兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究

毕 业 论 文论文题目（中文）兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究 论文题目（外文） Study on Bearing Capacity of Foundationof High Rise Buildings in Lanzhou 毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究I兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究摘 要随着生产力水平与科学技术水平的不断进步，城市人口也越来越集中，为了有效、合理地利用城市土地空间资源，也为了满足广大人民群众的需求，兰州市城市建筑事业发展迅速，越来越多的高层建筑甚至超高层建筑兴建起来或者正在兴建中。由于地层及其地理位置的特殊性，兰州市分布的第三系红色砂岩层就成为修建高层甚至超高层建筑物地基的首选持力层 1。本文在通过收集并整理了大量的数据资料情况下，主要研究了兰州市市区高层建筑的分布规律以及发展现状、高层建筑场地的工程地质条件、地基持力层的特点等。主要研究手段是采用地面踏勘及调研，查阅相关的文献资料，运用 CAD软件进行分析处理数据。最后经过分析讨论，兰州市市区高层建筑基础比较理想的持力层应该是卵石层和第三系红色砂岩层。关键词：高层建筑；工程地质条件；持力层；地基承载力毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究IISTUDY ON BEARING CAPACITY OF FOUNDATION OF HIGH RISE BUILDINGS IN LANZHOUAbstractWith the continuous progress of the productivity level and the level of science and technology, the citys population is more concentrated, in order to effectively and reasonably use the city land space resources, in order to meet the needs of the masses, the development of city construction undertakings in Lanzhou rapidly, more and more high-rise buildings or even high-rise buildings built or under construction. Due to the particularity of the strata and its geographical location, the third series of red sandstone layers in Lanzhou city have become the first choice for the construction of high-rise and even super high-rise buildings.In this paper, through collecting and collating the data of a large number of foundation, mainly studies the distribution of Lanzhou city and the status quo of the development of high-rise buildings, high-rise building site engineering geological conditions, bearing layer etc. The main research method is the use of ground survey and research, access to the relevant literature, using CAD software for data analysis and processing. Finally, after the analysis and discussion, the ideal bearing layer of the high-rise building in Lanzhou city should be the pebble layer and the third series red sandstone layer.Key words: High rise building；engineering geological condition；Bearing layer；Bearing- capacity of foundation毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究目 录摘 要 .IAbstract.II第 1章 绪 论 .11.1 高层建筑发展概况 .11.2 研究课题的提出 .21.3 国内外研究现状 .21.4 研究方法及思路 .31.5 主要研究内容 .3第 2章 兰州市市区高层建筑的发展现状及分布规律 .52.1 兰州市市区高层建筑的发展现状 .52.2 兰州市市区高层建筑的分布规律 .6第 3章 兰州市市区高层建筑地基土的分布规律 .73.1 地层岩性 .73.1.1 地层分布 .73.1.2 砂岩的颗粒组成 .93.1.3 砂岩的物理力学性质 .103.2 水文地质条件 .123.3 地形地貌 .133.4 地质结构 .133.5 不良地质现象 .14毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究3.6 天然建筑材料 .14第 4章 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究 .154.1 高层建筑地基承载力的确定 .154.2 持力层的选取 .16第 5章 结 论 .18参考文献 .19附 录 .20致 谢 .25毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究第 1 页第 1 章 绪 论1.1 高层建筑发展概况根据我国工业与民用建筑划分标准（表 1.1），把层数在 820 层（高度为 2460m）的称为高层建筑，层数20 层（高度大于 60m）的称为超高层建筑，本次在兰州市市区踏勘所选用的代表性建筑点位都是大于 20层的高层建筑。表 1.1 我国工业民用建筑划分标准类别 层数 高度（m） 分类名称 对建筑结构起控制作用的荷载I 12 36 低层建筑 竖向荷载II 37 912 多层建筑 水平和竖向荷载III 820 2460 高层建筑 水平荷载IV 20 60 超高层建筑 水平荷载随着社会生产力的快速发展，城市人口也越来越集中，为有效合理地利用城市的土地空间资源，解决城市发展与土地不够的矛盾问题，高层建筑就迎来了发展的机遇。并且，一些全新结构体系的出现，自动控制技术的迅速发展，各种轻质、高强度施工材料的出现，电梯的发明，施工走向机械化和日益提高的电气化技术及尖端的科学技术应用到工程当中，为高层甚至超高层建筑的修建创造了十分有利的条件，建筑物向空中越修越高，大力促进了城市建筑事业的发展。高层建筑在现今的房地产发展中占据着非常重要的地位，直冲云霄的各式摩天大楼展示着现代人的智慧和梦想。近一个世纪以来，全世界高层建筑的发展主要可以分三个阶段。阶段一：19世纪 50年代之前，欧美国家的建筑层数最高的仅有 6层，主因是那个时候缺垂直运输系统。阶段二：19 世纪 50年代至 20世纪 50年代，电梯的诞生及一些新技术的出现，高层建筑便越来越多。1931 年建成的纽约帝国大厦就是其中的代表之一，有 102层，高度为 381m2。阶段三：20 世纪 60年代之后，这段时期，很多优秀先进的结构系统不断发展，高层建筑的发展在这一阶段迈出毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究第 2 页了全新的高度，70 年代中期已至顶端，之后欧美国家的高层建筑达到暂时性的稳定与饱和，而亚洲的很多国家的高层建筑发展事业正蒸蒸日上。据统计，亚洲最高的 10座建筑当中，中国占 6座，其中大陆有 3座，台湾有 1座，香港有2座。当前，世界最高的工程建筑物层数已经达到了 162层，高度为 828m，我们国家最高的高层建筑是台湾的 101大楼，有 101层，高度为 492m。20 世纪初期的上海是我国高层建筑的发源城市，现今，建筑层数在 3060 层，高度在120300m 的高层建筑已在我国的大、中城市广泛布置开来，我国的高层甚至超高层建筑发展迅速。当今发达国家的高层建筑多采用钢结构，而发展中国家则多用成本较低的钢筋混凝土结构 3。然而，钢筋混凝土结构有一些弊端，如自重比较大，基础造价比较高，构件的断面尺度较大，抗震性能不如钢结构。所以，把钢与钢筋混凝土的优点组合起来，形成一种组合结构，不仅减少造价，性能也会提高，这种结构形式的高层建筑将会越来越多。高层建筑在今后的发展趋势必是：新型材料和结构形式将会出现和应用；高层建筑的高度将突破已有数据；结构形式采用混合模式的高层建筑将越来越多；抗震减震的技术会有新的发展。1.2 研究课题的提出高层建筑的特点突出，重心比较高、荷载很大、水平荷载尤其突出、基础的埋置深度大和基础尺寸大等。所以，它需要的地基是岩性均匀单一，地下水埋置深度较大，岩石结构坚硬且完整，构造比较简单，持力层的厚度大，下卧层没有软弱的土层，且要求地基要有足够大的容许承载力。关于基础类型，在土基中的高层建筑多用箱形基础、筏式基础、桩基础、桩箱复合基础等 4，而在岩基中多选择锚桩基础或者墩基。对于高层建筑甚至超高层建筑，不仅承受竖向荷载，也要承受比较大的水平荷载，基础埋深较大甚至有的要超过 20m,由于基础重大且分布不均，往往会引发各种各样的工程地质问题。一般性建筑物的地基为岩体时，通常都比较坚硬和具有刚性，有足够大的承载力和抵抗变形的能力，稳定性一般都比较好。当用作高层建筑物甚至超高层建筑物的地基时，往往会产生地基变形问题，因此为了满足高层建筑甚至超高层建筑的需要，对于地基持力层的要求也会更严格。由于地理位置以及地层的特殊性，因此，研究兰州市市区高层建筑地基承载力的特征有其重要意义。毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究第 3 页1.3 国内外研究现状当前，我国的高层建筑发展迅速，为保证高层建筑整体的稳定性和安全性，就要求地基土有足够的承载力。关于地基土承载力的计算方法有很多种：对于成层土地基，我国工业与民用建筑设计规范推荐使用扩散角法。由于扩散角与土层的各种参数、基础形状大小相关，当前没有具体、完善的理论计算体系，常利用试验和工程经验的方法进行确定。Hansen 加权平均法常应用于我国港口工程的成层土地基中。然而，若土层间强度差异太大，计算结果将与实际情况相差较大。国外对成层土地基承载力计算主要采用的方法有：极限平衡法（Reddy 等，1967），极限分析法（Michalowski 等，1995；Chen 等，1973）及极限分析的有限元方法（Shiau 等，2003）等等；对于均匀土地基，承载力系数 、 已有精确解，而 至今没有正确的结果，国内外采用了许多数值方qNcrN法如极限平衡法（Meyerhof，1951）、特征线法（Sokolovski，1960）、极限分析法（Chen 等，1973）及有限单元法（Griffiths，1982）等，然而以上方法得出的 均有显著的差别，自以上相关的代表性论文发表以来，很多学者对此进r行了大量研究；对于非饱和土地基，我国西北部的湿陷性黄土、膨胀土、冻土等基本都是非饱和状态，它们的力学性能自然与东部地区的饱和软粘土差别很大，其抗剪强度受含水量或干湿程度的影响也非常明显。当前，对于长期荷载作用下的非饱和土地基，其极限承载力的计算是用表观粘聚力（考虑基质吸力因素的等效粘聚力）代替有效粘聚力，这样原先的 c值增加了非饱和土吸力强度因素 5。1.4 研究方法及思路主要从以下几个步骤进行：提前查阅文献资料，做好初期的准备工作。地面踏勘：主要工作区域是兰州市市区四个大区：城关区（含雁滩）、安宁区、七里河区、西固区。考虑沿着每个区域的主干线，从东到西、从南到北、沿着河道，每个区选用 10个左右的代表性建筑点位，并在每个区选择12 个代表该区域的最重要最典型的建筑点位。获得地面踏勘点位后，调取或收集地下岩土勘察资料。毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究第 4 页运用 CAD等相关软件进行资料信息数据的处理。认真分析讨论，得出结论。1.5 主要研究内容一、兰州市市区高层建筑的分布规律及发展现状先通过地面踏勘，获得兰州市市区的高层建筑点位，可以大概知道兰州市四个典型区域的高层建筑这些年来的发展及展布情况。经过比选，可得出高层建筑在哪些区域比较集中，在哪些区域比较分散；高层建筑从东到西或从南到北是什么分布规律；靠近河边和不靠近河边的高层建筑又是什么情况。二、兰州市市区高层建筑地基土的分布规律在兰州市市区选取代表性建筑点位后，调取其地下资料，主要分析其工程地质条件。获取该区域的地层信息，土层的分布以及特性等资料，对岩土体的物理、力学、水理性质指标、以及含水层参数等定量指标的进行分析，弄清楚地下水类型、埋藏情况、渗透性等信息，认真分析比如含水量、孔隙比等指标，总结地基土以及各项指标参数的分布规律并得出结论。土层的情况可以利用CAD绘图工具进行解释。三、兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究高层建筑随着高度的增加，垂直荷载与水平荷载随之增长，对地基的强度和埋深要求也在提高。高层建筑的荷载是比较重大的，沉降量相应增大，加之上部荷重差异和土层结构的不均，将会导致基础产生较大不均匀沉降。弄清楚兰州市市区高层建筑地基土分布规律后，需要对该区域的地基持力层进行分析，进行讨论并得出结论。毕业论文 兰州市市区高层建筑地基承载力特征研究第 5 页第 2 章 兰州市市区高层建筑的发展现状及分布规律2.1 兰州市市区高层建筑的发展现状下面先介绍一些兰州市的基本情况：兰州市是甘肃省的省会城市，也是我国的地理中心（32114257N，921310846E），人口401.55万（2015 年），面积 13085.6平方公里（2013 年）。兰州包括五区三县一新区，分别是：城关区、七里河区、安宁区、西固区、红古区；永登县、皋兰县、榆中县；兰州新区 6。兰州地区东西 1655公里，南北 530公里，显狭长型，兰州地区具备带状盆地的特点，位于黄河的上游，市区南北环山，黄河由