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框架结构筏板基础设计
摘要:筏板基础在高层建筑中属于比较经济的基础形式,文中对考虑上部结构、基础和地基共同作用,运用有限元法分析筏板基础内力进行全面阐述。
关键词:筏板基础;基床反力系数;基础底面应力
中图分类号:TU318 文献标识码:A
概述:
建筑物采用何种基础型式,与地基土类别及土层分布情况密切相关。工程设计中,常遇到这样的地质情况,地下室底板下的岩土层为风化残积土层、全风化岩层、强风化岩层或中风化软岩层,因此,有可能采用天然基础。建筑地下室通常作为地下停车库,建筑上不允许设置过多的内墙,因而限制了箱型基础的使用;筏板基础既能充分发挥地基承载力,调整不均匀沉降,又能满足停车库的空间使用要求,因而就成为较理想的基础型式。筏板基础主要构造型式有平板式筏板基础和梁板式筏板基础,平板式筏板基础由于施工简单,在高层建筑中得到广泛的应用。本文以大同煤矿集团马道头宿舍楼的基础设计为例,拟对多层建筑基础的选型和筏板基础的设计方法进行介绍。
基础选型
1 工程地质概况
本工程设地下室1层,地上7层,采用框架结构。根据岩土工程勘察报告,场地土层分布自上而下分别为:
①人工填土层,~;②湿陷性粉土,;标贯击数为5~9击;③粉土,~,标贯击数为6~13击;④中粗砂、圆砾,~,标贯击数为13~23击;⑤泥岩,强风化, Mpa;⑥泥岩,强风化, Mpa;⑦泥岩,中风化, Mpa。
2 基础结构方案选择
本工程基础占地面积1960平方米,楼体总荷载重量为455980kN,即要求地基平均承载力为232kPa。从地层剖面及岩土性质分析,地下室开挖后板底标高下的岩土层为中粗砂、圆砾,标贯击数为13~23击,经深度及宽度修正后,地基承载力特征值fa≥ 350kPa,可满足要求。地基的验算包括地基承载力和变形两个方面,对于高层建筑,变形往往起着决定性的控制作用。本工程初步分析结果表明,建筑物沉降也可满足要求,因此,决定采用天然地基的片筏基础。采用片筏基础既可以避免因打桩引起的试桩、排污等问题,又可以加快施工进度,还能适当降低工程造价。
3 筏板基础的结构设计
筏板基础的平面布置
尽量使建筑物重心与筏基平面的形心重合。筏基边缘宜外挑,挑出宽度应由地基条件、柱距及柱荷载大小、使地基反力与建筑物重心重合或尽量减少偏心等因素综合确定,一般情况下,挑出宽度为边跨柱距的1/4~1/3。
筏板基础的地基承载力验算
假定地基均匀,筏板为刚性板,基底反力按直线分布,在竖向荷载作用下,基础底面压应力标准值按下式计算:
Pvkmax=(ΣΡ∕А)+( ΣΡ)(еx-х)/Wy+ ( ΣΡ)(еy-у)/Wx Pvkmin=(ΣΡ∕А)-( ΣΡ)(еx-х)/Wy- ( ΣΡ)(еy-у)/Wx
其中:ex、ey──竖向构件合力作用点的偏心距 Wx、Wy ──基底截面抵抗矩
竖向荷载作用下,基础底面应力按下式控制: Pvkmax≤ 其中:fa ──修正后的地基承载力特征值
风荷载或地震荷载组合下,基础底面应力按