利通大厦深基坑支护设计毕业设计开题报告

毕毕 业业 设设 计计（论（论 文）任文）任 务务 书书 课题名称课题名称利通大厦深基坑支护设计利通大厦深基坑支护设计 姓姓名名笑嘻嘻笑嘻嘻 学学号号1003313-071003313-07 学学院院土木工程学院土木工程学院 专专业业土木工程土木工程( (城市地下空间与隧道工程城市地下空间与隧道工程) ) 指导教师指导教师郭尤林郭尤林( (讲师讲师) ) 20142014 年年 3 3 月月 2525 日日 一、设计（论文）的教学目的 毕业设计是按教学计划完成理论教学和相关实践教学之后的综合性教 学，是对专业方向教学的继续深化和拓宽，是培养学生工程实践能力的重要教 学阶段，其目的在于全面培养、训练学生运用已学的专业基本理论、基本知识、 基本技能，进行本专业工程设计或科学研究的综合素质。 二、设计（论文）的主要内容 一. 在读懂发给的源程序的基础上，改写或编写指定部分的源程序； 并根据教师给定的数据，上机验证程序的正确性； 二. 根据原始资料给定的地形、地质资料，周边建筑物的情况，初步设计 基坑的支护形式并进行相关的方案比选； 三. 根据上述支护结构，结合地质条件进行围护结构周围的荷载计算，根 据荷载与地质情况进行相关的土压力计算； 四. 采用给定的源程序进行支护结构内力计算，并给出相关的计算图式； 五. 采成基坑工程中常用的计算软件对所计算的内力与变形进行较核，通 过相互比较，确定最终的计算结果； 六. 根据计算结果进行配筋计算与画施工图； 七. 施工组织设计： 1、确定基坑的施工方案，对有关工序进行说明，绘出施工方案图(含横断 面工序图及纵断面工序展开图)； 2、 根据施工期限安排施工进度，绘制施工进度图； 八. 全面整理设计说明书及设计图，准备答辩提纲。 三、设计（论文）的基本要求 1按设计课题的要求，独立完成设计任务，做出不同的设计方案， 交出各自的成果。 2认真设计、准确计算、细致绘图、文字表达确切流畅。 3树立科学态度，注重钻研精神、独立工作能力的培养。 4严格按照有关文件要求进行毕业设计管理，努力提高毕业设计质量。 5图纸绘制要求：全部采用 A3 图纸(可加长)；手工绘图 2 张以上（含 2 张） ；图纸布局要协调，要紧凑而不拥挤；线条粗细要正确，位置要准确； 6注重资料的收集、分析和整理工作，设计完成后，设计成果应按如下要 求装订成册： （1） 毕业设计计算书A4 一份； （2） 毕业设计图纸A3 一份。 7图纸装订顺序：封面，目录，设计总说明，设计图纸、表格。 8设计计算书装订顺序：封面、目录、中英文摘要、设计总说明、设计计 算的全部内容、设计课题对应的专业英文文章的复印件及其英译汉、 毕业设计 任务书 、 毕业设计指导书 、致谢。 四、进度安排 序号论 文（设 计）各 阶 段 内 容起止日期 1 开题和调研报告、熟悉毕业设计任务，收集资料，做好毕业设计的准 备工作 3 月 25 日 3 月 31 日 2计算围护结构的内力和变形（并进行有关验算） 4 月 01 日 5 月 04 日 3施工组织设计 5 月 05 日 5 月 11 日 4概预算 5 月 12 日 5 月 18 日 5绘制设计图件 5 月 19 日 6 月 09 日 6 编写说明书、文件装订、毕业设计答辩 6 月 10 日 6 月 16 日 五、主要参考文献 1 应宏伟，王奎华，谢康等.杭州解百商业城半逆作法深基坑支护设计与监 测J .岩土工程学报,2001.23(1)：79-83 2 深 基 坑地质勘察报告及相关资料 3 王晚中，李为民,温文富.苏州某软土深基坑支护设计J.山西建筑，2 0 1 1 .37 （12） ：51-52 4建筑地基基础设计规范 （GB5007-2011） 5建筑基坑支护技术规范 （JGJ120-2012） 6 唐九如，王俊佚，郎越狭窄场地软土深基坑的支护设计、施工及监测J. 建筑施工1997.19(2):31-34 7建筑边坡工程技术规范 （GB50330-2002） 8基坑工程手册刘国彬，王卫东编，中国建筑工业出版社 9建筑结构荷载规范 （GB50009-2012） 10建筑基坑工程监测技术规范 （GB50497-2009） 11混凝土结构设计规范 （GB50010-2010） 学学 生生 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 开开 题题 报报 告告 书书 20142014 年年 3 3 月月 2525 日日 课题名称课题名称 利通大厦深基坑支护设计利通大厦深基坑支护设计 姓姓名名 袁泽南袁泽南 学学号号 1003313-071003313-07 学学院院 土木工程学院土木工程学院 专专业业 土木工程土木工程( (城市地下空间与隧道工程城市地下空间与隧道工程) ) 指导教师指导教师 郭尤林郭尤林( (讲师讲师) ) 20142014 届学生届学生 毕业设计毕业设计( (论文论文) )材料材料 （二）（二） 设计（论文）题目利通大厦深基坑支护设计利通大厦深基坑支护设计 1、课题的根据：1）说明本课题的理论、实际意义 2）综述国内外有关本课题的研究动态和自己的见解 1.1. 课题研究理论意义和实际意义课题研究理论意义和实际意义 随着城市的建设基坑支护技术也不断发展，而对于不同的工程环境及条件，采用 何种支护形式显得至关重要，同时把是否能保证基坑及周围环境的安全及工程造价作 为判断一个支护设计方案是否合理的标准。如果支护结构型式选择合理，就可以做到 整个基坑以及整个建筑物的安全可靠，还可以带来可观的经济与社会效益。基坑为房 屋建筑、市政工程或地下建筑物在施工时需开挖的地坑。为保证基坑施工、主体地下 结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填，包括勘 察、设计、施工和监测等，称为基坑工程。它是地下基础施工中内容丰富而富于变化 的领域，是一项风险工程，是一门古老而具有划时代特点的综合性的新型学科，它涉 及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构 相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑工程采用的围护墙、支撑（或土层锚 杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。基坑支护工程包含挡土、支护、 降水、 挖土等许多紧密联系的环节， 如其中某一环节失效，将会导致整个工程的失败。 本课题是一个实际工程支护问题，针对该工程可培养学生综合能力。设计中，不 仅要认真学习现有规范和工程中常用的各种施工工艺和施工技术，而且应结合当地工 程经验和方法，将这些经验方法与自身所学的科学文化知识相结合。根据土木工程专 业的培养目标要求及毕业生的主要服务去向，通过毕业设计，使每个学生把所学过的 专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力， 能独立进行基坑支护结构设计。通过利通大厦基坑支护结构设计，使学生在应用现行 规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩 固、综合掌握和灵活运用的目的，提高毕业生分析问题、解决问题的能力。 本项毕业设计选题为利通大厦深基坑支护结构设计，为详细学习和了解与岩土工 程相关的知识，巩固以前学习过的（深基坑支护、基础工程、地基处理、土力学、工 程地质学等）知识，并按照现行规范，通过对实际情况的分析把它运用到生产实践中 去，同时也培养了调查研究、查阅文献、收集资料和整理资料的能力。通过本次设计 使自己能够理论联系实际，并为以后的工作和学习打下坚实的基础。 2.2.课题研究现状及分析课题研究现状及分析 2.12.1 我国基坑工程的发展现状我国基坑工程的发展现状 基坑工程在我国出现比较晚，我国 70 年代国内开挖深度达到 10m 以上的基坑工程比 较少，而且是在较少或者没有相邻建筑物和地下结构物的地区，当时，上海的高层建 筑的地下室大多埋深在 4m 左右。北京在七十年代初建成了深 20m 的地下铁道区间车 站。八十年代后，北京、上海、广东、天津以及其他城市施工的深基坑陆续增加，开 挖深度一般在 8m 左右，少数超过 10m。进入九十年代，我国的高层建筑迅猛发展， 同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室 逐渐增多，基坑开挖深度超过 10m 的比比皆是。为总结各地积累的深基坑设计和施工 的经验，中国土木工程学会和中国建筑学会的土力学和基础工程学会，相继召开过多 次全国和地方的深基坑学术会议，并出版有关论文集。为了总结我国深基坑支护设计 和施工经验，九十年代后相继在武汉市、广东省及上海市等编制了深基坑支护设计与 施工的有关法规，并已编制了国家行业标准的有关法规。但我国贯彻执行改革开放政 策以来所形成的开放大市场和与国际接轨的外向型运作，使我国的基坑工程领域的发 展形成了东西方模式并存的独特格局，而在技术进步和发展上，又存在着地域上的不 平衡。 基坑支护技术在我国相对较年轻，无论是设计计算，还是施工监控等方面都处在 不断进步和发展的过程中。随着改革开放和经济建设高潮的兴起，许多城市新建和进 行改建、扩建，特别是近年在沿海开放城市中高层建筑的大量兴建或地下空间的逐渐 开发和利用，基坑工程的设计和施工技术的开发和实践，形成了近年国内岩土工程建 设项目的热点。多种形式的围护结构，如排桩挡土、排桩与水泥土复合围护、水泥土 搅拌桩支挡、引进的 SMW 工法以及地下连续墙等，已经逐步打破了以前单一的板桩 (钢板桩、混凝土板桩等)围护的模式而形成了多样化格局，呈现出前所未有的技术发 展与更新的势头。 2.22.2 国外基坑工程的发展现状国外基坑工程的发展现状 深基坑工程在国外称为“深开挖工程”（Deep Excavation），这比称之为“深基 坑”更合适。因为为了设置建筑物的地下室需开挖深基坑，这只是深基坑开挖的一种 类型。深开挖还包括为了埋设各种地下设施而必须进行的深层开挖。 20 世纪 20 年代，KTerzaghi 的土力学和工程地质学的先后问世，标 志着本学科走向系统和成型，带动了各国学者和工程技术人员对本门学科和技术的各 个方面的探索、深入与提高。20 世纪 40 年代 Terzaghi 和 Peck 等人就提出了预估挖 土方稳定程度和支撑荷载大小的总应力法。这一理论原理一直沿用至今，只不过有了 许多改进和修正。50 年 代 Bjerrum 和 Eide 给出了分析深基坑底板隆起的方法。60 年代开始在奥斯陆 和墨西哥城软黏土深基坑中使用了仪器进行监测，此后的大量实测资料提高了预测的 准确性，并从 70 年代起产生了相应的指导开挖的法规。 随着城市建设的发展，愈益要求开发三维城市空间。目前各类用途的地下空间已 在世界各大城市中得到开发利用，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、 地下停车库、地下街道、地下商场、地下医院、地下仓库、地下民防工事以及多种地 下民用和工业设施等。国外著名的地下工程有法国巴黎中央商场、美国明尼苏达大学 土木工程系的办公大楼和实验室、日本东京八重洲地下街等。 目前，随着科技的发展，特别是电子计算机的广泛应用，极大地推动了岩土工程界的 发展(其中深基坑工程也不例外)，各种新的设计计算理论和先进的测试技术不断地被 用到建筑基坑工程中，室内外的调查和测试正在实现着半自动化和自动化，有效地减 轻了劳动， 提高了效率； 岩土工程中非线性计算和数值分析方法得以具体操作和实现， 促进了岩土工程关系和计算从线性向非线性这一质变的过渡；而岩土工程监测技术 (包括测试手段、方法与工具)的进步，加速了基坑工程中信息化施工的推行，反过来 又迅速提高了人们对基坑工程设计方法和理论的认识，建筑基坑工程的设计原则正从 强度破坏极限状态向着变形极限状态控制发展。目前有一部分内容正试行向着概率极 限状态(可靠性设计方法)控制的新的方向发展，以便尽早与已经按照可靠性原则进行 设计的上部结构设计方法相匹配。近年来，大、重型机械制造技术，特别是美国、日 本及欧洲发达国家的大功率、强动力施工机械和大型静动态测试仪器的问世，更加推 动了基坑工程理论与技术的迅速发展；而在法国、意大利、日本等国家率先使用的新 的基础施工法(如 SMW 工法等)的相继问世，又极大地发展了软土开挖与围护的技术。 3 3、课题的主要内容、课题的主要内容: : 一. 在读懂发给的源程序的基础上，改写或编写指定部分的源程序；并根据教 师给定的数据，上机验证程序的正确性； 二. 根据原始资料给定的地形、地质资料，周边建筑物的情况，初步设计基坑 的支护形式并进行相关的方案比选； 三. 根据上述支护结构，结合地质条件进行围护结构周围的荷载计算，根据荷 载与地质情况进行相关的土压力计算； 四. 采用给定的源程序进行支护结构内力计算，并给出相关的计算图式； 五. 采成基坑工程中常用的计算软件对所计算的内力与变形进行较核，通过相 互比较，确定最终的计算结果； 六. 根据计算结果进行配筋计算与画施工图； 七. 施工组织设计： 1、确定基坑的施工方案，对有关工序进行说明，绘出施工方案图(含横断面工 序图及纵断面工序展开图)； 2、 根据施工期限安排施工进度，绘制施工进度图； 八. 全面整理设计说明书及设计图，准备答辩提纲。 4 4、研究方法：研究方法： 5、1、极限平衡法 常用的极限平衡法有自由端法( 简支端法) 和固定端法( 等值梁法) 。自由端法 把基坑以下的桩段看作一简支端, 整个桩绕桩底转动。锚固力作用的点看作是另一支 点, 整个桩相当于一个简支梁。由横向力的平衡方程和对支护点或支护结构底端的力 矩平衡, 可求出锚固力和桩的嵌固深度。这实际上是把支护结构当作为分离体处理, 整个分离体处于平衡状态。所谓固定端法也叫等值梁法, 实际上这种方法是把桩当作 三铰支梁。锚固点为一处铰支, 土压力强度为零的点为一处铰支, 底端弯矩为零的点 为另一处铰支。由于对土压力为零的点列力矩平衡方程求出锚固力, 因而该点的弯矩 为零。又由于该点为反弯矩点, 该点上下弯矩变号。适当调整锚固力的位置, 可使正 负弯矩值大致相等。建设部标准 5 建筑基坑支护技术规程 6( JGJ120- 99) 基本属于 固定端法,只是在基坑下主动土压力简化为矩形分布。 2、弹性地基梁法 弹性地基梁法认为, 水平方向的地基反力与墙体位移的关系可用下式来表 示:p = K x my n 式中： p 水平方向地基反力强度;K 由土的性质决定的地基反力系 数;x 开挖面以下的深度;Y 墙体的水平位移。当指数为 1 时为线弹性地基反力分布, 即地基反力与墙体位移 y 成正比, 当指数不为 1 时, 为非线弹性地基反力分布。 非线弹性地基反力分布, 计算复杂, 工程上用的较少。当指数m= 0 时, 表示水平方向 的地基反力系数与深度无关, 是一个定值。这种分析方法称为/ K 0法; 当m= 1 时, 表 示地基反力系数与深度成正比, 这种分析方法叫作/ m0法; 当m= 015 时, 则称为/ C0 法。 K 法与m 法计算简单,用的较广泛。 在使用弹性地基梁法时, 需要先确定设计桩长, 也需要先确定地基反力系数。有人认为,地基反力系数难以准确地确定, 因而对这种算 法的精确性持怀疑态度。也有人认为这种方法能计算出桩墙的变形, 并且比有限元法 简单, 是一种值推广的方法。 3、有限元法 如前所述, 极限平衡法只宜计算支护结构的内力与桩长。弹性地基反力法能够计 算出支护结构的位移, 但不能计算出基坑周围的位移, 并且该方法有经验近似之嫌。 而有限元法能够计算出基坑周围任意一点的内力与位移, 并且有较严密的理论基础。 实际上有限元法是一种比较可靠的能计算较复杂的工程问题的通用方法。国外有限元 法在土木工程中用的较普及, 英国的Manchester 等大学对有限元在基坑工程中的应 用研究的较多。20 世纪90 年代初中国学者苏宁就曾在Manchester 大学I. M. Smith 教授的指导下开发出了桩锚支护的三维弹塑性有限元程序。但是这些程序通用性较差, 只有经过专门训练的人才会使用。国外通用的可用于基坑模拟的有限元程序如ABAQUS, 由于程序太大、太昂贵、太复杂, 以致于一般的工程师很少去用。因而, 研制便于现 场工程师应用的弹塑性有限元程序是当前需要做的工作。 5 5、完成期限和采取的主要措施：、完成期限和采取的主要措