3DFEA 框剪结构 跨越地铁超高层住宅桩筏基础设计研究_吴勇华
桩筏基础实用设计方法及工程实例分析/
桩筏基础实用设计方法及工程实例分析/ 作者：邓孝祥来源：《中国房地产业》 2017年第9期【摘要】本文主要从工程实用设计角度出发，结合规范和工程经验，对桩筏基础的工程设计提出既安全又合理的设计方法，最后以某工程桩筏基础实例进行分析。
【关键词】桩筏基础；共同作用；荷载分担比1、引言建筑结构是一个复杂系统，它具有系统的整体性、非线性和不确定性。
桩筏基础就是一个典型的复杂系统，它牵涉到上部结构、桩基、地基土、筏板的共同作用。
如何准确地进行桩筏基础设计是一个十分复杂的课题，其牵涉到问题很多，部分问题目前尚无定论。
这导致部分设计过于保守而浪费或考虑不周而存在安全隐患。
本文主要从工程实用设计角度出发，结合规范和工程经验，对桩筏基础的工程设计提出既安全又合理的设计方法以供同仁参考。
2、桩筏基础的适用条件桩筏基础是指当建筑筏形基础下天然地基承载力或沉降变形不能满足设计要求时，采用桩加筏板基础共同承受荷载的基础形式，其特点是桩和筏板工作作用。
根据《桩基规范》并结合工程经验，对于常规高层建筑，当采用桩筏基础时，一般需要满足以下三个条件：(1）桩基为摩擦型桩基。
桩筏基础的关键点是桩筏共同承担荷载，要使得筏板下地基土承担一定的地基反力，其前提就是桩要发生一定的沉降变形。
如果桩为持力层良好的端承端，桩的沉降必然很小，筏板下的地基力将难以发挥作用。
(2) 筏板下地基为非软弱土层。
若筏板下地基为淤泥等软弱土层，由于该土层压缩模量过小，筏板下地基土将同样难以发挥作用。
工程设计中一般要求筏板下地基土承载力特征值fak 不小于120KPa。
(3) 上部结构整体刚度较好，体型简单。
桩筏基础受力与上部结构有紧密联系，当上部结构整体性强，体型简单时，桩受力更加均匀，筏板受力较小。
工程设计中一般要求上部结构为剪力墙结构、框剪结构或框架—核心筒结构，且体型规则简单，立面无明显变化。
3、桩的布置桩的类型应根据工程地质资料、结构类型、荷载性质、施工条件以及经济指标等因素综合确定，既可以是灌注桩也可以是预制桩。
(剪重比调整)吴文勇——采用新抗震规范设计的几个计算问题探讨20110415
3）速度控制段： a)底层按位移控制段方法求剪力增加值:V1 0G0 b)顶层增加的剪力：取位移段和加速度段的平均值
V顶 (0G顶 V顶0 / 0 ) / 2
c) k层增加的剪力按高度插值。
四、空心现浇板结构整体的抗震计算 空心现浇板结构自重轻和跨度大，有利于抗震, 目前应用越来越广泛。广厦GSSAP每年要算了几百栋 空心现浇板结构，设计中要注意两点： 1、抗震计算要准确考虑板刚度的影响； 2、楼板的单元剖分质量决定结果的对错: 1)剖分单元长宽大于2:刚度误差可达30%以上; 2)相邻板节点的不对齐：位移协调，弯矩错。
采用新抗震规范设计中 几个计算问题的探讨
吴文勇 焦 柯
广东省建筑设计研究院 深圳市广厦软件有限公司 2011年4月
从 2010 年 12 月 1 日执行新抗规以来，全国 3000 多家设计单位正式配备了广厦新规范计算 程序GSSAP，已顺利完成了几万栋实际工程计算 和设计。 大量工程实践证明 : 新的抗震设计规范已被 广大设计人员接受，并能成功执行。但在具体 工程应用过程中仍存在一些值得探讨的问题。
河南省中建设计院2011年4月完成的工程，中部18m 跨度，采用广厦GSSAP（弹性板）进行计算。
第1层的单元自动剖分情况。
五、通用计算智能化的问题 结构越来越复杂,大家都认识到采用通用计算才 能算得清,通用计算若不智能化,大部分单位算不了。 1、什么是通用计算 ? 1)具有全弹性的准确刚度； 2)参数开放到构件。 2、智能化的难点:在于全楼自动剖分,不在单刚和求 解器的速度规模,要解决如下3个难题: 1)单元要规则; 2)节点要对齐; 3)速度要快:一般的高层控制在一分钟之内。
一、不同的刚度比计算方法结果差别较大的问题 《抗规》3.4.3条文说明中提到“侧向刚度可 取地震作用下的层剪力与层间位移之比值计算”， 此方法与剪切刚度存在较大差别。 规范中出现两套不同概念的刚度比 :剪切刚度 比和抗规刚度比。目前设计人员对不同的条文只 能采用不同的计算方法，因为不同条文的刚度限 值是按不同的方法确定的。
苏州地区紧邻地铁超深大基坑设计及变形控制
苏州地区紧邻地铁超深大基坑设计及变形控制发布时间：2023-03-30T06:55:38.805Z 来源：《福光技术》2023年4期作者：张来丰张文彬许芳英[导读] 以苏州华贸中心项目基坑为背景，介绍了紧邻地铁的超深大基坑设计、变形控制方法及其效果。
江苏省纺织工业设计研究院有限公司苏州勘察分公司江苏苏州 215000摘要：以苏州华贸中心项目基坑为背景，介绍了紧邻地铁的超深大基坑设计、变形控制方法及其效果。
根据基坑工程的特点，设计时采用了多种地铁保护专项技术措施，包括基坑分区、支护体系、降水、槽壁加固及土方开挖等。
数值模拟及监测数据结果表明：本工程采用的专项保护方案及措施，有效保证了地铁车站结构及设施的安全，验证了围护方案的可靠性，可为类似项目提供参考。
关键词：深大基坑；地铁车站；设计方法；变形控制中图分类号：TU 470 文献标识码：A 文章编号：Design and deformation control of super deep and large foundation pit adjacent to subway in SuzhouZHANG Laifeng，ZHANG Wenbin，XU Fangying（Jiangsu province textile industry design & research institute Co.，Ltd. Suzhou Survey Branch，Suzhou 21500，Jiangsu，P. R. China）Abstract：Taking the foundation pit of Suzhou China Trade Center project as the background，this paper introduces the design，deformation control method and effect of the ultra-deep and large foundation pit adjacent to the subway. According to the characteristics of foundation pit engineering，a variety of special technical measures for subway protection have been taken in the design，including foundation pit zoning，support system，dewatering，trench wall reinforcement and earthwork excavation. The results of numerical simulation and monitoring data show that the special protection scheme and measures adopted in this project effectively ensure the safety of the subway station structure and facilities，verify the safety and reliability of the enclosure scheme，and provide reference for similar projects.Key words：deep and large excavation；subway station；design method；control of deformation引言近年来，随着城市建设及城市轨道交通的发展，深大基坑紧邻已运营的地铁车站、隧道的工程变得越来越常见。
高层建筑桩筏基础中筏板受力数值模拟研究
高层建筑桩筏基础中筏板受力数值模拟研究姚曙光;郑华茂;蒋敏敏;肖昭然【摘要】建立了粉煤灰地基上高层建筑-桩筏基础-地基共同作用的数值分析模型，通过模拟不同距径比和桩长的桩筏基础，研究了筏板的受力响应问题。
数值模拟分析表明在上部结构荷载作用下筏板及桩体周围的位移量较大，离桩筏基础越远位移量越小，筏板的沉降呈盆状；桩距径比越大筏板沉降量越大，桩长越大筏板沉降量越小。
由于桩体轴力的作用，筏板边缘桩体位置处的剪应力出现集中，且筏板负弯矩有极大值；筏板内弯矩随着上部结构荷载的增大而增大；桩距径比越大筏板内的弯矩越小，桩长越大筏板内的弯矩越大。
%A numerical analysis model was established to study structure-foundation-flyash interaction. Response of raft was studied through different distance diameter ratio and pile length. Numerical simulation show that, displacements near raft and pile are large,and the settlement on raft has basin shape. The raft settlement increases with distance diameter ratio,while decreases with pile length. Owing to axial load acted on raft,mises stress concentrates on raftedge,and hogging moment has a maximal value. Moment on raft is closely related to the upstructure load. Moment on raft decreases with distance diameter ratio,while increases with pile length.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】5页(P1208-1212)【关键词】桩筏基础;粉煤灰地基;内力;位移【作者】姚曙光;郑华茂;蒋敏敏;肖昭然【作者单位】河南省交通科学技术研究院有限公司,郑州,450006;河南交通职业技术学院,郑州,450000;河南工业大学土木建筑学院,郑州,450001;河南工业大学土木建筑学院,郑州,450001【正文语种】中文【中图分类】TU473桩筏基础由桩体和筏基共同承担上部结构荷载，荷载一方面由筏基传递到浅层地基中，另一方面由桩体传递到深层土体中.桩基设计中通常在距径比小于6时，不考虑筏基的承载效应，使得桩间距过小，增加了工程造价.目前对于桩筏基础的研究主要有设计理论、破坏模式、共同作用理论等方面的研究.Poulos、Mandolini等[1-2]研究了桩筏基础作为减沉复合地基的设计原理.巢斯等[3]针对上海金茂大厦和环球金融中心的桩筏基础问题，采用偏心受压公式和高层建筑与地基基础共同作用理论进行了详细对比计算，论证了按弹性体计算桩顶反力的合理性.陈亚东[4]通过数字图像相关技术（DIC）研究了桩筏基础桩周土体位移场渐进性发展变化的全过程和桩筏基础的破坏模式.崔春义等[5]通过数值模拟方法，研究了考虑上部结构刚度及体系空间效应影响下的桩筏基础共同作用特性，表明上部结构刚度对基础及结构自身的内力与变形有显著的影响，并且这种影响随着上部结构刚度的增加呈现一定的有限性，共同作用引起的次应力、荷载分担转移等效应需要予以考虑.栾茂田、崔春义等[6-7]对桩筏基础与地基共同作用问题进行了弹塑性耦合固结分析，表明地基固结作用对桩筏基础-地基共同作用体系的受力变形特性有显著的影响，桩筏基础受力变形的时间变化特征依赖于下卧土层中超孔隙水压力的变化和桩基长度等特性.我国粉煤灰排放量在近十年增加了约2.5倍，达4.24亿m3.随着粉煤灰应用的应用，粉煤灰荒场的最有效的处理方法是作为填方材料或地基.本文针对深厚粉煤灰地基上，采用桩筏基础建造高层建筑的问题进行研究，着重分析结构-桩筏基础-粉煤灰地基共同作用问题中的筏板受力响应问题.1 粉煤灰地基和结构的本构模拟试验研究表明粉煤灰地基具有与粉砂土类似的力学性质[8]，可采用Mohr-Coulomb模型进行模拟，屈服面函数为：其中：q为偏应力；p为平均有效应力；c为黏聚力；φ为内摩擦角；Rmc为π平面内屈服面形状的度量.塑性流动势函数为：其中：ε为子午线偏心率，c0为初始黏聚力，ψ为膨胀角，Rmw为π平面内塑性势面形状.在本文的数值研究中，模拟了密实粉煤灰地基的情况，压实系数为0.95，黏聚力c为35 kPa，内摩擦角φ为37°，采用相关联流动法则.上部结构和桩筏基础为混凝土结构，在本文模拟中，认为上部结构和基础处于弹性变形范围内，采用弹性模型对混凝土结构进行模拟，弹性模量为25 GPa，泊松比为0.2.2 高层建筑－桩筏基础－粉煤灰地基共同作用的模拟上部结构-桩筏基础-地基共同作用问题中，上部结构的荷载作用于桩筏基础上，并传递到地基土体中；此外基底反力作用于桩筏基础上，柱墙等上部结构会对桩筏基础产生约束，增大了基础刚度.上部结构与桩筏基础通常为一整体，在本文模拟中将结构与基础采用绑定约束连接，连接部位变形连续且不发生脱离.建筑物高度为11层，为了考虑上部结构刚度对结构-桩筏基础-粉煤灰地基共同作用的影响，同时尽量减少数值计算的规模，将6～11层的荷载采用均布荷载进行模拟.土体与基础的接触是高度非线性问题，不仅要确定接触状态，而且要确定接触行为的模型.为了模拟桩筏基础与粉煤灰地基的接触作用问题，将基础与地基土体接触区域（包括筏板、桩体与地基土体相接触的区域）建立主从接触面，模拟土与基础的滑移、黏结、闭合、脱离等现象.土与结构的接触行为采用罚函数法模拟，法向采用硬接触的方式，在接触压力小于0时，接触面脱离，接触压力大于0时，接触面相互挤压，不发生侵入变形，切向采用库仑摩擦模型，接触压力大于0，且没有相对滑动时，接触剪应力为：有相对滑动时，接触剪应力为：其中：τ为剪应力；p为法向应力；μs为静摩擦系数；μk为滑动摩擦系数.3 计算模型及结果分析3.1 数值分析模型郑州市阳光花苑住宅小区地基土体为深厚粉煤灰层，某建筑物的高度为33 m，共11层，采用桩筏基础形式，筏板悬挑1.5m，筏板厚0.5m，桩径0.5m，桩长40m.本文建立了研究上部结构-桩筏基础-粉煤灰地基共同作用问题的数值分析模型.根据研究问题的对称性，为减少数值计算量，将上部结构、桩筏基础、粉煤灰地基取一半进行建模.模型的周围边界距离筏板最外侧边缘均为12m，模型底部距离桩底为19.5m，模型底部为固定边界，前后两侧Y方向的位移为0，左侧X方向的位移为0，对称面上为X方向对称边界.地基土体为均质的粉煤灰.有限元分析模型如图1所示，桩筏基础如图2所示.图1 有限元数值分析模型Fig.1 FEM analysismodel图2 桩筏基础示意图Fig.2 Sketch of piled raft计算过程主要分三步进行：（1）对地基土体施加重力，得到无初始位移且满足应力平衡的地应力场；（2）对桩筏基础位置的土体进行开挖，再将基础埋置于地基中，模拟非挤土桩基础的施工；（3）从第一层开始逐级建造高层建筑物，进而模拟上部结构-桩筏基础-粉煤灰地基共同作用的问题.本文的计算方案如下，建立了桩数n=9、20、30和50等几种不同的桩筏基础，对应的桩距径比Sa/d分别为 9.4、6.3、5.2、4 等几种情况，在桩距径比Sa/d=6.3 的情况下，建立了桩长为 20、30 和 40m 等几种分析模型.3.2 数值计算结果分析根据建立的数值模型进行分析计算.上部结构荷载作用下，桩筏基础和粉煤灰地基中的位移等值线如图3所示，可见筏板周围的位移量较大，离筏板和建筑物越远位移量越小；竖直方向上桩体附近的位移较大，向桩体下方四周逐渐减小.筏板中剪应力的分布如图4所示，可见筏板边缘处的剪应力较大，剪应力集中区主要位于桩体位置，出现剪应力集中区的原因主要是由于筏板边桩轴力的作用，应力集中于桩端处的筏板中.图3 基础和地基中位移等值线图（单位：m）Fig.3 Displacement contour on footing and foundation图4 筏板内剪应力等值线图（单位：kPa）Fig.4 Mises stress contour in raft 筏板纵向中线的最终沉降量如图5所示，从不同距径比和桩长的桩筏基础模拟计算结果可见，筏板边缘处沉降小于中心处的沉降，筏板沉降呈盆状.相同桩长的情况下，桩距径比越大，筏板沉降越大，S a/d为9.4时，中心沉降量达20 mm，S a/d为4时，中线沉降量小于15 mm.相同距径比情况下，桩长越大沉降量越小，桩长40 m的桩筏基础中心沉降量为17 mm，桩长20 m和30 m的桩筏基础中心沉降量较接近，为20～21 mm.图5 筏板纵向中心沉降量Fig.5 Settlement ofmiddle vertical line of raft不同上部结构荷载作用下筏板内横向中线的弯矩如图6所示，图（a）～（d）为桩长40 m，距径比分别为9.4、6.3、5.2和4等几种情况.上部结构荷载R为13.6 MN，表明对基础施加了所有11层上部结构的荷载，R为9.8 MN表明施加了8层上部结构的荷载，R为6.1 MN表明施加了6层上部结构的荷载.正弯矩表明筏板底部受拉，负弯矩表明筏板上部受拉.图6 不同上部荷载作用下筏板横向中线弯矩（桩长L＝40m）Fig.6 Moment ofmiddle vertical line of raft under different upstructure load从计算结果可见，随着上部结构荷载的增大，筏板内的弯矩值逐渐增大.距径比分别为6.3、5.2和4时，横向中线分别有4根和6根桩体，在桩体位置有负弯矩的极大值，出现负弯矩的极大值是由于桩体位置筏板受到桩体向上的桩轴力，因此筏板顶部受到较大的受拉弯矩.在上部结构荷载R为13.6 MN时，不同距径比和桩长情况下筏板横向中线弯矩如图7所示.在相同的桩长情况下，距径比介于6.3～4之间，筏板内的弯矩随着距径比的增大而减小，表明桩数越大，筏板内的弯矩越小；距径比为9.4的情况，横向中线上没有桩体，因此弯矩远小于其他几种情况.相同距径比的情况下，桩长越大，筏板内弯矩越大.图7 筏板横向中线弯矩Fig.7 Momentofmiddle vertical line of raft4 结语本文建立了粉煤灰地基上高层建筑-桩筏基础-地基共同作用的数值分析模型，通过模拟不同距径比和桩长的桩筏基础，研究了筏板的受力响应问题.数值模拟分析表明，在上部结构荷载作用下筏板及桩体周围的位移量较大，离桩筏基础越远位移量越小，筏板的沉降呈盆状；相同桩长的情况下，桩距径比越大，筏板沉降越大，Sa/d为9.4时，中心沉降量达20mm，相同距径比情况下，桩长越大沉降量越小.由于桩体轴力产生的应力大于桩间土压力，筏板边缘桩体位置处的剪应力出现集中现象，且在桩体位置，筏板受到桩轴力作用，筏板内负弯矩出现极大值；随着上部结构荷载的增大，筏板内弯矩逐渐增大；在相同的桩长情况下，筏板内的弯矩随着距径比的增大而减小，相同距径比的情况下，桩长越大，筏板内弯矩越大.【相关文献】［1］Poulos H G.Piled raft foundations：d esign and applications［J］.Geotechnique，2001，51（2）：95-113.［2］Mandolini A，Russo G，ViggianiC.Piled foundations：e xperimental investigations，analysis and design［C］//Proc eeding of 16th ICSMGE.Osaka，Japan，2005（1）：177-213.［3］巢斯，赵锡宏，张保良，等.超高层建筑桩筏基础的桩顶反力计算研究［J］.岩土力学，2011，32（4）：1138-1142.［4］陈亚东，宰金珉，佘跃心，等.基于DIC技术的桩筏基础工作机理研究［J］.岩土力学，2010，31（4）：1204-1210.［5］崔春义，栾茂田，赵颖华，等.基于ABAQUS桩筏基础共同作用特性弹塑性分析［J］.武汉理工大学学报，2009，31（6）：60-64.［6］栾茂田，崔春义，杨庆，等.考虑固结影响的桩筏-地基共同作用弹塑性分析［J］.哈尔滨工业大学学报，2008，40（10）：1639-1643.［7］崔春义，栾茂田，杨庆，等.结构-桩筏-地基体系时间效应的三维数值分析［J］.岩土工程学报，2007，29（8）：1244-1250.［8］冯海宁，杨有海，龚晓南.粉煤灰工程特性的试验研究［J］.岩土力学，2002，23（5）：579-582.。
某地铁沿线高层住宅项目隔震设计与研究
浙江建筑，第３８卷，第３期，２０２１年６月ＺｈｅｊｉａｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．３，Ｊｕｎ．２０２１收稿日期：２０２０－０９－１６作者简介：俞 涵（１９８４—），男，浙江宁波人，高级工程师，从事减隔震研究工作。
某地铁沿线高层住宅项目隔震设计与研究ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｔｕｄｙｏｆＨｉｇｈ ＲｉｓｅＲｅｓｉｄｅｎｔｉａｌＰｒｏｊｅｃｔＡｌｏｎｇａＳｕｂｗａｙ俞 涵１，２，戴君武３，许德峰３，程金永１，程 博２，施远航２ＹＵＨａｎ１，２，ＤＡＩＪｕｎｗｕ３，ＸＵＤｅｆｅｎｇ３，ＣＨＥＮＧＪｉｎｙｏｎｇ１，ＣＨＥＮＧＢｏ２，ＳＨＩＹｕａｎｈａｎｇ２（１．宁波东衡工程科技发展有限公司，浙江宁波３１５１００；２．宁波市房屋建筑设计研究院有限公司，浙江宁波３１５１００；３．中国地震局工程力学研究所，黑龙江哈尔滨１５００８０）摘 要：以某地铁沿线高层多塔剪力墙结构地下室隔震住宅为研究对象，建立隔震与非隔震结构有限元模型，对多塔结构隔震层的选择、隔震支座及支墩的布置方案、隔震支座参数的选择、水平减震系数的取值等进行了详细阐述。
着重讨论了多塔结构底部整体隔震的可行性问题。
分析表明：单片墙下布置双支座优于单支座的方案，有效提高了结构安全的可靠性；隔震措施可降低上部结构的地震作用及温度作用，隔震层以上结构可不设伸缩缝；低烈度区常发生超烈度地震，提高隔震支座的屈服水平，推迟隔震层进入水平大变形，提高中大震下的抗震性能是值得推广的设计思路。
关键词：隔震；高层剪力墙结构；多塔；温度作用；有限元法中图分类号：ＴＵ３５２；ＴＵ３１８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８－３７０７（２０２１）０３－００３１－０６ 随着国内城市轨道交通线路的大量运营，城市轨道交通对沿线环境的不良影响，特别是振动及二次结构噪声问题尤为凸显，已引起社会各界的广泛关注。
本文研究的这幢高层住宅正是拟建在地铁沿线，建筑外轮廓线离地铁盾构的最小水平距离仅５ｍ，工程效果见图１。
数值模拟盾构不同角度穿越砌体结构房屋
数值模拟盾构不同角度穿越砌体结构房屋
吴海峰;魏纲
【期刊名称】《城市勘测》
【年(卷),期】2015(000)006
【摘要】盾构法隧道施工会对周围土体产生扰动,进而引起地面沉降,导致邻近建筑物倾斜、开裂乃至坍塌等一系列问题. 对于如杭州这样的建筑方位不规整城市,在地铁施工中经常会遇到隧道以一定角度从建筑物下方或邻近穿越的工况,将引起建筑物的永久性扭曲变形[1] ,产生较大危害. 本文采用三维MIDAS/GTS软件,模拟盾构隧道以0°、22.5 °、45 °、67.5 °、90 °穿越引起的建筑物附加沉降及墙体受力,分析盾构不同角度穿越砌体结构房屋规律.
【总页数】4页(P158-161)
【作者】吴海峰;魏纲
【作者单位】杭州市勘测设计研究院,浙江杭州 310012;浙江大学城市学院土木工程系,浙江杭州 310015
【正文语种】中文
【中图分类】TU91
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1.砌体结构房屋加固足尺实验模型数值模拟 [J], 閤东东;陈曦;苗启松;李文峰
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3.盾构穿越房屋采用筏板基础加固受力及变形研究 [J], 代刚
4.盾构隧道下穿砌体结构房屋影响因素敏感性分析 [J], 李梓亮;汤劲松;赵书银;姜景双;张宝;郜亮亮
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高层建筑主体结构施工技术 吴华东
高层建筑主体结构施工技术吴华东发表时间：2019-07-11T10:02:36.537Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年6期作者：吴华东[导读] 相关从业人员就要在保证施工技术科学合理性的基础上，加强对施工质量监督管理工作的重视。
合肥建工集团有限公司安徽合肥 230000 摘要：高层建筑的主体结构作用主要是承载建筑物荷载的，其主体结构施工技术的好坏对整个工程的质量有着直接的影响。
如果高层建筑的主体结构不稳定，将会造成建筑物的后期无法使用。
所以，在高层建筑施工中，主体结构工程的施工技术非常重要。
本文就对高层建筑主题结构施工技术进行深入探讨。
关键词：高层；建筑；主体结构；施工我国的城市化建设速度不断加快，范围也不断扩张，尤其是经济发展实力较强的城市及地区，为满足人们日益提高的物质文化生活需求，为顺应时代的发展变化，建筑行业已逐步向高层建筑的建设方向迈进。
众所周知，高层建筑的最低标准在十层以上，且实际高度还在不断突破，这就需要保证建筑的安全稳定性和牢固性，建筑物对外界环境及自然因素的抵抗性要增强，负荷能力及抗压性也要有一定的保障，这就对高层建筑的主体结构工作加大了难度，其中施工技术也就成为了重中之重，而高层建筑的主体结构施工质量同时也是保证整体建筑物质量安全的基础工作，它的重要性不言而喻。
为此，相关从业人员就要在保证施工技术科学合理性的基础上，加强对施工质量监督管理工作的重视。
1、建筑施工工序和常见主体结构1.1建筑施工工序民用建筑工程主体机构的施工工序受到多方面的影响，主要影响因素是建筑结构设计方案、工程项目环境、建筑地质条件、水文条件等等。
总结下来，一般的框架结构建筑物主体结构施工工序为：测量定位、钢筋绑扎、柱模板安装、混凝土浇筑与振捣、柱混凝土养护工作、梁模板安装、梁板钢筋绑扎、梁板混凝土浇筑与振捣、梁模板拆除、梁模板混凝土养护、等。
由于我国民用建筑物的施工方法较传统，施工中主要材料是钢筋、混凝土和模板，这些施工材料的质量好坏就决定了整个建筑物的质量是否可靠。
某超高层结构的弹塑性时程分析
某超高层结构的弹塑性时程分析
张云雷;吴晓涵
【期刊名称】《结构工程师》
【年(卷),期】2013(029)001
【摘要】对于超限的复杂高层建筑结构需要进行弹塑性分析和计算来验证“大震不倒”的设防要求.某超高层结构结构布置复杂,高度超限,为了研究其在地震作用下的抗震性能,对其进行弹塑性时程分析.采用Perform-3D、NosaCAD建立模型,主要分析结构在7度罕遇地震下弹塑性时程反应,研究结构在大震作用下受力状态和变形能力.通过对两个程序得到的结构在罕遇地震作用下的整体反应指标和构件损伤情况进行对比,结果表明,两个程序得到的整体反应计算结果基本吻合,结构可以满足“大震不倒”的设防要求.
【总页数】8页(P47-54)
【作者】张云雷;吴晓涵
【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092
【正文语种】中文
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跨越地铁隧道超高层建筑桩筏基础数值模拟及优化设计_谢新宇
重度 γ/(kN·m−3) 19.3 19.6 19.8 19.9 18.1 19.2 19.2 20.2 20.0 —
3184
中南大学学报(自然科学版)
第 4பைடு நூலகம் 卷
筏板均采用线弹性本构模型，具体计算参数如下：密 度为 2.5 t/m3，变形模量为 30 GPa，摩擦因数为 0.17。
2
2.1
建立模型
1
1.1
工程概况与参数选择
工程概况 华润新鸿基钱江新城住宅项目坐落于杭州市钱江
新城，东北面靠近庆春东路延伸段，东南面临近富春 江路，拟建设住宅 106 000 m2，主要由 3 幢超高层(高 约 150 m)住宅组成。其中：1 号楼 46 层，室外地坪到 屋顶露面高为 150.6 m，底层设 9 m 超高架空层，按 现浇钢筋混凝土全落地剪力墙结构布置，采用桩筏基 础，筏板厚为 3.5 m，筏板顶面标高为−9 m，桩长为 56 m，桩径为 1.2 m。而拟建杭州地铁 4 号线将穿越 1 号楼基础，地铁隧道直径为 6.2 m，地铁隧道埋深为 7.1 m(本文隧道埋深指筏板底面至隧道中心线的竖直 距离)，隧道中心线与相邻前排桩的水平距离为 5 m。 1.2 计算参数 本文中土体采用 Mohr-Coulomb 屈服准则，其屈
某地铁车站深基坑变形规律数值模拟及优化
某地铁车站深基坑变形规律数值模拟及优化朱彦鹏;吴意谦【摘要】以兰州市地铁1号线一期工程世纪大道车站深基坑工程为依托,介绍该工程拟建场区的周边环境、水文地质条件以及支护结构选型.根据工程特点将其分为4个典型工况,运用FLAC3D建立三维数值模型对基坑开挖的标准段进行数值模拟计算,旨在研究“钻孔灌注桩加内支撑”这一支护结构在兰州地区地铁车站深基坑工程施工中的变形规律并分析其水平位移、钢支撑轴力及其周围土体的沉降规律和沉降影响范围.根据支撑位置的不同及其对深基坑变形的影响,对该基坑工程的支护设计方案进行优化.与原方案对比,优化方案在控制变形等方面有一定的改善.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2014(040)001【总页数】6页(P108-113)【关键词】地铁车站;深基坑;变形;优化【作者】朱彦鹏;吴意谦【作者单位】兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TU470.3随着中国经济的飞速发展，城市人口急剧增长，道路交通的问题日益严重，开发地下空间诸如地铁的建设是缓解大城市交通拥堵的有效手段.地铁车站一般位于客流量集中、周围建筑物密集的繁华地段.地铁车站深基坑的平面尺寸、开挖深度及其暴露时间的增大均极易导致周围土体位移，产生较大的地面沉降，这都给其深基坑支护的设计与施工带来了巨大的难度和风险，使之成为一个极为复杂的综合性岩土工程问题，也是当前研究的热点和难点［1］.既要保持支护体系和基坑自身的稳定，又要保证周边建筑物和地下管线的安全使用，这就对车站深基坑的设计和施工提出了更高的要求：必须能限制周围土体的变形.因此，正确分析、预测坑周土体的变形规律具有重要的实际意义.中国即将迎来地铁工程及地下空间综合开发的高潮.目前全国建设地铁城市20余个，其中包括西安、兰州等湿陷性黄土地质条件下的城市［1］，与国内外一些已建成投入使用地铁车站的城市地质条件差异极大.学者［2-6］对地铁车站深基坑的稳定性及围护结构变形规律做出了许多研究成果，但在湿陷性黄土地区地铁车站深基坑的设计与施工中，可参考的经验很少［7-8］，因此开展该地区的相关研究就显得尤为紧迫和重要.王场等［9］主要研究了内支撑安装位置等参数的变化对深基坑变形的影响.本文以兰州市轨道交通1号线一期工程世纪大道车站为例，利用有限差分软件FLAC3D对其基坑分步开挖、架设内撑等施工全过程进行模拟计算，研究车站深基坑整个支护体系及周围地层的变形规律.利用数值模拟手段对拟采用的支撑方案提出优化，为兰州地区地铁车站建设提供相关的技术依据.1 工程概况1.1 车站概况兰州市地铁线路1号线一期工程线路全长26.53 km，布设于主城区内，均为地下线，共设置20个地下车站.世纪大道车站场地地形平坦，位于安宁区世纪大道银安路下，周边没有重要建筑，仅有少量民房.车站设计里程为AK3＋935.300～AK4＋249.700，有效站台中心里程为 AK4＋022.000，全长314.400 m，车站宽21.0～82.0 m，标准段宽21.6 m.轨面设计高程为1 519.390～1 519.790 m.车站的主体结构为地下二层，施工场地开阔，标准段的底板埋深约17 m，拟采用明挖顺做法施工.车站设置有4个出入口，车站的西北侧和东南侧分别设置有4个风亭.1.2 工程地质概况车站场地地貌单元属黄河Ⅱ级阶地，位于七里河断陷盆地内，地层分布稳定，沉积韵律清晰，未发现有断裂构造发育，高于黄河河水位9.0～12.6 m.车站无河流穿过，场地南边距黄河北岸约1 268.30 m.明挖顺做法施工中，拟建车站地质勘察钻探深度内地层为：地表分布人工填土（Q4ml），其下为全新统的冲积黄土状土（Q4al）、卵石（Q4al），底部为下更新统卵石（Q1）.场地地层自上而下划分为4层，各土层力学指标见表1.表1 拟建车站场地主要地层的力学指标Tab.1 The statistics of soil physical and mechanical indicators of the lot zone岩土名称层厚／m质量密度／（g·cm-3）弹性模量／MPa粘聚力／k Pa内摩擦角泊松比4.0 1.70 5 0 12 0.34黄土状土2.0 1.77 10 17 27 0.32卵石 2.0 2.30 35 0 40 0.28卵石 6.0 2.35 40 0 40 0.26卵石＞杂填土200 2.50 45 20 43 0.25地表人工填土为世纪大道路面路基填土以及路旁局部人为回填土、弃土，成分复杂，含卵石、粉土、生活和建筑垃圾等，厚度为0.8～4.1 m，结构较松散，工程性能差，对基坑坑壁稳定和地面建筑地基有不利影响，设计中应充分考虑.其下为黄土状土，分布稳定，厚度0.8～5.0 m，属中压缩性土，可塑状态，具I级非自重湿陷性.湿陷性黄土可引起地基承载力的降低，使变形增大.黄土状土之下为第四系全新统卵石层，分布稳定，层顶深度3.0～6.6 m，低压缩性，中密状态，工程性质较好.下部为第四系上更新统卵石层，泥钙质弱胶结，分布稳定，低压缩性，密实状态，工程性质良好.1.3 水文地质概况区内气候属中温带半干旱大陆性季风气候，较干旱，多年平均降水量仅287.6 mm，年度分布不均，一般集中在7～9月.地下水位高出基坑底约10 m，水位埋深范围6.69～8.32 m，地下水位高程为1 525.43～1 526.04 m.地下水位具有由北西向南东缓慢降低的趋势；主要赋存于2～10和3～11卵石层中（见图1），属河谷孔隙性潜水，据勘察资料含水层厚度200～300 m.施工期需进行降水，基坑中心降水至基坑底面以下1 m，估算降水深度约11.6 m.结合兰州地区基坑降水经验，建议采用管井法坑外降水方案.1.4 支护结构设计方案围护结构的选择需根据基坑深度、地层条件、周围建筑物的变形要求、施工场地、降水条件、围护结构的工程造价等进行综合比选.车站基坑开挖深度较深，约17.34～18.50 m，不适合使用复合土钉墙支护形式，但钻孔咬合桩及地下连续墙的造价又较高.结合以前的工程经验，拟采取φ800＠1 400钻孔灌注桩加3道φ600钢管内支撑，钢管壁厚最大16 mm.支撑位置分别为地下2、8、14 m处，水平间距3 m.施加预应力值100、250、150 k N.桩间采用100 mm厚网喷混凝土.车站主体支护结构剖面图如图1所示.2 施工过程数值模拟2.1 选取计算软件采用美国ITASCA公司研发的FLAC3D软件，以便能够准确地模拟分析施工的全过程.因最终基坑开挖前已完成其降水工程，使地下水水位维持在基坑底板以下1.0 m，故在模拟中不再考虑地下水渗流的影响.图1 车站主体支护结构剖面图Fig.1 The support structure cutaway drawing of subway station2.2 计算模型依据该工程的实际情况，建立三维数值计算模型如图2.计算边界的范围大小对模拟结果的精度有很大的影响，基坑标准段的宽度为22 m，开挖深度17 m.依据圣维南原理，开挖区域一般选开挖尺寸的3～5倍比较合理，故取82 m×20 m×40 m建立模型，共产生45 600个单元，50 143个节点.同时考虑到基坑周围随机发生的车辆行驶动载及其施工堆载等因素，基坑周围均布置超载15 k Pa.图2 数值模拟计算模型Fig.2 Numerical simulation model2.3 本构模型利用FLAC3D进行计算模拟时，采用空模型null来实现土体的开挖；采用Mohr-Coulomb本构模型模拟土体.2.4 初始应力首先要明确土体中各点的初始应力条件和位移条件，建立初始应力场，才能模拟基坑的开挖.对无限大的地表面，任一水平面和竖直面上剪应力均为0，所以土体的初始应力即可定义为距土层表面深度的函数.若其竖向应力值随纵坐标线性变化，那么水平应力分量即可定义为该点的竖向应力与侧压力系数的乘积.2.5 边界条件四周的侧边界为法向方向固定，切线方向自由，底边边界为固定边界.2.6 支护结构的模拟利用等效刚度原则，围护结构采用各向同性弹性模型的实体单元模拟为地下连续墙结构，在兼顾模拟精确度的前提下，尽量使模拟分析过程简化，墙体厚度为650 mm.钢支撑采用FLAC3D自带的beam单元，在端头构件处施加一对等大反向的力来模拟预应力，以便准确地模拟钢管内支撑的实际受力状态.2.7 主要施工步骤施工采用明挖顺做法分层开挖，根据工程特点，在数值模拟中将施工分为以下5种工况.1）工况1：构筑钻孔灌注桩加喷混凝土支护体系.2）工况2：开挖至3 m深，构筑冠梁，并在2.0 m深处架设第一道钢管内支撑并施加100 k N的预应力.3）工况3：开挖至9 m深，在8.0 m深处架设第二道钢管内支撑并施加250 k N 的预应力.4）工况4：开挖至15 m深，在14.0 m深处架设第三道钢管内支撑并施加200 k N的预应力.5）工况5：开挖至基坑底部，深度为17.0 m.3 支护结构内力分析3.1 周围地层的应力及其位移分析坑内土体被开挖后，即打破了土体自身原本具有的初始应力平衡场，进行内力的重新分布，基坑两侧的地层有向下沉降的变形.随着基坑开挖深度的持续增加，坑周土体的竖向位移值也越来越大.基坑开挖的底部有很明显的向上隆起，基坑底部中点的隆起值达到最大.基坑两侧地表向下的沉降值则随着与基坑距离的加大而逐渐降低，直到较远处沉降值为0，如图3.图3 开挖完成后整体竖向位移云图Fig.3 Nepho-gram of vertical displacement after excavation在开挖深度不断增加的情况下，基坑周围土体的水平位移也逐步增大.坑内土体的开挖使得坑壁的法向约束逐渐被消除，因此导致周围土体向坑内的位移.前三次开挖中，其水平位移值的变化较快，是因为内力重分布而引起的较大位移.最后一次开挖中土体应力基本已达到平衡，所以位移值变化很小.以上所提到的横向位移值当开挖全部完成后将达到最大值，见图4.在深基坑的施工中，运用先支挡再开挖的施工方法，在每下一次开挖前先进行坑壁的喷射混凝土，其粘结效应可对坑壁土体起到良好的支护作用.图4 开挖完成后整体水平位移云图Fig.4 Nepho-gram of horizontaldisplacement after excavation3.2 桩体水平位移分析灌注桩是深基坑工程中最主要的支护结构，其变形的大小与基坑的稳定和安全息息相关.基坑开挖的过程中，起初桩体由于是悬臂开挖，其变形极值点发生在最上部.随着进一步的开挖，桩体变形呈“弓”字型，最大位移点逐渐向下移动.当基坑开挖最终完成时（至17 m），桩体最大变形为6.86 mm，变形趋于稳定，最大位移点大约发生在距离基坑顶部2／3深度的-11.0 m 处.图5为各工况开挖加撑并施加预应力后围护体系的水平位移曲线.模拟计算结果显示，首道内支撑架设完成后，支护结构最大水平位移约0.14 mm，发生于桩顶；第二排内撑架设完成后，支护结构最大水平位移增大至2.86 mm，发生部位在桩体约-5 m处，桩顶变形约为0.73 mm；当第三层内撑架设完成后，支护结构的最大水平位移继续增大至5.61 mm，位于桩体埋深约-10 m处，桩顶变形约0.91 mm；当第四道内支撑架设完成后，支护结构的最大水平位移最终增大至6.86 mm，发生于桩体埋深约-11 m处，桩顶变形约为0.94 mm.图5 支护结构水平位移Fig.5 The horizontal displacement of support structure3.3 坑边地表竖向沉降分析图6 基坑周边土体竖向沉降Fig.6 The soil settlement around the foundation pit深基坑开挖的进程中，周围土体会产生相应的沉降，见图6.起始悬臂开挖时，沉降曲线呈“三角形状”，沉降最大值发生在距离坑边不远处；随着支撑的架设，新增的沉降曲线分布逐渐变为“抛物线”型，最大沉降点距坑边有一定距离.模拟分析表明，伴随着基坑开挖深度的加大，坑周土体的垂直沉降变形亦逐布增大，且各工况的沉降曲线形态类似.地表的整体变形规律是距离坑边一定距离处发生最大的沉降变形，一般位于桩体外侧4～10 m的区域，最大沉降值约为6.65 mm.随着距离坑边越来越远，沉降变形则慢慢减小，最终趋于稳定，其形状类似于勺形.总体的沉降量并不大，能够满足基坑设计中关于地面最大沉降的控制要求.灌注桩的顶端则发生了一定的向上回弹，约1 mm左右.伴随着开挖深度的加深，深基坑施工对地表沉降的影响范围也越来越远，距离坑边达开挖深度2倍的地表也能受到施工带来的影响，其范围大于25 m.所以在深基坑施工过程中，一定要密切注意基坑周边可能要发生最大沉降的区域，必要时可进行监测预警，防止工程事故的发生.3.4 钢管内支撑轴力分析深基坑施工开挖的进程中轴力变化曲线见图7.各钢管内支撑的轴力均有明显的增长，而架撑后各道支撑轴力稍微有一些回弹，然后再继续增长.一方面架设支撑以及施加预应力起到了效果，另一方面说明支撑在施加预应力后，由于各种客观因素的影响，一般会有应力松弛的现象.当开挖至基底时，轴力变化基本趋于稳定，第一道支撑轴力为197.2 k N，第二道支撑轴力为865.9 k N，第三道支撑轴力为945.3 k N，说明末道内支撑附近的围护体系变形相对较大.图7 钢管内支撑轴力Fig.7 The axial force of tubular steel support4 内支撑方案的优化分析基坑开挖过程中，内支撑的架设位置对围护体系和周围土体的内力以及变形影响较大，对第一道及第三道支撑的位置进行调整.第一道支撑位置上移1 m，第三道支撑位置下移1 m，对该地铁车站深基坑工程的支撑体系做了优化，见表2.表2 新旧方案支撑位置对比Tab.2 Comparison of the support the location between the old and new solution m支撑位置旧方案新方案首道2.0 1.0末道14.0 15.0为了验证优化方案的可行性及合理性，特对新方案的整个施工过程同样进行一次数值模拟计算，并与原方案进行对比，分析周围土体的位移场、支护结构的水平位移大小，为改进后架撑方案的优越性提供技术论据.图8 两方案支护结构的水平位移对比Fig.8 Comparison of the horizontal displacement of support structure between the old and new solution表3 两方案周边土体及支护结构变形值的对比Tab.3 Comparison of the deformation of support structure and the soil around the deep foundation pit between the old and new solution mm方案桩顶最大位移桩体最大位移地表最大沉降旧0.94 6.86 6.65新0.46 6.73 6.04图8是优化前后桩体水平位移沿深度分布的对比曲线，表3是两方案桩顶、桩体最大位移以及地表最大沉降的对比.由此可得出，第一道内撑的架设位置越低，围护结构上部的水平位移值越大，第三道内撑的架设位置越低，围护结构的最大水平位移值则会随之减小.优化方案对基坑周围地表的沉降影响较小.原方案支护体系顶部水平位移0.94 mm，坑周地表最大沉降6.65 mm，支护体系最大位移6.86 mm；改进后的方案支护体系顶部水平位移0.46 mm，坑周地表最大沉降6.04mm，支护体系最大位移6.73 mm.从控制变形的角度来评判，改进后的方案各方面均优于原设计方案.综上所述，以控制变形为主，同时兼顾工程造价为优化目标，在数值模拟的指导下，新方案的设计是安全可行的.5 结论1）支护结构的水平位移量与施工开挖的深度紧密关联，当深基坑悬臂开挖至某一深度时，支护结构的水平位移曲线呈前倾型，桩体上部的水平位移值最大；随着钢管内支撑的架设、预应力的施加以及基坑的进一步开挖，支护结构的水平位移曲线逐渐向“弓”字型转变，发生最大位移的部位也随之下移，大约在基坑开挖深度的2／3处.坑边最大沉降点距离坑边有一定距离，离坑边越远，沉降逐渐减小，沉降影响范围大于25m.2）根据数值模拟的计算分析结果，该地铁车站深基坑开挖施工全过程中，支护结构最大水平位移为6.86 mm，坑周地表最大沉降小于20 mm，采用钻孔灌注桩加钢管内支撑的方案是安全可行的.3）深基坑支护的内支撑体系中，第一道支撑的架设位置越低，支护结构顶端的水平位移值就越大；第三道支撑的架设位置越低，围护结构的最大水平位移就会越小，而内撑位置的微调对地表沉降的影响不大.因此，在深基坑支护的设计中应适宜的抬高第一道内撑的位置而降低末道支撑的位置.在数值模拟计算分析的基础上提出的改进方案不仅满足支护结构稳定和限制基坑变形的安全要求，且各个典型变形值均优于原设计方案，提高了基坑的稳定性，达到了预期的目的.参考文献：［1］刘国彬，王卫东.基坑工程手册［R］.2版.北京：中国建筑工业出版社，2009.［2］刘杰，姚海林，任建喜.地铁车站基坑围护结构变形监测与数值模拟［J］.岩土力学，2010，31（s2）：22-28.［3］白名洲，许兆义，时静，等.复杂地质条件下浅埋暗挖地铁车站施工期地面沉降量FLAC3D分析［J］.岩石力学与工程学报，2006，25（s2）：4254-4260. ［4］刘勇，冯志，黄国超，等.北京地铁工程深基坑围护结构变形研究［J］.地下空间与工程学报，2009，5（2）：229-335.［5］王霆，刘维宁，何海健.地铁车站施工对邻近管线影响的三维数值模拟［J］.北京交通大学学报，2008，32（1）：32-35.［6］刘继国，曾亚武.FLAC3D在深基坑开挖与支护数值模拟中的应用［J］.岩土力学，2006，27（3）：24-28.［7］刘均红.黄土地区地铁车站深基坑变形监测与分析［J］.中国铁路，2009（8）：68-71.［8］任建喜，张引合，张琨.西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究［J］.铁道工程学报，2011，150（3）：90-93.［9］王场，肖昭然，蒋敏敏.地铁车站深基坑支撑系统优化研究［J］.土工基础，2011，25（6）：31-34.。
多次地震动作用下对桥梁圆端空心墩的位移响应研究
多次地震动作用下对桥梁圆端空心墩的位移响应研究周博宇;吴永红;邹大晴;熊丽婷【摘要】实际结构往往遭遇多次地震动作用,而目前国内抗震设计规范考虑的仅为单一地震事件影响,尚无法考虑多次地震动下桥梁结构的响应情况.针对上述现象,作者以秋末河大桥为工程背景,基于抗震分析软件OpenS-ees对铁路圆端空心墩进行传统及累积增量动力分析数值模拟,通过对比两种情况下位移响应情况来研究多次地震动的影响.结果表明:1)该铁路圆端空心墩较柔,高阶振型较为明显,结构最大位移及残余位移随峰值加速度的增加而增加;2)较单一地震作用而言,多次地震动下,结构的最大位移及残余位移均偏大;3)两种不同分析方法,对于结构最大位移响应,当结构处于弹性状态,其差异不明显,当结构处于弹塑性状态,其差异较大不可忽略;对于残余位移而言,其差异均较为明显,不可忽略.【期刊名称】《土木建筑工程信息技术》【年(卷),期】2019(011)004【总页数】8页(P96-103)【关键词】抗震设计;秋末河大桥;增量动力分析;OpenSees;残余位移【作者】周博宇;吴永红;邹大晴;熊丽婷【作者单位】昆明理工大学土木工程系,昆明 650093;昆明理工大学土木工程系,昆明 650093;云南博航交通科技有限公司,昆明 650000;昆明理工大学土木工程系,昆明 650093;昆明理工大学土木工程系,昆明 650093【正文语种】中文【中图分类】P315.9;TU171 引言随着国内抗震规范的修订，基于结构性能的抗震设计理念也越来越深入人心[1-3]。
相关资料[4-6] 表明，由于区域、地质结构、应力场强度等方面的不同，在地震类型中，主余震型占60%，震群型占25%，孤立型地震序列仅占15%。
整体上，结构在使用期间遭遇的地震动次数往往较多。
有工程实例表明，个别结构在主震中并未发生倒塌现象，却在随后的余震中损坏[7-8]。
因此，有很多学者致力于研究多次地震动作用对结构的影响，如：Mhin[9] 在上世纪80年代，通过研究非线性单自由度体系对主余震的响应情况，认为主余震要求结构有更高的延性性能；Amadio.C等[10] 学者同样通过单自由度体系来研究多次地震动下的结构损伤情况，认为多次地震会加剧结构的损伤； Sunasaka[11] 等学者对城市高架桥进行研究，认为后续地震会加剧结构损伤，进而导致结构破坏。
跨越地铁超高层住宅桩筏基础设计研究
跨越地铁超高层住宅桩筏基础设计研究闫永军【摘要】我国在地铁运行对周围环境的影响和地铁隧道开发建筑对邻近桩基影响两方面虽然已经取得了重大突破,但仍有一些弊端暂时没有得好很好的解决.其中跨越地铁超高层住宅桩筏基础设计是地铁研发建筑中重要的一环,因此对其进行了如下研究.%Although major breakthroughs have been made in the impact of subway operation on the surrounding environment and the impact of subway tunnels on the construction of nearby piles, some shortcomings are still not well solved. Among them, the design of piled raft foundation for super high-rise residential buildings crossing subway is an important part of subway R & D and construction. Therefore, the following research has been carried out.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)008【总页数】2页(P158-159)【关键词】地铁跨越;超高层建筑;桩筏基础设计【作者】闫永军【作者单位】陕西建工集团有限公司,西安710003【正文语种】中文【中图分类】TU473.10 引言桩筏基础包含很多优势，竖向承载力高、基础沉降小、整体性强、调节差异沉降能力等，随着当今社会建筑物越来越高、越来越重、越来越大，桩筏基础被广泛运用到设施建设当中。
但是，在传统的目前的设计方法中，对上部结构刚度作用的利用率一直呈现效率低的状态，导致建筑材料的大量浪费，因此，改善桩筏基础的设计概念，对设计方法进行系统性研究，对于降低成本，减少浪费而言，现实意义不容小觑[1]。
开题报告(C.A.T)
表1.1 1950～1999年全球重大自然灾害(特大型)统计数据
地震 灾难次数(次) 死亡人数(百 万人) 经济损失(亿 美元) 保险损失(亿 美元) 68 0.66 3360 254 风灾 89 0.63 2698 687 洪水 63 0.1 2880 85 其它 14 0.01 672 84 合计 234 1.4 9600 1110
表1.2 1999～2008西北太平洋及南海海域热带风暴生成频
数和登陆我国热带风暴频数序列
年份 1999 2000 2001 2002 生成 21 频数 登陆 5 频数
24 5 25 9 26 6 2004 21 7 2004 30 8 2005 23 8 2006 2007 2008 24 6 25 7 22 10
研究课题
题目
非大变形柔性空间结构减风压-减 风振方法的数值模拟与实验研究
开题报告
导师：吴永诚高工 王秀丽教授 硕士生：高超
Opening Report
Mentor: Wu Yongcheng Wang Xiuli Master: Gao Chao
报告的主要内容
• • • • • Ⅰ课题的研究背景、目标及意义 Ⅱ课题的研究内容及国际研究现状 Ⅲ课题的研究方法、拟解决的关键性问题及可行性分析 Ⅳ课题的创新性 Ⅴ课题的预期进度及预期成果
• 本课题的意义： 如果能通过本课题探讨出显著减少风荷载对 大跨度空间结构的作用的方法，则能够： • 1.大大增加风荷载作用下大跨度空间结构的 安全性、增加使用的舒适性； • 2.明显降低建设成本从而增加经济效益； • 3.风荷载作用的减少可以进一步释放建筑师 创作时所受的外界约束，增加其创作的自 由——如果建筑师能因此创作出更多的成功 的作品，则本课题的研究将产生显著的社会 效益。
FEA,某市地铁一号线,跨河桥梁,盾构隧道穿越河道施工对桥梁基础的影响分析_胡雄玉
参考文献
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图 9 双洞开挖后管片内力云图
（ 责任审编 李付军）
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图 4 双洞贯通时地层沉隆云图（ 单位： m）
图 6 不同掘进步时 1#桩基侧移量随埋深的变化
图 5 典型断面的地表沉隆曲线
由图 5 可以看出： 左洞贯通后最大地表位移为 6 mm，双洞贯通后地表的最大位移为 8 mm。此外，由于 盾构机的顶进压力引起了基础远侧地表的隆起，最大 量不足 1 mm。
大跨结构变截面钢斜柱稳定承载力试验研究
大跨结构变截面钢斜柱稳定承载力试验研究
王仲渊;陈水福;申永刚
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】杭州亚运电竞馆大跨建筑的外围立面结构采用变截面薄壁箱形斜柱钢框架体系。
为探讨变截面钢斜柱的稳定承载力,对模拟复杂边界的1∶4斜柱缩尺模型进行了竖向荷载下的全过程加载试验,获得了斜柱的位移和变形发展过程、极限承载力及最终的破坏形式。
研究表明,随荷载增大此类钢斜柱会在截面较小的下部区段首先进入屈服,进而引发不利截面处翼缘的塑性屈曲;该现象逐渐向腹板扩展,从而形成抗弯能力显著下降的塑性屈曲铰,致使柱子因变形过大而失效;但柱子失效前在屈曲铰部位经历了较充分的塑性变形,具有良好的延性。
研究可为同类钢斜柱的设计和工程应用提供参考。
【总页数】5页(P75-79)
【作者】王仲渊;陈水福;申永刚
【作者单位】浙江大学建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU312
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高层大跨度连体结构选型及受力性态研究
高层大跨度连体结构选型及受力性态研究①华怀宇1，丁洁民2，吴宏磊2【摘要】摘要: 对高层大跨度连体结构的连体部分进行了结构选型分析，比较了空腹式、上承式、下承式和斜拉式等四种桁架布置形式的连体竖向刚度和结构竖向规则性，研究了上述四种连体结构布置形式下的构件内力分布和楼板应力，分析结果表明斜拉式桁架具备较好的竖向刚度，结构竖向规则性较优，且构件内力和楼板应力分布较为均匀.对高层连体结构的竖向地震作用进行了研究，结果表明大跨度连接体的竖向地震响应较大，在高烈度场地必须重视其对连体受力影响.【期刊名称】佳木斯大学学报（自然科学版）【年(卷),期】2013(031)001【总页数】7【关键词】关键词: 连体结构;连体结构选型;斜拉式;竖向地震0 概述高层连体结构因其独特的造型以及便利塔楼之间联系而受到建筑师的青睐，同时也为结构工程师带来挑战.随着连体跨度的增长，包括竖向重力荷载和竖向地震作用在内的竖向荷载作用对连接体的影响逐渐增大，连体结构选型和竖向地震作用成为关键问题.本文将结合工程实例，针对连体结构选型和连接体竖向地震作用这两方面问题进行分析研究，对比了各种连体布置形式下结构的受力性态，同时将比较采用不同计算方法得到的竖向地震计算结果的差异.1 工程背景河南建设大厦[3]位于郑州市(图1)，为一立面呈门字形的对称双塔连体结构，双塔平面布置沿两个方向均对称，两栋塔楼的核心筒沿水平方向呈45度斜置.塔楼地上21层，主要层高3.9m，在顶部由4层连体相连接.主塔楼结构高度为85.5m.单塔建筑平面布置规则，图2，平面尺寸47.6m×45.5m.连体高度16.5m，塔楼连体部分与双塔等宽，由于塔楼斜置，连体跨度呈现由两侧向中间缩进的趋势，连体跨度为23m～57m.2 连体结构选型研究本工程中，连接体处于高位且跨度超大，是整个结构中最为关键的部分，连体部分的结构选型关系到连体自身受力特性和结构整体的侧向刚度，因此有必要对连接体的结构选型进行分析研究.下面将从连体竖向刚度、塔楼整体侧向刚度和连接体静力特性等方面进行参数分析，寻找最优的连体结构布置形式.2.1 连体布置形式连体部分通常采用钢桁架的形式.一方面，连体部分属于大跨度结构，希望尽量减小连体重量，采用钢结构将减轻连体重量;另一方面，连接体施工通常是高空作业，而钢结构施工将大大缩短施工周期和难度.根据该工程连体部分的特点，分别采用空腹式、上承式、下承式和斜拉式等4种桁架布置形式，图3，研究连体部分的结构受力特性.钢桁架的构件采用相同的构件截面尺寸，空腹式桁架在原有连体结构基础上将竖腹杆加密一倍;上承式桁架在连体顶层布置V形斜腹杆;下承式桁架在连体底层布置V形斜腹杆;斜拉式桁架在边榀桁架布置贯穿4层连体的斜腹杆.2.2 连体布置形式对连体竖向刚度的影响为了考察连体结构的竖向刚度，对连体底层跨中的竖向挠度进行检测，监测点位于跨度最大的边榀桁架位置处，图4.各方案在恒+活荷载(1.0 D+1.0L)工况下的竖向挠度如图5所示，可以知道，空腹式桁架的竖向挠度为189mm，远大于其他三种钢桁架形式;上承式桁架的竖向挠度为67mm，大于下承式桁架的竖向挠度54mm，这两种桁架形式具有相同的竖向刚度，但由于桁架两端支座存在差异，上承式桁架在顶层，其支座抗弯刚度较小，支座转角较大，因此其竖向挠度值较大;斜拉式桁架的桁架高度为4层楼层高，桁架的抗弯刚度较大，其竖向挠度为25mm，为四种方案中最小，竖向刚度最大.斜拉式桁架的竖向挠度约为传统的上承式桁架和下承式桁架的一半，竖向刚度明显优于其他三种桁架布置形式，因此在竖向刚度的比较上，斜拉式桁架为较优方案.2.3 连体布置形式对结构侧向刚度的影响连体部分的结构选型不仅对连体自身的竖向刚度有影响，还会对结构整体的侧向刚度产生影响.双塔连体结构在双塔之间设置一道连接体，结构整体可简化为“门框形”的力学模型，图6，可以知道结构整体的侧向刚度受主塔侧向刚度和横梁抗弯刚度共同影响，因此提高结构侧向刚度的手段有两种，即增大主塔楼的侧向刚度和提高连接体的抗弯刚度.为了研究连体布置形式对结构整体侧向刚度的宏观影响，考察上述4种桁架布置形式在多遇地震下的塔楼侧向位移响应，图7，由于设置连体对结构Y向塔楼侧向位移基本不产生影响，略去Y向变形图.单塔顶层侧移为57.7mm，空腹式为52.7mm，上承式为50.4mm，下承式为48.3mm，斜拉式为48.9mm.结构在设置连接体后，其顶点侧向位移比单塔顶点侧向位移小，因此设置连体后结构整体的侧向刚度提高;相比与其他三种桁架形式，空腹式桁架的顶点侧向位移最大，因此在提高结构整体侧向刚度方面的效果较差;下承式桁架和斜拉式桁架在提高结构整体侧向刚度方面的效果相当，均强于上承式桁架，因此就提高塔楼整体抗侧能力而言，下承式桁架和斜拉式桁架为较优方案.塔楼层间位移角，图8，可以更进一步表明连体桁架布置形式对楼层侧向刚度的影响，分析结果表明塔楼采用上述四种桁架布置形式，其层间位移角均能满足规范层间位移角限值要求1/800.空腹式桁架的层间位移角最大，其在提高塔楼侧向刚度方面的效果最差，但层间位移角变化均匀，规则性较强;下承式桁架的层间位移角最小，但在桁架层处的层间位移角有较大突变，即产生了较大的塔楼刚度突变，在桁架层的下一层容易形成软弱层，影响结构的抗震性能;上承式桁架的层间位移角大于下承式桁架和斜拉式桁架，在提高结构整体侧向刚度的效果介于上承式桁架和斜拉式桁架之间，但顶部桁架层处的层间位移角亦存在较大突变;斜拉式桁架的层间位移角大于下承式桁架，对结构整体侧向刚度的提高较多，且其层间位移角的变化较均匀.塔楼的竖向规则性可由塔楼侧向刚度比表征，图9，下承式桁架在桁架层下一层的侧向刚度比为0.77，超过了规范限值要求，属于竖向不规则结构，这对结构的抗震性能不利;根据《高规》3.5.2条第2款的规定对结构的抗侧刚度比进行计算，分析结果表明，空腹式桁架、上承式桁架和斜拉式桁架的最小侧向刚度比分别为1.09，1.09，1.00，均能满足规范要求.综上所述，桁架布置形式对结构侧向刚度的影响方面，斜拉式桁架对提高塔楼侧向刚度的效果最好，且塔楼侧向刚度变化较均匀，因此斜拉式桁架为较优方案.2.4 连接体静力特性分析连接体作为联系双塔的关键组成部分，受到多重荷载作用，包括自重、附加恒载、活荷载和水平荷载作用等.该工程的连接体跨度较大，且功能复杂，承受较大的恒载和活载作用，分析结果表明[4]竖向静荷载是连体结构的控制荷载，是连体结构选型的主要影响因素，因此下文主要研究连接体在竖向静荷载作用下的构件内力分布规律.2.4.1 主要构件内力分布上述四种桁架布置形式在竖向静荷载作用下的轴力图如图10所示，空腹式桁架整体表现为顶部横梁和底部横梁的轴力较大，顶部横梁中间受压两端受拉，底部横梁中间受拉两端受压，二者受力情况相反;上承式桁架和下承式桁架的受力特性基本相同，整体表现为斜腹杆及其上下弦杆的受力较大，竖腹杆受力较小，表现为典型的桁架受力特征;斜拉式桁架整体表现为斜拉桥式的受力特征，斜腹杆和底部跨中横梁形成主要的受力机制，且主要构件基本都是受拉构件，能够有效避免钢结构稳定问题.各桁架布置形式在竖向静荷载作用下的构件轴力最大值见表1，从构件内力上看，空腹式桁架的上下弦的轴力最大值为4693kN，弯矩最大值为10678kN·m，构件的轴力值相对而言较小，弯矩值较大，连接体的内力传递主要依靠构件的弯曲机制来实现，结构效率较低;上承式桁架的上下弦的轴力和弯矩最大值分别为18733kN和2783kN·m，斜腹杆的轴力最大值为13517kN，构件的轴力较大，弯矩值较小，连接体的内力传递主要依靠构件的轴力机制来实现，结构效率较高;下承式桁架的上下弦的轴力和弯矩最大值分别为17311kN和2162kN·m，其受力情况与下承式桁架基本相同，结构效率较高;斜拉式桁架的下弦的轴力和弯矩最大值分别为6248kN和1097kN·m，斜腹杆的轴力最大值为8063kN，结构力流清晰，与斜拉桥的受力相类似，各主要承载构件受力较均匀，不存在受力特别大的区域，轴力和弯矩都较小.综上所述，斜拉式桁架的内力分布较为均匀，内力值较小，结构效率较高，为较优方案.2.4.2 楼板应力分析连体结构的楼板在竖向重力荷载作用下也会参与连体桁架的受力而产生内力，以下对比分析了上述四种桁架布置形式的楼板应力，分析结果见表2.2.分析结果表明，空腹式桁架17层和21层的楼板应力较大，分别为3.86MPa和－5.65MPa;上承式桁架20层和21层的楼板应力较大，分别为11.08MPa和－16.27MPa;下承式桁架17层和18层的楼板应力较大，分别为10.11MPa和－11.14MPa;斜拉式桁架17层、19层和21层的楼板应力较大，即斜腹杆与竖腹杆相交的楼层，分别为5.38MPa，－4.34MPa 和－3.98 MPa.斜拉式桁架和空腹式桁架的楼板应力相同且较小，约为上承式桁架和下承式桁架的一半.楼板应力较大层均为弦杆内力较大层，即在构件截面一定的前提下，弦杆内力大意味着构件的应力和应变都较大，而楼板与弦杆变形协调，楼板的应变也较大，因此楼板应力较大.桁架布置形式会对连接体的楼板产生较大影响，需具体情况具体分析，对应力较大楼板采取相应的加强措施.根据以上分析结果，斜拉式桁架和空腹式桁架的楼板应力较小，为较优方案.3 连体结构竖向地震作用效应研究结构的竖向作用包括恒荷载、活荷载和竖向地震作用等.其中竖向地震作用属于动力荷载，其作用大小受到地震烈度、结构竖向动力特性、场地条件和结构阻尼比等多种因素的影响.高层连体大跨度连体结构的连体部分竖向刚度较小且自重大，同时，连体的位置很高，因此竖向地震作用效应急剧增大.因此在进行高层大跨度连体结构的计算分析时要仔细研究竖向地震作用，找出较好的计算方法.下文将对比规范简化算法、振型分解反应谱法和时程分析法下高层大跨度连体结构的竖向地震作用.3.1 竖向地震作用的计算方法《高规》4.3.13条分别给出了3种结构竖向地震作用的计算方法，规范简化方法(1～4)、振型分解反应谱方法和时程分析方法.式中:FEvk为结构总竖向地震作用标准值;αv max为结构竖向地震影响系数最大值;Geq为结构等效总重力荷载代表值;Fvi为质点i的竖向地震作用标准值;Gi，Gj为分别质点 i，j的重力荷载代表值;Hi，Hj分别为分别质点i，j的计算高度.规范简化方法计算简便，楼层竖向地震作用沿塔楼高度呈倒三角分布，随着塔楼高度的增加，楼层竖向地震作用将增大，概念上说明了竖向地震作用的分布规律，但该方法仅考虑到一阶振型对竖向地震作用的影响，难以应用于复杂结构的计算.振型分解反应谱法将模态分析与反应谱理论相结合，能较好的反映不同振型对竖向地震作用的影响.时程分析法能够计算结构在地震动激励下的响应，反映结构在地震作用下的全过程响应，能够考虑到鞭梢效应的影响，但计算量较大，且由于地震作用的不确定性，竖向地震作用计算也不完全精确.以下将采用上述三种方法计算结构的竖向地震作用，对比其差异，为结构设计提供一些参考.3.2 竖向地震计算结果差异研究分别采用时程分析法、振型分解反应谱法和规范简化方法计算高层大跨度连体结构的竖向地震作用，连体部分采用斜拉式桁架，图3－d.场地抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度为0.10 g，设计地震分组为第二组，建筑场地类别为III类，场地特征周期为0.55s.根据场地条件，选取7条竖向地震波，在各条地震波下的楼层竖向力包络值，图12，分布在一个较为离散的带宽内，其基底竖向反力最大值、最小值和平均值分别为37984kN，28130kN和32461kN.根据《高规》4.3.5条第4款，当取七组及七组以上时程曲线进行计算时，结构地震作用效应可取时程法计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值，因此选取平均值表征时程分析法结果.三种方法的楼层竖向力沿竖向的分布如图4，时程法、反应谱法和规范方法的基底反力分别为32461kN，26620kN和46151kN，其中反应谱法的结果最小;时程结果与其较接近，是反应谱法结果的1.22倍;规范算法远大于上述两种方法，是反应谱法结果的1.73倍.形成这一现象是因为规范算法未考虑结构周期的影响，结构竖向地震影响系数取最大值，所以规范算法的结果最大.3.3 竖向地震作用下的内力分布规律研究大跨度连体结构是结构的重要部位，结构的质量分布如表3所示，结构总质量为120750t，连体部分质量为9662t，连体部分质量达到结构总质量的8%;采用时程分析法、反应谱法和规范简化算法，连体部分产生的竖向地震力分别占结构总竖向地震力的11.9%，13.7%和12.5%，因此大跨度连体的重量和竖向地震作用两方面在整体结构中都占到相当大的比重，需研究连体部分在竖向地震作用下的内力分布规律.场地抗震设防烈度为7度时，结构连体部分的竖向地震作用如表4所示，采用时程分析法、反应谱法和规范简化算法进行计算，连体部分的竖向地震影响系数分别为3.59%，3.84%和6.11%，连体部分的竖向地震作用较大.一方面，连体位于结构顶部，这意味着竖向振型下的竖向位移较大，地震作用有所放大;另一方面，连接体的下部悬空，其竖向刚度减小，竖向振型的自振周期增大，逐渐接近场地卓越周期，因此竖向地震作用效应急剧增大.4 结论与建议(1)连体结构选型对大跨度连体结构至关重要，通常的连体桁架形式有空腹式、上承式、下承式和斜拉式等，其中斜拉式桁架竖向刚度大，且对结构竖向规则性影响较小，是较优连体结构布置形式.(2)连体部分桁架布置层的水平构件内力和楼板应力较大，需对楼板采取相应加强措施，如布置水平交叉支撑或钢筋桁架模板，以保证其正常使用条件的功能.(3)计算连体结构的竖向地震作用时，可采用振型分解反应谱法、时程分析法以及规范简化方法，其中规范简化方法的计算结果最大.(4)高位大跨度连接体的竖向地震响应大，在抗震设防高烈度区需特别关注高位大跨度连接体的竖向地震作用，保证结构安全.参考文献:[1]JGJ3－2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2010.[2]GB50011－2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2010.[3]河南建设大厦结构抗震设防专项审查报告[R].上海:同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，2012.[4]徐培福，傅学怡，王翠坤，等.复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2005:314－357.[5]何志军，丁洁民，吴宏磊.上海国际设计中心不对称双塔连体结构设计研究[J].建筑结构，2008，38(6):47 －51.[6]石文龙，孙飞飞，李国强.某多塔连体高层建筑的竖向地震反应分析[J].建筑结构，2007，37(8):65－69.。
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第33卷第3期岩土工程学报Vol.33 No.3 2011年3月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Mar. 2011 跨越地铁高层建筑桩筏基础数值模拟研究吴勇华1，3，谢新宇1*，叶军3，吴健3，刘开富2(1. 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江杭州 310058；2. 浙江理工大学建筑工程学院，浙江杭州 310018；3. 汉嘉设计集团，浙江杭州 310005)摘要：基于某跨越地铁高层建筑的设计实践，利用ABAQUS建立剪力墙与桩筏基础和地基共同作用的三维有限元数值模型，研究了跨越地铁隧道的桩筏基础受力和变形性状，并分析了上部结构刚度、逐层施工、地铁隧道跨度、跨越地铁隧道方式等因素对其影响。
结果表明，上部为剪力墙结构的高层建筑，考虑上部结构刚度作用可显著减小筏板的差异沉降和弯矩。
当上部结构刚度达到一定程度后，其对筏板差异沉降和弯矩的调节能力减弱，表现出上部结构刚度贡献的有限性。
随着地铁隧道跨度的增加，筏板最大沉降、差异沉降和弯矩都增大。
桩筏基础以筏板对角线与地铁隧道中心线重合的方式跨越地铁隧道对筏板的内力和变形影响最小。
桩顶反力数值计算结果与实测数据较为吻合。
关键词：桩筏基础；剪力墙结构；地铁隧道跨度；跨越方式；三维数值模拟中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2011)03–0441–07作者简介：吴勇华(1985–)，男，硕士研究生，主要从事上部结构与基础共同作用方面的研究。
E-mail: wyhoktv@。
Numerical simulation of piled raft foundation of super-tall buildingscrossing metro tunnelsWU Yong-hua1, 3, XIE Xin-yu1, YE Jun3, WU Jian3, LIU Kai-fu2(1. MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China; 2. College ofCivil Engineering and Architecture, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 3. Hanjia Design Group of China, Hangzhou,310005, China)Abstract: Based on the design practice of the tall buildings crossing metro tunnels, a three-dimensional finite element of shear wall-piled raft-soil is proposed to investigate the deformation and internal forces of piled raft foundation. The effects of superstructure rigidity, storey-by-storey construction, span length of metro tunnels and crossing methods are analyzed. The results indicate that considering shear wall rigidity can significantly reduce the differential settlement and the bending moment of raft for high-rise buildings. After superstructure rigidity reaches a certain degree, the differential settlement and the bending moment of the raft per unit load increase slowly. This shows the effects of the superstructure rigidity are limited. With the increase of the span length of metro tunnels, the maximum settlement, the differential settlement and the bending moment of the raft increase slightly. The crossing method of raft diagonal which coincides with the center of metro tunnels has the least influence on the internal forces and the bending moment of the raft. The reaction of piles agrees with the measured data.Key words: piled raft foundation; shear wall; span length of metro tunnel; crossing method; three-dimensional numerical simulation0 引言桩筏基础以其承重大、适应性强的优点，随着建筑物日益向高、重、大方向发展，被愈来愈多地采用[1-4]。
而常规设计方法通常不能有效考虑上部结构刚度的作用，尤其是上部为刚度较大的剪力墙结构时，设计的筏板往往偏厚[5]，配筋量过多，这将造成材料的大量浪费。
目前，国内外对上部结构刚度和基础共同作用的研究已经取得了不少成果，如Przimienieeki (1968)[6]提出子结构法分析上部结构，为Haddadin(1971)[7]首次利用子结构法研究上部结构与基础和地基共同作用打下基础。
Price等（1986）利用共同作用原理对一幢十一层高层建筑的桩筏基础作了尝试设计[8]，为土与结构共同作用理论在实际中的应───────基金项目：浙江省建设科研项目（07013）收稿日期：2009–11–03*通讯作者442 岩土工程学报2011年表1 土的物理力学指标Table1 Physico-mechanical indices of soils层序土层名称层顶标高/m重度γ/(kN·m-3)压缩模量E s/MPa黏聚力c/kPa摩擦角φ/(°)泊松比ν①杂填土0.00 19.3 13.0 19.0 24.0 0.35②砂质粉土-8.20 19.6 10.5 10.3 28.2 0.36③-1 粉砂夹粉土-11.70 19.8 12.0 9.1 30.4 0.35③-2 砂质粉土-13.50 19.9 9.5 9.5 28.6 0.35④淤泥质粉质黏土-19.70 18.1 3.5 16.0 12.0 0.39⑤粉质黏土-21.50 19.2 7.2 40.1 17.9 0.35⑥粉质黏土-30.60 19.2 5.5 25.0 15.0 0.32⑦-1 含粉质黏土-33.80 20.2 6.5 25.0 24.5 0.32⑦-2 粉细砂-30.50 20.0 11.5 7.0 27.5 0.30⑧泥质粉砂岩-63.70 20.0 600.0 ———用迈出了关键的一步。
在国内，King和姚祖恩(1985)[9]提出了用有限单元法分析空间框架–筏基（或独立基础）–三维非均质土体系统的相互作用原理。
姚祖恩等(1993) [10]采用有限元与有限压缩层地基的耦合法，分析了砖墙下筏板的变形和内力，认为筏基的弯矩随筏板的刚性而变化。
周定松等(2003)[11]则采用数值模拟的方法分析了筒体结构下桩筏基础中筏板的内力与变形，认为筒体结构对筏板的内力影响较大。
由于上部结构刚度计算的复杂性，数值模拟是分析上部结构与基础和地基共同作用的一种有效手段。
随着城市地铁建设的不断发展，一些建筑物基础不可避免地要跨越隧道[12]。
目前对跨越地铁隧道的桩筏基础受力和变形性状的研究较少。
本文借助有限元软件ABAQUS，结合工程实例建立三维弹塑性有限元模型，分析了上部结构刚度、逐层施工、地铁隧道跨度、跨越地铁隧道方式等因素对跨越地铁隧道的桩筏基础受力和变形的影响。
1 工程概况与计算参数华润新鸿基钱江新城住宅项目坐落于杭州市钱江新城，东北面靠庆春东路延伸段，东南面临富春江路，拟建设住宅106000 m2，主要由3幢超高层（高约150 m）住宅组成。
其中#2楼的基础要跨越杭州地铁4号线。
#2楼高148.5 m，共46层（包括地下室一层），采用桩筏基础，筏板厚3.5 m，筏板顶面标高-9.0 m，筏板下共布置61根桩，桩长56 m，桩径1.0 m。
上部结构按现浇钢筋混凝土全落地剪力墙结构布置，剪力墙厚0.5～0.7 m不等，楼板厚0.11 m。
由于杭州地铁4号线将穿越#2楼基础，故在筏板下留出一条净宽10 m的地铁隧道线，桩在其两侧均匀布置，见图1。
根据工程地质勘察报告，桩筏基础所在的土层参数见表1，剪力墙、桩、筏板、楼板等计算参数见表2。
表2 剪力墙、楼板、桩、筏板计算参数Table 2 Parameters of shear wall, floor, pile and raft名称密度ρ/(kg·m-3)弹性模量E/MPa泊松比ν桩、筏板、剪力墙、楼板2500 30000 0.172 三维有限元模型2.1 基本假定（1）只对筏板以下的土层建立有限元模型，筏板以上的土层简化为均布荷载。
（2）钢筋混凝土楼板、剪力墙以及桩筏基础均为线弹性体，其中楼板和剪力墙采用四节点四边形薄壳单元，筏板采用基于Mindlin中厚板理论的四节点四边形厚壳单元[13]，桩采用梁单元。
（3）土体为连续的弹塑性体，符合Mohr- Coulomb条件，考虑几何非线性和材料非线性，采用八节点六面体实体单元。
（4）筏板与土体界面采用面–面的摩擦接触单元，接触面的摩擦类型为库仑摩擦，且筏板与下部土体自始至终紧密接触，即在变形过程中它们之间不产生相对滑动或脱离。
（5）不考虑地下水浮力的影响。
2.2 有限元模型尺寸及边界条件图1是桩筏基础及筏板上剪力墙布置平面图。