高层建筑结构地基基础设计.doc

最新【精品】范文 参考文献 专业论文高层建筑结构地基基础设计高层建筑结构地基基础设计 摘要:在建筑工程设计中，地基基础部分是一个非常重要的部分，近年来，高层建筑，由于其建筑功能的需要和结构本身的要求，多数需要设置单层或多层地下室，高层建筑地基处理及地下室基础设计，是决定高层建筑安全与稳定性的关键，也是高层建筑结构得以保证的根本。 中图分类号：TU97文献标识码： A 一、地基基础设计的重要性 地基基础是建筑物首先考虑和建造的部位，是一个建筑的根本和立足点。同时，由于地基深埋于土地之中，地质情况复杂，变化较多，加上地下水的影响，使得基础设计的不确定性加大，增加了地基基础设计的难度。根据有关资料统计，一般地基基础及地下室的造价占整个土建造价的5%6%之间，对埋置较深，地质情况复杂，需要特殊处理的地基基础，其造价更可达10%以上。所以，设计过程中通过对不同基础形式方案的比较，择优而用，降低造价可以产生较好的经济效益。 二、简单介绍几种在高层设计中土的物理性质指标 土的物理性质指标反映土的工程性质的特征，具有重要的实用价值。 1、密度P和容重Y，土的密度P为单位体积土的质量，容重Y为单位体积土的重力。 2、含水量W 土的含水量表示土中含水的数量，为土体中水的质量与固体矿物质量的比值，用百分数表示。 3、孔隙比。 土的孔隙比为土中孔隙体积与固体颗粒的体积之比值。 5、饱和度ST 土的饱和度表示水在孔隙中充满的程度。 三、举例阐述 1、工程概况 在我国的某市，需建一商住楼，附近马路交叉口紧挨火车站，建筑用地东西长52.67m、南北长198.56m。该工程竣工后将是这里交流的文化平台，也将成为商业地标建筑。该工程主楼地上20层，地下2层，68.950m的建筑总高度，其裙房地上5层，地下2层，23.950m的建筑总高度，均为0.300m的室内外高差，86126m2的总建筑面积。该建筑层高3.9m，地下1层，层高5.6m，地下2层，均为地下设备用房、车库、及人防，地上5层到1层为商业用房，层高3.1 m ，20层到6层为公寓用房，为32.6m X 42.2m的主楼平面，采用沉降缝分开，在主楼与裙楼之间。 使用年限为50年的主楼结构设计，为7度的建筑抗震设防烈度，为0.15的设计基本地震加速度，分组为第一组地震的设计，抗震设防类别为丙类的建筑，设计等级为乙级的地基基础。采用100年重现期的风压值S=0.5kN/m2的基本风压，类别为C类的地面粗糙度，等级为一级的建筑耐火。 2、工程地质情况 根据勘察报告了解地质，属陇东黄土高原的场地地貌单元，6.0m的地层深度，以上为粉土及粉质粘土层的Q4沉积，6.0m11.0m为缓流水相沉积的粉土及粉质粘土层或Q42静水相，Q为11.0m17.0m；粉细砂及粉土层的沉积，为Q3沉积的粉质粘土层在17.0m53.0m内，为Q2沉积的粘土层在5 3.0m80.0m内。约12.5m 12.8m的地下水位埋深，为0.5m1.0m的水位年变化幅度，为12.0 m的地基抗浮设计水位。对混凝土没有腐蚀性的地下水，钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性，在干湿交替条件下。不具液化性的场地地基土。为中硬场地土的场地土类型，类别为II类的建筑场地。属抗震有利地段的建筑场地。根据报告中的地质勘察建议，地基采用静压预制管桩、高压喷射注浆、钻孔灌注桩法处理地基。 3、地基结构设计 3.1、基础类型的选择和设计 要想做好基础设计不仅考虑到当地工程地质和水文地质条件，还要考虑到建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等多方面因素，进而选择出经济合理的基础形式。 3.2、体结构优先采用钢性条形基础，例如灰土条形基础、C15素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等。在基础宽度大于215厘米的时候，应采用钢筋混凝土扩展基础，也就是柔性基础。当出现多层框架结构，无地下室、地基较差、荷载过大的情况时，为了增强整体性需要减少小均匀沉降，这时需采用十字交叉梁条形基础。 3.3、有地下室，无防水要求，柱网、荷载较均匀，地基较好的条件下，应选用独立柱基，抗震设防区加柱基拉梁，或使用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础。与之相反，在无地下室，地基较差，荷载较大的条件下，柱下可选用交叉条形基础并与墙下条基连结在一起，以加强整体性，若还不能满足地基承载力或变形要求，可采用筏板基础。另外剪力墙结构不论无地下室或有地下室，无防水要求，地基较好，都宜选用交叉条形基础。 3.4、在有防水要求的时候，箱形基础、筏板基础可选用。一般都设有地下室在高层建筑中，筏板基础可采用。在设置有均匀的钢筋混凝土隔墙的地下室时，箱形基础可采用。当遇到较差地基时，地基强度和沉降要求为了满足，人工处理地基、桩基可采用。无论何种基础采用，都要处理好地下室外墙、基础底板的连结节点。框剪结构荷载较均匀、无地下室、地基较好，墙下条基、单独柱基可选用，柱基下设拉梁在抗震设防地区，墙下条基与它连结在一起。 四、高层建筑地基基础设计应注意的问题 1、沉降缝的设置沉降缝，是为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降，引起房屋破坏所设置的垂直缝成为沉降缝。当建筑物建造在不同土质的地基上，或建筑物相邻部分的高度、荷载和结构形式差别较大时，为了防止建筑物出现不均匀沉降引起错动或开裂，通常在差异处设置垂直缝隙，将建筑物分割成若干个独立单元。但高层建筑的工程实践效果标明，高层建筑基础却不适合设置沉降缝。沉降缝的设置，将对地下室在土层中的嵌固作用产生一定的影响，再加上高层建筑本身对地下室的结构压力，会使建筑的地基基础设计更加复杂，并造成额外的压力负担，不利于高层建筑的稳定性。 2、共同作用问题分析基土与结构，源于高层建筑与地基基础共同作用是共同作用的概念，即是把基础和地基、高层建筑三者看成一个整体，在接触部位的变形协调条件，要满足地基、基础与上部结构。基础与地基土(各种类型的桩包括: 刚性桩、柔性桩、半柔性桩等)共同承担上部结构荷载，是地基基础的共同作用。根据基础变形协调条件确定，地基与基础之间的荷载分担比。由此我们可以看出，设计地基基础时，可用沉降控制，共同作用概念的具体运用正是地基基础。基础加固或地基处理，控制要求就是基础沉陷量的大小，确定发挥原地基土承载力与地基补强的程度。基础形式、地基土的土性、基础(包括加固体)刚度的大小，影响地基土与基础的荷载分担比，这些是它的主要因素。 总之，随着高速发展的我国经济，越来越普遍高层建筑在我国的工程建设中出现，而高层建筑结构体系的一个重要组成部分，就是高层建筑基础，它日益被业内人士所重视。这是因为高层建筑基础，将高层建筑上部结构的荷载传递给地基是它承担的主要作用，在我们设计