空間變剛度群樁等沉降設計新方法

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一.空間變剛度群樁等沉降設計新方法及方案 由地基處理和樁基設計方法以及群樁應力、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、共同承擔上部荷載。 2.長樁或超長樁對減少基礎沉降明顯；短樁或中長樁的優(yōu)點是承擔荷載，對減少基礎沉降影響不大。 3.樁的長度增加，對減少基礎沉降明顯。 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的荷載要大。 5.采用Ｍｉｎｄｌｉｎ解或Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ解計算基礎的附加應力。這些規(guī)律已為理論研究和實測數(shù)據(jù)證實。另外，我們進行樁基設計時，按靜力平衡原理，考慮安全系數(shù)來設計，很難達到單樁的極限承載力。實際上既沒有利用土的承載力，也未用足樁的承載力，所以樁基礎的設計承載力潛力還很大。由此可見，空間變剛度群樁等沉降設計不僅有理論根據(jù)，工程設計可行，而且還有很大的技術經(jīng)濟效益。 二.空間變剛度群樁基礎的設計條件空間變剛度群樁等沉降的設計條件歸納起來為： 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、抗風和人防要求，地下室的剛度較大。上部結(jié)構(gòu)剛度對基礎沉降的影響，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)范設計，群樁的承載力滿足設計要求。 三.空間變剛度群樁的理論具體可表述為： 1 ）群樁基礎靜力平衡原理，確保群樁基礎有足夠的承載力。圖變剛度長短樁地基豎向應力分布（有限元平面問題） 2 ）群樁基礎中，樁土共同承載原理，不是人為地給樁土分擔承載比例。 3 ）群樁基礎滿足彈性力學中的一般原理和基本假設，符合應力唱應變關系的一般規(guī)律，如采用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ或ｍｉｎｄｌｉｎ方法計算附加應力。 4 ）充分發(fā)揮長短樁各自工作能力的優(yōu)勢，把長樁控制沉降的優(yōu)點和短樁承擔荷載的優(yōu)點結(jié)合起來，優(yōu)化組合即達到能承載、等沉降的目的。長短樁的應力和變形有限元計算結(jié)果，如圖所示。單樁沉降明顯與樁長成反比。 5 ）根據(jù)一般剛性板下或群樁基礎下地基的豎向應力和變形規(guī)律，即逐漸遠離基底下的地基，其應力逐漸變小，地基應變也逐漸變小，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。把群樁基礎視為一個整體地基，形成空間變剛度群樁的綜合剛度基礎。 四.空間變剛度群樁等沉降的設計方法 高層建筑或超高層建筑空間變剛度等沉降設計方法要復雜得多，其設計步驟為： 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，初步確定空間長短樁方案。 4.按規(guī)范進行承載力計算，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計方案 １.純框架小高層和多層建筑地基處理的變剛度樁基礎設計方案 ２.純框架中高層建筑地基處理的變剛度群樁基礎設計方案 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設計方案 ４.筒中筒結(jié)構(gòu)體系超高層建筑變剛度群樁基礎設計方案