高层建筑及附体基础设计

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主楼与附体的连接
Hale Waihona Puke Baidu
由于主楼与附体长度不等， 且基础形式也不同， 考虑到构造上的要求及施工时的种种问 题，采用传统的方法，设置沉降缝将两基础完全断开以防止沉降差造成房屋开裂甚至破坏。 参考文献
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] 建筑地基基础设计规范.GBJ50007-2002； 建筑桩基技术规范.JGJ94-94; 混凝土结构设计规范.GB50010-2002; 高层建筑箱型与筏型基础技术设计规范.JBJ6-99; 建筑结构荷载规范.GB50009-2002； 建筑结构制图标准.GB/T50105-2001； 梁兴文等.钢筋混凝土结构设计 北京:科学出版社,1999. 梁兴文等.土木工程专业毕业设计指导. 北京:科学出版社,2003 宰金珉 宰金璋,高层建筑分析与设计—土与结构物共同作用的理论与应用.北京:中国建筑工业出 版社,1993. [美]H.F.温特科恩.方晓阳主编，钱鸿缙，叶书麟等译校.基础工程手册.建筑工业出版社,1983 陈仲颐 叶书麟主编,基础工程学. 北京:中国建筑工业出版社,1990
度。 2.1 工程地质勘察报告 包括地基地层报告、地下水、不良地质现象、地基土物理力学性质指标。 2.2 建筑图 底层平面图；地下一层平面图；剖面图；立面图；标准层平面图。 2.3 结构图 标准层结构平面图；一层结构平面图；地下一层结构平面图。
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上部结构竖向导载的计算
基础是将上部结构荷载传向地基的结构，传至基础顶面的荷载是基础设计的依据，因而 需计算出作用于基础顶面的上部结构竖向荷载。要求计算上部结构梁板传至柱或墙的荷载， 并累加到基础顶面。 要求恒载标准值和活载标准值分别计算。 包括主体结构竖向荷载作用下 内力的计算，附体结构竖向荷载作用下框架结构的内力计算。
高层建筑及附体基础设计
学生姓名：王文良 指导教师：刘丽萍 （土木工程学院
【摘
土木工程专业）
要】 : 本设计为高层建筑及附体基础设计， 主体为 24 层商住楼， 框支剪力墙结构， 附体为 4 层商场，
框架结构。主要完成了上部结构竖向导载计算和主楼及附体基础设计。为了减少由于上部结构荷载不均引 起的不均匀沉降，主体采用桩筏基础，刚性板法计算内力；附体采用十字交叉基础，弹性地基梁法计算内 力，并完成了承载力验算及截面设计等一系列工作。 【关键词】:竖向导载 桩筏基础 十字交叉基础 承载力验算 截面设计
算，按照《地基基础设计规范》GB50007-2002 的规定，验算满足要求。 4.2.8 筏板内力计算及截面配筋 内力计算采用不考虑共同采用的刚性板法计算。取柱的跨中到跨中的板带为计算单元， 以柱作为支座， 以桩顶反力和墙传来的荷载作为荷载， 按多跨连续梁应用力矩分配法计算筏 板的内力。由于此方法没有考虑各板带之间的变形协调和内力，计算结果较粗糙，可能有较 大误差。 底板配筋时考虑到条带之间剪力传递作用和变形协调及施工方便， 配筋时整个筏板 配置相同的钢筋。纵横向均采用通常配筋方式并考虑板最小配筋率的要求。
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附体基础设计
考虑到为了保证结构的整体性， 选择柱下十字交叉基础。 根据以往的实例及构造要求， 初选基础梁的尺寸。根据《地基基础设计规范》GB50007-2002 的要求对地基承载力进行修 正， 经计算满足要求。 参照 《地基基础设计手册》 应用基床系数法对基础结点荷载进行分配， 并在分配后进行调整。 因为基础梁的高度小于 1/6 柱距， 采用弹性地基梁模型计算地基梁的 内力。根据集中荷载的位置，选择用无限长梁或半无限长梁表，按折算坐标查得系数计算弯 矩和剪力，列于相应的位置迭加后得最后的内力。基础梁的截面设计包括正截面配筋计算， 斜截面配筋计算和翼板配筋计算。 基础梁的跨中按 T 型截面配筋， 支座处按矩形截面配筋计 算；斜截面按矩形截面配筋计算；翼板按悬臂梁计算。混凝土强度为 C30，主筋采用 HPB335 级。
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工程概况
某商住楼，地下一层，地上 23 层（其中地下一层为人防地下室；地上除一、二层为商 业用房外均为住宅） 。由主楼和裙房组成，主楼为框支剪力墙结构，裙房为框架结构，建筑 2 总面积为 25665m 。
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设计基本资料
建筑物耐久年限为 50 年；建筑类别为一类；建筑耐火等级为一级；建筑抗震烈度为 8
对于桩-筏基础的整体沉降计算，现行规范没有给出明确的规定。目前主要有两类计算 方法。一类是从桩-筏基础的受力机理出发得到“简易理论法” ；一类是从弹性理论出发得到 的半经验半理论公式。本设计采用的沉降计算的简易理论方法。首先根据外荷 P 与地基总 抗力 T 的大小关系确定计算模式。 一种模式为 P>T 的实体深基础模式； 一种模式为 P≤T 的 复合地基计算模式。经计算知本设计为 P≤T 的复合地基计算模式。整体最终沉降量 S=Sp + Ss 其中：Sp 为桩身压缩量; Ss 为桩段平面一下压缩厚度范围内的压缩量。Sp 按轴心受压构件轴 力按三角形分布计算；Ss 按分层总和法计算。计算结果为 7.84cm，满足规范中要求高层建 筑整体沉降量不大于 20cm 的要求。 4.2.5 桩身设计 按照《建筑桩基技术规范》JGJ94-94，满足 γ0N≤fcApψc 的要求，桩身只需按照构造配筋。钢筋配置如下: ①主筋采用 10Φ14，桩身通长配筋 ，箍筋采用Φ8(桩顶以下三米内加密区间距取 150， 其余桩长范围内取 250；另外沿桩长配置Φ14@2000 焊接加劲箍)； ②钢筋笼的连接采用焊接或机械连接，主筋伸入承台内不小于 30d. ③混凝土强度等级为 C30。 4.2.6 试桩与锚桩设计 （1）试桩 试桩截面设计与工程桩相同，桩顶标高比试坑地面高出至少 600，为避免试桩桩顶局部 受压破坏，桩顶处以薄钢板作成加劲箍与桩身混凝土浇成一体;试桩数量按规范不小于总桩 数的 1%且不小于 3 根，故选取 3 根试桩。单根试桩的锚桩取四根。锚桩总数为 12 根。试 桩锚桩均兼做工程桩。 （2）锚桩 锚桩截面同工程桩，截面配筋除抗压筋外尚需按计算配置抗拉钢筋。计算时，单根试桩 试验极限荷载取 2 倍的单桩承载力设计值，约为 4700kN ，则单根锚桩受到的上拔力为 1175kN，取 1.3 倍约为 1600kN。则锚桩截面配筋量为 5890mm2。配置 12Φ25；箍筋配置 同工程桩。 (3) 锚桩抗拔验算 锚桩抗拔验算按照《建筑桩基技术规范》GBJ94-94 中抗拔桩的承载力验算公式进行， 并考虑水浮力和基桩自重影响 。 基桩抗拔极限承载力标准值按下式进行： Uk =∑λi qsikui li 其中，Uk 为基桩抗拔承载力标准值； λi 为抗拔系数； qsik 为桩侧摩阻力标准值 受拉承载力标准值应满足 γ0Nmax≤Uk/γs +Gp 其中， Gp 为基桩（土）自重设计值并扣除水浮力影响， 经验算承载力满足要求。 4.2.7 筏板厚度抗冲切和抗剪计算 筏板的抗冲切验算包括桩对筏板的冲切， 柱对筏板的冲切以及电梯井对筏板的冲切， 依 据《地基基础设计规范》GB50007-2002，均满足要求。筏板还应进行斜截面抗剪承载力验
[12] 史佩栋 高大钊 桂业琨主编,高层建筑基础手册. 北京:中国建筑工业出版社,2000. [13] 何广乾 陈祥福 徐至钧主编,高层建筑设计与施工.北京:科学出版社,1992 [14] 沈杰.地基基础设计手册.上海科学技术出版社,1988 [15] 15.史佩栋 高大钊 钱力航主编,21 世纪高层建筑基础工程, 北京:中国建筑工业出版社,2000 [16] 16.F.Eyoung.BSc Fice Fistructe.Piles and Foundations.Thomas Telford Limited.1981; [17] 17.Josepf E.Bowles.Foundation Analysis and Design .New york:MGrow Hill Book Company.1982.
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主体基础设计
4.1 基础选型
本设计上部结构荷载较大， 适合于作为持力层的土层又埋藏较深， 用天然浅基础或仅作 简单的人工地基加固仍不能满足要求，该上部建筑物对沉降要求严格。因此选用桩基础，又 由于上部结构是框支结构，承受荷载的既有框架柱又有剪力墙，故优先考虑桩筏基础。本设 计采用平板式桩筏基础。 4.2 桩筏基础设计 此桩筏基础采用不考虑共同作用的计算方法，即上部结构视为柱底（墙底）固端约束的 独立结构， 用结构力学方法求出外荷载作用下结构内力和柱底及墙底反力， 然后将求出的柱 底 （墙底） 固端力作用于基础， 假设外荷载全部由桩承担， 由外荷载和单桩承载力确定桩数， 再按材料力学要求或构造要求确定承台的尺寸和配筋。 4.2.1 桩型选择、施工工艺和承台埋深 桩型选择端承摩擦桩，施工工艺选择钻孔灌注桩（采用泥浆护壁） ，承台底面埋深 6.3m。 4.2.2 初步选择桩断面及持力层，估算单桩承载力，确定桩数并进行平面布置 （1）选择桩端持力层，估算单桩承载力 桩基持力层宜选择在压缩性较低的土层中，且需综合考虑桩基承载力的要求以及布桩 6 层（粉质粘土） 7 层（粉质粘土） 8 层（粉质粘土）作为桩端持 条件。分别选择第○ 、第○ 、第○ 力层，桩长分别为 20m、26m、33m。按照《建筑桩基技术规范》JGJ94—94 中的经验公式 确定单桩承载力标准值。 R=(Qpk +Qsk )/ γsp Qpk=qpk ·Ap； Qsk=u·∑qsik·li； 然后分别计算个桩长下所需桩数ｎ n=(1.1~!.2)(F+G)/R （2）桩数的初步确定及其平面布置 按照以下原则进行桩的平面布置 （1） 尽可能使群桩横截面的形心与长期荷载的合力作 用点重合； （2）尽量将桩布置在靠近承台（筏板）的边缘部分，以增加桩基的惯性矩； （3） 保持桩矩 Sa=（3～4）d 左右为宜，桩在平面上的布置多采用行列式。初步选定桩长 20m，桩 径 700mm 的桩，极限承载力为 2029.9kN.桩数 220 根。 （3）筏板尺寸 板厚取 1.4m（待冲剪验算后最终确定） ，纵向外伸 350mm（到外柱外边缘） ，横向外伸 取 800mm（到外柱外边缘） 。其下设 100mm 后的素混凝土垫层。 4.2.3 桩顶作用效应验算 （1）上部荷载及基础自重完全由桩来承担（即不考虑底板下土的分担作用） ，桩顶反力 按直线型分布计算 F G M x y i M y xi Ni n y2 x2
【Abstract】: The building to be designed is a tall building and its additional parts.The main part is a 24storeies residential apartment which is frame-shear wall structure,and the additional building is a 4 stories frame sstructure shopping building. The main parts of this design include the vertical loadscalculation of superstructure and the foundation desigen.To minimum the differential settlement,pile-raft foundation is used in the main structure and crossing foundation in the additional parts.Theelasticfoundation beam method was used to calculate the internd stress of the crossing foundation. 【 Key words 】 : transimit ofvertical load, check, section design. pile reft foundation, cross-shapde foundation, bearing capucity
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桩顶作用效应满足
γ0 N ≤R γ0Nmax≤1.2R （2）群桩中单桩竖向承载力的验算 在荷载作用下，存在群桩效应问题，群桩承载力并不等于单桩承载力之和。根据《建筑 桩基技术规范》JGJ94-94 的规定 R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc 经计算 20m 的桩不能满足要求，改选 26m 长的桩满足要求。单桩承载力为 2126.4kN。 4.2.4 桩筏基础沉降验算