箱形基础与筏形基础设计和选型研究

摘要

目前，对于箱形基础和筏形基础的设计，设计单位通常使用计算软件进行计算，为了提高建筑物的安全性，设计时采用了较大的底板和增大配筋量，这样势必造成截面尺寸和配筋有较大的富余，并造成了很大的经济浪费，对于箱形基础和筏形基础选型也仅是一个大概的估计。 随着我国高层建筑的飞速发展，建筑业要求对箱形基础和筏形基础的内力分析及设计有一个定量定性的科学结论，不同的内力分析与理论导致对建筑物的不同设计处理，方法的不同导致基础投资有较大的差别，安全性能也不同。建筑业的现状要求根据现有理论数据、规范对箱形和筏形基础进行分析、总结，得出对筏形及箱形基础设计有理论指导意义的定量定性的成果。本文做了同一条件下箱形基础和筏形基础的设计，通过分析对箱形和筏形进行了基础的选型探讨。本文主要的研究内容如下： 1、对十二层框架结构的基础进行设计，其基础设计采用了箱型基础和筏形基础两种方案。进行了有限元法考虑空间受力情况在箱形基础内力计算的研究，内力计算中采用手算法和有限元法，并将两种方法进行了对比。 2、筏形基础内力计算，首先利用子结构的凝聚技术进行上部结构分析和利用有限元和边界元对Winkler地基上的筏板基础进行分析，然后通过力的平衡和位移的协调关系建立了整体耦合分析方程，将得到的内力与PKPM计算软件所得结果进行了比较。 3、对箱形基础和筏形基础设计提出了建议，对同一条件下的十二层框架结构采用箱形基础和筏形基础两种方案进行了技术及经济对比，并对箱形、筏形基础的选型进行了探讨。 设计计算结果表明： 1、通过有限元法考虑空间受力情况对箱形基础内力计算的研究，并将手算法与之对比，两种方法得到的结果差别不大。对于算例中十二层框架结构下部的箱形基础采用手算法进行设计计算，与传统计算机设计计算所得结果经济很多。 2、利用有限元和边界元的耦合方法，分析考虑了上部结构共同作用的Winkler弹性地基上的筏板基础。在分析的过程中，通过对上部结构采用了子结构的凝聚技术和对Winkler弹性地基上的板采用边界元方法。通过算例分析表明，所得结果与常用计算方法差别不明显，切实可行，而分析方法具有节省计算内存、计算速度快和计算精度高的特点。 3、箱形基础和筏形基础设计计算方法不同，将导致基础投资有较大的差别。 以上工作的完成即：采用有限元法考虑空间受力情况求箱形基础内力与手算法求箱形基础内力进行比较，得到手算法适用性更强且经济的特点；论文创新：利用有限元和边界元的耦合方法，分析考虑上部结构共同作用的Winkler弹性地基上的筏板基础，与常用计算方法进行比较，精度更高的特点，可为工程提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题的背景及研究的目的和意义

1.2国内外本课题研究发展状况

1.2.1箱型基础国内外研究现状、水平及存在的问题

1.2.2筏形基础国内外研究现状、水平及存在的问题

1.2.3箱形基础和筏形基础设计方法的发展

1.3本文主要的研究内容

第2章箱形基础和筏形基础设计计算基本知识

2.1箱形基础的设计计算基本识

2.1.1箱形基础结构内力计算

2.1.2基底反力计算

2.1.3箱形基础墙体计算

2.2筏形基础的设计计算基本知识

2.2.1刚性板计算

2.2.2弹性地基上板的计算

2.3本章小节

第3章箱形基础设计

3.1箱形基础设计实例

3.1.1承载力验算

3.1.2整体弯矩计算

3.1.3局部弯矩计算

3.1.4箱基墙体计算

3.1.5最终沉降量计算

3.2高层建筑箱形基础设计建议

3.3本章小节

第4章有限元法求解基础板的应用

4.1引言

4.2求解基础板的有限单元法

4.3本章小节

第5章同一条件下筏形基础设计实例

5.1有限元法

5.2筏形基础设计实例

5.2.1筏形基础基本参数

5.2.2筏行基础计算结果

5.3筏形基础设计建议

5.4本章小节

第6章耦合方法求筏行基础内力

6.1上部结构分析

6.2板的边界元分析

6.2.1控制微分方程及基本解

6.2.2边界积分方程

6.2.3边界元法

6.3肋梁的有限元分析

6.4耦合方程的建立

6.4.1补充方程的建立

6.4.2耦合方程

6.5算例分析

6.6本章小节

第7章箱形基础和筏形基础选型探讨

7.1选择箱形和筏形基础的原则

7.2箱形基础和筏形基础的经济比较

7.3本章小节

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

个人简历