大底盘多塔楼高层建筑基础设计讲座.ppt
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1、1,筏板有限元基础 适用于大底盘、多塔的 新设计方法,2,内容,1,大底盘高层建筑基础设计简介 2,上部结构荷载的正确使用 3,上下部结构共同作用 4,沉降、内力计算及地基模型的选择 5,大底盘高层建筑基础交互设计 6,厚板有限元计算改正 7,变刚度调平设计方法应用介绍,3,一、大底盘多塔楼高层建筑基础设计简介,1,大底盘多塔楼高层建筑应用现况 每年城镇竣工的建筑面积达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、多层地下结构的出现,在目前住宅小区建设以及大型公建项目中都占有非常重要的地位,其面积可达总竣工建筑面积的10%。,4,工程实例:北京巴黎城(北京院) 43层,
2、大底盘尺寸210m200m,5,工程实例:北京西雅图(冶研院) 34层,大底盘尺寸230m220m,6,沉降图,7,例:北化东四环西区住宅及商业工程(地基所) 18层,大底盘尺寸138m103m,8,工程实例:上海陆家嘴金融贸易区X2地块(茂尔盛maunsell深圳公司) 35层,大底盘尺寸127m160m,9,2、给地基基础设计与施工带来的问题,(1)上部结构塔楼相对大底盘地下结构刚度大,荷载不均匀,基底反力不均匀,基础底板的不均匀变形。设计不当会引起基础开裂。例如国贸二期工程底板裂缝,防水失效;昆明建筑大厦梁板式筏基开裂,底板防水失效。,10,2、给地基基础设计与施工带来的问题,(2)目前
3、解决大底盘高层建筑不均匀沉降的办法一是设置沉降缝,二是设置施工“后浇带”,待沉降基本稳定后再浇筑“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) (3)高层建筑与纯地下车库的连接相当于主塔楼与裙房的连接,11,3,JCCAD软件,12,13,二、上部结构荷载的正确使用,PM荷载 TAT, SATWE, PMSAP荷载 子结构的凝聚荷载 “一次加荷”, “模拟施工1”, “模拟施工2”, “模拟施工3” 活荷载楼层折减 一层荷载作用点标高,14,15,活载楼层不折减,16,1,荷载楼面折减系数的影响 在PM交互输入的楼面折减不但影响梁的设计也影响柱
4、与基础的设计(与楼层折减系数连乘) 规范:荷载楼面折减系数应只影响梁。 2,基础设计是否不考虑地震效应组合(在地基规范3.0.4没有提地震效应组合)? 基础设计应考虑地震效应组合。抗震设计应依据抗震规范,桩基设计还应依据桩基规范,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),17,3,地震效应组合会发生竖向力增加或减小(力不平衡) 按静力概念理解地震效应组合与风荷载组合,认为竖向力不应增加或减小。实际发现力不平衡。 原因是底层地震内力是通过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进行整体分析是一种近似,就会发生
5、力不平衡的这种现象。,18,4,SATWE等增加“模拟施工3”,基础设计如何取用? “模拟施工3”实是分层刚度分层加载方法 “模拟施工1”实是整体刚度分层加载方法 “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造成竖向荷载传递不合理现象。 “施工模拟2”是专为基础设计生成,是一种人工近似。 建议:优先采用“施工模拟3”+上下部结构共同作用 采用“施工模拟1”+上下部结构共同作用 采用“一次加荷”+上下部结构共同作用 “施工模拟2”(不应考虑上下部结构共同作用) 竖向刚度不均匀结构举例: 框架剪力墙结构,内砼筒体+外钢框架结构,19,荷载作用点标高,H,20,一层上部结构
6、荷载作用点标高 影响:独基,桩承台;作用:剪力换算成弯矩,21,三,上下部结构共同作用 TAT,SATWE,PMSAP刚度,1.上部结构计算时假设基础不变形,是固端约束 : 实际结构的基础会沉降且可能不均匀。 差异沉降会对上部结构产生次内力。 2.不同结构形式对差异沉降的反应是不同的。 3.地基规范条文中相关内容,23,上部结构刚度的影响,1,按TAT、SATWE、PMSAP的凝聚的上部结构刚度进行计算 TAT,SATWE,PMSAP刚度凝聚的过程实际上是将上部结构作为整个上下部结构的子结构,对于基础筏板计算是一个准确解。 2,倒楼盖模型 上部结构为刚性(计算局部内力) 3,不考虑上部结构刚度
7、 上部结构刚度为0,24,巴黎城单塔计算,25,考虑上部的沉降图 不考虑上部的沉降图,26,配筋值比较,考虑上部 不考虑上部 (mm2/m) X上筋 4955 4184 Y上筋 5992 7694 X下筋 9414 9461 Y下筋 6945 8234,27,四、基础沉降、内力计算及地基模型的选择,沉降=附加压应力引起的沉降+回弹再压缩计算 桩基可不考虑回弹再压缩,28,桩基沉降计算方法,一、半经验实体深基础法 二、从单桩出发考虑群桩作用的沉降计算法 建筑地基基础规范GB5007-2002 桩基规范JGJ94-94 上海地基规范DBJ08-11-1999,29,30,四、沉降、内力计算及地基模
8、型的选择,算例:油罐设计 板厚1.1米 桩长36米 油罐直径26.44米 荷载300kPa,31,32,33,34,35,沉降比较,36,桩反力比较,37,五、大底盘高层建筑基础 交互输入,1、工程拼装 2、筏板复杂情况介绍 3、提供多种优化布桩方式 4、DWG图转桩位 5、外接荷载,38,1、工程拼装 望京B11-1项目B区(34层),39,2、筏板复杂情况介绍,不等高,不等厚 开大天井情况 水浮力 抗水架空板 设置后浇带,40,3、桩布置方式的选择,桩筏下桩布置的特点 桩位的随意性,桩位自成网格 桩位与荷载的相关性就地消化 常用方式:单桩布置,单桩拷贝,围桩承台。 梁下布桩筏板应后布或不布
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