变刚度调平在高层建筑设计中的应用

摘要

随着高层建筑的发展，桩基础得到了广泛的应用，它大大发挥了桩基的承载性能，而且取得了较好的经济效益和社会效益。然而传统的布桩方法是采用天然地基和均匀布桩，初始竖向支承刚度均匀分布，当设置于其上的刚度有限的基础（承台）受均布荷载作用时，由于土与桩、桩与桩的相互作用导致了地基或群桩的竖向支承刚度分布发生内弱外强的变化，其沉降会出现内大外小的蝶形分布，将引起自身和上部结构的附加弯、剪内力乃至开裂;基底反力会出现内小外大的马鞍形分布，将导致基础的整体弯矩增大。当上部结构为荷载与刚度内大外小的框架一核心筒结构时，蝶形沉降会更趋明显。为了避免上述的负面效应，通过变刚度调平概念设计，突破传统设计理念，调整地基或基桩的竖向支承刚度分布，促使建筑物的差异沉降减到最小，基础或承台内力和上部结构次应力显著降低，节约资源，提高建筑物的使用寿命，确保正常的使用功能。 本文在前人研究的基础上，重点阐述了变刚度调平设计的的原理、方法和工程应用，总结了复合地基群桩沉降计算的方法，然后结合工程实例，运用变刚度调平概念设计和复合桩基沉降计算方法，并采用Flac3D软件分析了框架一核心筒结构变刚度调平后的沉降值，满足规范要求，减小了承台的附加内力。 通过工程算例结果表明，对于框架一核心筒结构的高层建筑结构桩基，可以采取强化核心筒区域的桩基刚度，如增加桩长、改变桩距和桩径等，相对弱化外围框架的桩基刚度，如采用复合疏桩基础。这样可以有效的减小不均匀沉降，降低筏板的内力和上部结构的次应力，并得到良好的经济效益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．3 桩基技术现状

1．3．1 桩型体系

1．3．2 近年来桩基施工技术的主要成就

1．3．3 桩的应用及存在的问题

1．4 桩基础沉降研究的进展和问题

1．5 高层建筑桩箱(筏)基础沉降的计算方法与研究进展

1．6 高层建筑桩基础沉降计算中存在的主要问题

1．7 技术路线

第2章 变刚度群桩调平设计

2．1 基本思路

2．2 变刚度布桩的概念设计

2．3 关于桩筏、桩箱基础传统设计理念与方法的思考

2．4 变刚度布桩设计原则

第3章 空间变刚度群桩等沉降设计方法

3．1 变刚度群桩设计进展

3．2 空间变刚度群桩等沉降设计新方法及概念设计

3．2．1 空间变刚度群桩基础的设计条件

3．2．2 空间变刚度群桩等沉降设计理论

3．2．3 空间变刚度群桩等沉降的设计步骤

3．2．4 空间变刚度群桩等沉降概念设计

3．3 空间变刚度群桩沉降计算

3．3．1 按规范分层总和法计算

3．3．2 桩土“综合刚度”计算

第4章 复合地基群桩沉降计算方法

4．1 以沉降量为控制指标的复合桩基设计

4．I．1 Boussinesq课题求解应力解析解

4．1．2 Mindlin课题求解应力解析解

4．1．3 两个课题研究内容的区别

4．2 复合地基沉降计算

4．2．1 加固区土层压缩量s1的计算方法

4．2．2 加固区下卧土层压缩量s2的计算方法

第5章 变刚度群桩工程应用实例

5．1 工程概况

5．1．1 工程概况

5．1．2 地层结构

5．1．3 工程地质及水文地质条件

5．1．4 水文地质条件及地下水、地基土的腐蚀性评价

5．2 变刚度调平设计

5．2．1 概念设计

5．2．2 桩基沉降软件分析

5．3 桩基沉降观测成果及误差分析

5．3．1 桩基沉降观测成果

5．3．2 误差分析

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

作者简介