空間變剛度群樁等沉降設(shè)計(jì)新方法

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一.空間變剛度群樁等沉降設(shè)計(jì)新方法及方案 由地基處理和樁基設(shè)計(jì)方法以及群樁應(yīng)力、沉降規(guī)律，得到如下重要啟示： 1.不管任何形式的摩擦樁，均要考慮樁、土共同作用、共同承擔(dān)上部荷載。 2.長(zhǎng)樁或超長(zhǎng)樁對(duì)減少基礎(chǔ)沉降明顯；短樁或中長(zhǎng)樁的優(yōu)點(diǎn)是承擔(dān)荷載，對(duì)減少基礎(chǔ)沉降影響不大。 3.樁的長(zhǎng)度增加，對(duì)減少基礎(chǔ)沉降明顯。 4.樁徑小的樁與樁徑大的樁相比較，其單位立方米砼所承擔(dān)的荷載要大。 5.采用Ｍｉｎｄｌｉｎ解或Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ解計(jì)算基礎(chǔ)的附加應(yīng)力。這些規(guī)律已為理論研究和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證實(shí)。另外，我們進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)時(shí)，按靜力平衡原理，考慮安全系數(shù)來設(shè)計(jì)，很難達(dá)到單樁的極限承載力。實(shí)際上既沒有利用土的承載力，也未用足樁的承載力，所以樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)承載力潛力還很大。由此可見，空間變剛度群樁等沉降設(shè)計(jì)不僅有理論根據(jù)，工程設(shè)計(jì)可行，而且還有很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 二.空間變剛度群樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)條件空間變剛度群樁等沉降的設(shè)計(jì)條件歸納起來為： 1.假定地基軟土為均質(zhì)的連續(xù)體。 2.超高層建筑的高度一般都超過２００ｍ，起碼５０層以上，地下室埋深也超過１０ｍ。由于抗震、抗風(fēng)和人防要求，地下室的剛度較大。上部結(jié)構(gòu)剛度對(duì)基礎(chǔ)沉降的影響，超過８～１０層影響甚微。因此，可忽略上部結(jié)構(gòu)剛度的影響。 3.樁土共同作用，共同承擔(dān)建筑的全部荷載，并充分利用地基土的承載力。 4.所有樁基均為摩擦樁，并按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)，群樁的承載力滿足設(shè)計(jì)要求。 三.空間變剛度群樁的理論具體可表述為： 1 ）群樁基礎(chǔ)靜力平衡原理，確保群樁基礎(chǔ)有足夠的承載力。圖變剛度長(zhǎng)短樁地基豎向應(yīng)力分布（有限元平面問題） 2 ）群樁基礎(chǔ)中，樁土共同承載原理，不是人為地給樁土分擔(dān)承載比例。 3 ）群樁基礎(chǔ)滿足彈性力學(xué)中的一般原理和基本假設(shè)，符合應(yīng)力唱應(yīng)變關(guān)系的一般規(guī)律，如采用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ或ｍｉｎｄｌｉｎ方法計(jì)算附加應(yīng)力。 4 ）充分發(fā)揮長(zhǎng)短樁各自工作能力的優(yōu)勢(shì)，把長(zhǎng)樁控制沉降的優(yōu)點(diǎn)和短樁承擔(dān)荷載的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，優(yōu)化組合即達(dá)到能承載、等沉降的目的。長(zhǎng)短樁的應(yīng)力和變形有限元計(jì)算結(jié)果，如圖所示。單樁沉降明顯與樁長(zhǎng)成反比。 5 ）根據(jù)一般剛性板下或群樁基礎(chǔ)下地基的豎向應(yīng)力和變形規(guī)律，即逐漸遠(yuǎn)離基底下的地基，其應(yīng)力逐漸變小，地基應(yīng)變也逐漸變小，所需“地基剛度”也逐漸變小（不是地基本身剛度）。反之，“地基剛度”逐漸增大。把群樁基礎(chǔ)視為一個(gè)整體地基，形成空間變剛度群樁的綜合剛度基礎(chǔ)。 四.空間變剛度群樁等沉降的設(shè)計(jì)方法 高層建筑或超高層建筑空間變剛度等沉降設(shè)計(jì)方法要復(fù)雜得多，其設(shè)計(jì)步驟為： 1.樁型和成樁工藝選擇。 2.平面布樁方案研究，初步確定平面布樁方案。 3.空間變剛度樁方案研究，初步確定空間長(zhǎng)短樁方案。 4.按規(guī)范進(jìn)行承載力計(jì)算，使樁的總反力滿足承載要求（含安全系數(shù)）。 5.根據(jù)樁頂反力和樁的沉降，重新修改平面布樁方案和空間變剛度群樁，反復(fù)幾次，使各樁樁頂沉降差控制在一定范圍內(nèi)（等沉降），并使樁基總沉降控制在允許范圍內(nèi)。 五.空間變剛度群樁等沉降設(shè)計(jì)方案 １.純框架小高層和多層建筑地基處理的變剛度樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案 ２.純框架中高層建筑地基處理的變剛度群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案 ３.框架-剪力墻或剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑變剛度群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案 ４.筒中筒結(jié)構(gòu)體系超高層建筑變剛度群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案