复合地基设计方法与案例.pdf
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1、复合地基设计方法与案例讨论2022年3月李伟强北 京 市建 筑设 计 研究院 有 限公 司BEIJINGINSTITUTEOFARCHITECTURAL DESIGN北京土木建筑学会岩土工程委员会地基基础与地下工程研究所地基基础与地下工程研究所(SES:Soil Engineering Services)专注于“地基与基础”及“岩土与结构”相互作用的科学研究,专业理论扎实、实践经验丰富,致力于复杂地基基础工程难题。地基与基础的研究方向与核心技术领域:地基与结构相互作用(SSI)技术研究 沉降后浇带优化咨询 岩土工程数值分析工程咨询 深基坑与相邻建筑相互影响分析评估 变形控制的复合地基设计与优化
2、 超高层建筑桩筏精益设计与优化 复杂地质条件建筑地基基础优化咨询 采空区建筑抗变形设计咨询 岩土与结构整体抗震计算分析所长正高级工程师注册土木工程师(岩土)18611780720北京土木建筑学会理事、岩土工程委员会 秘书长中国土木工程学会土力学及岩土工程分会青年委员中国岩石力学与工程学会地下空间分会 理事岩土地基分会 理事李伟强李伟强汇报内容一、复合地基设计的目的二、复合地基设计的方法三、复合地基几个问题讨论四、沉降控制复合地基计算方法五、复合地基工程案例汇报内容一、复合地基设计的目的二、复合地基设计的方法三、复合地基几个问题讨论四、沉降控制复合地基计算方法五、复合地基工程案例基础设计主要目的
3、考虑上部结构的类型地基土的性质地下水位情况地基承载力可能的沉降经济合理的基础形式保证建筑不发生过量的沉降和倾斜满足正常使用要求基础设计主要环境影响因素邻近建筑的基础状况地下构筑物及地下设施的位置、标高不能影响其正常使用天然地基复合地基桩基础独立基础条形基础筏形基础(梁板、平板)地基基础主要类型复合地基解决什么问题承载力不满足要求?沉降不满足要求?承载能力极限状态正常使用极限状态我们更关心差异沉降倾斜开裂影响正常使用基础底面处的平均压力值不大于修正后的地基承载力特征值pk fa建筑物的地基变形计算值,不应大于地基变形允许值。汇报内容一、复合地基设计的目的二、复合地基设计的方法三、复合地基几个问题
4、讨论四、沉降控制复合地基计算方法五、复合地基工程案例复合地基设计方法建筑地基处理技术规范JGJ 79-2012 复合地基技术规范GBT 50783-2012 计算流程承载力计算复合地基沉降计算计算要求=R+(1 )Esp=Es=Es承载力满足要求变形满足要求不是单体建筑不是独立基础需要重点考虑高低层的差异沉降,以控制差异沉降为主要目的不设高低层的后浇带或提前浇灌后浇带一般高层建筑与裙房或地下车库座在同一大底盘基础上,建筑结构体系具有结构荷载不均匀、对沉降变形敏感、高层建筑和纯地下室部分荷载相差悬殊的特征,对地基承载力、地基变形及地基的整体稳定性提出了十分严格的设计控制要求。高低层建筑荷载差异巨
5、大、沉降控制是基础设计的难点结合基础刚度、地基土层非线性应力应变特性及施工过程的影响进行深入的上部结构基础土共同作用分析,通过对地基基础沉降与差异沉降的计算分析结果,优化布桩(复合地基CFG桩或钻孔灌注桩)与筏板(承台)方案,减小筏板差异沉降,并降低筏板(承台)内力和上部结构次应力采取相应的设计、施工处理措施,解决高低层建筑的地基变形协调问题。高低层建筑荷载差异巨大、沉降控制是基础设计的难点抗浮水位高、抗浮设计方案需要重点关注抗浮设计中可采用的抗浮措施有结构配重、抗拔桩、抗浮锚杆等。结构配重适用于抗浮荷载不太大的情况;当浮力较大时一般采用抗拔桩和抗浮锚杆等构件抗浮。此外不同的抗浮措施对上部结构
6、也会产生一定的影响,例如对高、低层间的差异沉降和结构底板内力的分布等,从而影响工程造价和建筑物的使用功能。抗浮水位高、抗浮设计方案需要重点关注抗拔桩与抗浮锚杆的经济对比是一个系统工程,它不仅包括抗拔桩和抗浮锚杆本身工程量的大小,还包括施工成本、施工周期成本、基础形式和尺寸变化带来的节约或支出。现有抗浮锚杆相关标准和规程,抗拔承载力计算、安全系数、主筋配筋及检测要求,各规范互不协调,给设计及施工带来很大困扰。尤其是建筑工程抗浮技术标准JGJ 476-2019 出台后,抗浮锚杆的设计要求更加严格,设计纷纷改用抗浮桩的方案。为此已立项国家建筑标准设计图集建筑结构抗浮锚杆期望通过吸收各方意见、整合相关
7、规范,作为未来抗浮锚杆设计和施工的依据。按变形控制是地基基础设计的重要原则,特别是对于复杂结构的多高层建筑,高低层建筑大底盘基础的结构型式,荷载集度差异悬殊,与相邻建筑地基基础相互影响,与邻近深基坑开挖相互影响等复杂工况的地基基础设计,地基与结构相互作用分析与详细的沉降计算是必需的,数值分析计算成果可作为工程判断的重要依据,模型参数确定是数值分析计算中的关键问题。按变形控制进行基础设计,保证工程安全复合地基优化地基变形控制设计原则减少高层建筑总沉降量、差异沉降协调为主控设计原则变刚度调平技术抗浮优化结构抗浮联合抗浮设计院地基方案一般作法地基方案优化方案CFG 抗浮桩CFG 抗浮锚杆按变形控制进
8、行基础设计,保证工程安全通过对地质条件、基础、上部结构荷载进行分析,应用岩土工程数值计算软件,可以很好的模拟各工况下建筑基础的变形和内力情况。可计算出基础沉降量、主裙楼差异沉降,桩顶荷载,筏板内力等数据,为地基基础的设计提供有效依据。按变形控制进行基础设计,保证工程安全汇报内容一、复合地基设计的目的二、复合地基设计的方法三、复合地基几个问题讨论四、沉降控制复合地基计算方法五、复合地基工程案例复合地基设计的依据结构设计提出的承载力和变形的要求岩土工程勘察报告提供的岩土参数87 544754262.542138450045004500450045003912.5562.544752762.5342
9、50085004500600kPa400kPa1.地基处理后塔楼的基础沉降值不大于50mm;2.倾斜率不大于0.0015;3.塔楼外围柱基与相邻裙楼柱基的沉降差不大于0.002L(L为相邻柱基的中心距离)。CFG桩复合地基设计变形要求如下:23.700.0010.83板底标高23.700.00010.83板底标高23.700.00010.83板底标高23.700.00010.83板底标高840084008400840084008400840094009400840084006100840084008400840084008400840094009400840084006100附件一主体设计单位
10、需提供的设计依据资料清单工程名称建设单位联系人及联系方式设计单位联系人及联系方式序号资料名称包含基本信息用途1建筑总平面图建筑物定位坐标、室内地坪0标高等用于地基处理范围定位,确定地基基础侧限条件2基础平面图和剖面图基底标高、地基承载力要求、地基稳定性要求、液化处理要求、地基变形控制指标等用于确定地基处理范围,确定地基处理设计达到的各项技术指标3荷载分布图或文字说明 基底处准永久荷载组合用于地基处理的变形计算、承载力验算、稳定性验算、处理方案的具体设计4地形图、地下管线图以及其他周围环境资料周围既有建(构)筑物、地下管线等环境因素类型、形态以及与拟建工程位置关系等用于确定地基处理方案和施工工艺
11、5其他需要说明的要求场地平整、不同结构施工顺序说明等明确地基基础侧限条件项目结构负责人签字(签名)日期:问题结构工程师提的是否合理地勘报告的参数是否合理最优、最合理地基基础方案天然地基复合地基桩基础 复合地基选择要根据土层特点与结构特点共同考虑地基方案选型更重要 以差异沉降控制为目标进行设计,变形计算为重点详细的计算辅助进行综合判断汇报内容一、复合地基设计的目的二、复合地基设计的方法三、复合地基几个问题讨论四、沉降控制复合地基计算方法五、复合地基工程案例岩土工程的工作方法,张在明岩土-结构相互作用精细化仿真数值计算PLAXIS是用于岩土工程的变形、稳定性以及地下水渗流等问题的通用有限元系列软件
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