的懦弱土层产生过大下陷的缘故,这时可使用数量较较少的桩使下陷量增大到容许的范围内,这种桩一般是摩擦桩,在主桥产生一定下陷的情况下,桩可充分发挥并能之后维持其全部无限大承载力,能有效地增大下陷量。
2)减沉设计的内容。桩长及桩身断面自由选择:自由选择桩长不应尽量穿越压缩性低的土层,桩端持力层压缩性不应比较较低。
在主桥产生一定下陷时桩仍可充分发挥并能之后维持其全部无限大承载力。自由选择桩身断面不应使桩身结构强度确认的单桩允许承载力与地基土对桩的无限大承载力二者给定,以充分发挥桩身材料的承载能力。主桥挖出浅及其地面尺寸的可行性确认:首先按外荷载,全部由主桥分担时其无限大承载力仍有一定安全性储备的原则,再行可行性确认主桥的挖出浅及其底面尺寸,然后确认减沉设计的用桩量,再行验算主桥的可行性尺寸,并给与调整。 4 逆刚性徵平设计 逆刚性徵平设计的内容。
在桩筏逆刚性徵平设计中,群桩刚性与单一筏板刚性的比值kpr尤为关键。合适的kpr值与桩筏面积比有关,且当有关桩筏面积比范围为16%～25%时,kpr值相似于1。当桩筏面积较为大时,为增大下陷劣,kpr值应略为减小。考虑到桩的非线性,比几乎弹性分析所获得的略为大(大约50%),kpr值有可能更加适合。
为增大桩的承载能力显著充分发挥(小于50%)后的下陷劣,只要kpr=1的条件符合,任何实际桩长都可使用。 2)逆刚性徵平设计的步骤。按建筑物性质、荷载、地质条件等展开初始布桩并确认板薄,对上部结构、桩筏基础与地基联合起到展开分析,绘制下陷等值线。对下陷等值线展开分析,当天然地基总体下陷并不大而局部下陷过大时,根据具体条件对下陷过大部分使用局部强化处置,如使用筏底布桩或填充地基,在桩基下陷较小部位,不应抽掉一部分桩,或视土层情况必要延长桩长或增大桩径。
对下陷较小的部位,应适当特布满桩或视土层情况,必要减少桩径桩长,新的构成刚性体系,展开联合工作递归计算出来,以后下陷劣降到大于。 5.结语 桩筏基础设计是双控的,从优化角度解读,承载力和下陷意味着是两个约束条件。在特定条件下,承载力和下陷往往只是其中一个起主控起到。
在很深硬黏土地基上的桩筏基础,下陷往往是设计的主控要素,不应倡导以下陷掌控设计的设计思想。桩土联合工作理论在桩筏填充基础设计中具备显著的效益。在高层建筑设计中,基础方案十分最重要,不应使用稳健可信经济的方法,充分发挥地基潜力,减少耗资。
参考文献 [1]GB50007-2002.建筑地基基础设计规范[S]. [2]JGJ3-2002.高层建筑混凝土结构技术规程[S]. [3]JGJ6299.高层建筑箱形与筏形基础技术规范[S]..。
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