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    地基承载力修正计算在超高层建筑基础设计中的应用.pdf

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    地基承载力修正计算在超高层建筑基础设计中的应用.pdf

    2009年3月第6卷第1 v0L.6 N0.1 MAR2009 地基承载力修正计算在超高层建筑基础设计中的应用 王喜堂1徐钢1朱岩1李三元1杨国先1张民芳2 1.深圳市同济人建筑设计有限公司2.沈阳茂业置业有限公司 【摘要】 建筑地基基础设计规范 GB 50007-20025.2.4规定了地基承载力特征值的修正公式,但在实 际工程中应用地基承载力特征值修正的例子并不多见,特别是在超高层建筑的地基基础设计中就更加少 见了。本文根据对在建的沈阳茂业中心,292m高的超高层建筑,采用筏板基础。根据其地质报告基础持 力层为圆砾层,地基承载力特征值为650kPa。但设计需要的地基承载力特征值为760kPa。其中110kPa地 基承载力差额是通过对地基承载力特征值的修正来弥补的。本文通过对沈阳茂业中心工程对地基承载力 修正计算和设计,为今后工程的基础设计及地基承载力修正设计计算提供参考依据。 【关键词l承载力特征值修正系数基础埋深 1工程简介 沈阳茂业中心建筑物主要包括商业裙楼,地 上6层,高度27m,地下3层,深度14。4m,框架 结构,筏板基础,基础厚度lm;住宅楼,地上45 层,高度163。7m,地下3层,深度14.4m,框剪 结构,筏板基础,基础厚度3m;公寓楼,地上54 层,高度191.5m,地下3层,深度14.4m,剪力墙 结构,筏板基础,基础厚度3.5m;主塔楼,地上 70层,高度292m,地下3层,深度14.4m,框筒 结构,筏板基础,基础厚度4.5~6.5m。其效果图如 图1所示,基础平面图如图2所示。其中主塔楼采 用筏板基础是本工程基础设计的重点和难点之一, 同时也是全国第一座292m高的超高层建筑采用筏 板基础的建筑物之一。特别是根据沈阳茂业城岩 土工程勘察报告提供的地基承载力特征值为 650kPa,但主塔楼的基础设计需要的地基承载力特 征值为760kPa。其中110kPa地基承载力差额是通 过对地基承载力特征值的修正计算来弥补。 圈1沈阳茂业中心效果图 王喜堂,男,深圳市同济人建筑设计有限公司 地址深圳市南山区朗山路11号同方信息港D栋五栈518057 电话86296227 一_一 i『f 玎 lT 且 占占 g 。 。 。。 』 n 裙楼 Ⅱ 口 0 o 口 o o 口 口0 。 n 口 o 丰塔楼 l[ ; 。 , 。 1 。 l 圈2沈阳茂业中心筏板基础平面圈 2规范公式说明 在建筑地基基础设计规范GB50007.2002 中规定,“地基承载力特征值可由载荷试验或其他 原位测试、公式计算并结合工程实践经验等方法综 合确定”;当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m 时,从荷载试验或其他原位测试、经验值等方法确 定的地基承载力特征值应按下式修正【1】 厂n brb一377d rmd一0.5 式中尼为修正后的地基承载力特征值; k为地 基承载力特征值,本工程 650kPa;77 、77d为 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,本工程 3.0,77d4.4;y为基础底面以下土的重度, 地下水以下取浮重度,本工程y12.04;y埘基础底 面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度, 本工程Ym12.496为基础底面宽度,基础宽度 小于3m按3m取,大于6m按6m取;d为基础埋置深 度,一般自室外地面标高算起。本工程筏板基础宽 度大于6m,修正时宽度只能取6m,因此本工程的 地基承载力修正关键在于深度修正,即d的计算。 根据土体极限平衡理论,一个条形荷载板置于 土体表面上,当荷载下的土体处于塑性平衡状态时, 塑流边界如图3所示。图中1区为“弹性核”区, 39 QQ旦生3月第 盎箍1期 深圳土木与建筑 VOL.6 NO.1 MAR2009 随基础一起向下移动;2区为过度区,一组滑动面 为由对数螺线形成的曲面,另一组则是辐射向的曲 面;3区称为被动朗肯区,滑动面是平面,只有位于 被动朗金区上方的超载才能增加其被动土压力,从 而提高地基承载力[2】[3]。这里被动朗肯区的大小可 以参照规范条文说明主裙楼一体的结构,对 于主体结构地基承载力的深度修正,宜将基础底面 以上范围的荷载,按基础两侧的超载考虑,当超载 宽度大于基础宽度两倍时,可将超载折算成土层厚 度作为基础埋深,基础两侧超载不等时,取小值。 据此认为当超载宽度大于基础宽度两倍时,完全 能够起到提高地基承载力的作用。本工程在计算d 的过程中取基础宽度的两倍超载范围来进行计算。 图3土质处于塑性平衡状态示意图 3地基承载力修正计算 由于规范规定超载折算成土层厚度作为基 础埋深,基础两侧超载不等时,取小值。本工程主 塔楼在地基承载力修正计算时分别将四周各个方 向的超载折算成土层厚度,取最小值。超载范围示 意图如图4所示。 西 南 圈4主塔棱修正计算超载范围示意图 主塔楼北侧的超载折算成土层厚度计算,据计 算得裙楼荷重下的基础底面平均压力为ll2kPa,地 下水对裙楼的浮力为95kPa,那么扣除水浮力后裙 楼荷重下的基础底面平均压力为1 7kPa。超载折算 成土层厚度为1.34m。规范的规定是将基础底面以 上范围的荷载折算成土层厚度作为基础埋深。主塔 楼基础底面跟裙楼基础底面还有高差有5.5m,如图 40 5所示。因此,基础底面以上范围的荷载折算成土 层厚度作为基础埋深为6.84 m。 _T 璋孝 ll I l 一 j }㈠ 诺楼屋面 一 r .. _ I 面 _6.000 1一 上l地睦一l_一一 ■1_ , m 圈5主塔樱刷面图 主塔楼南侧的超载折算成土层厚度计算,南侧 在2B宽度范围内1/5是地下室,4/5是覆土。1/5 的地下室荷载折算成土层厚度作为基础埋深为5 m。 在2B范围内的平均加权土层厚度为17m。主塔楼 西侧的覆土范围比例大于主塔楼南侧,主塔楼西侧 在2B范围内的平均加权土层厚度肯定要大于南侧。 主塔楼东侧因为有住宅楼,也有裙楼,那么主 塔楼东侧的超载折算成土层厚度肯定要大于主塔 楼北侧的超载折算成土层厚度。根据取小值的原则, 超载折算成土层厚度应该取北侧计算值,即d取 6.84m。 根据规范公式厂n尼 77brb一3 77dymi一0.5,把d6.84m代入得尼等于 llOOkPa,大于760kPa。修正后的地基承载力完全 能满足承载力设计计算要求。 4结论 规范虽然给出了地基承载力修正计算的公式, 但是在实际应用中比较复杂,尤其是对一些特殊情 况,更应该认真分析,正确取舍。 1本工程在地质报告提供的承载力特征值 不能满足承载力设计要求时,通过承载力特征值的 修正计算,使得承载力满足设计要求。目前承载力 特征值修正在工程中的实际应用相对缺乏的情况 下,本文为承载力修特征值的修正计算提供了重要 的参考依据。 2本工程是全国第一座292m高采用筏板基 础的超高层建筑之一,为超高层建筑的基础设计提 高参考依据,节约工程造价。 参考文献 [1]GB50007-2002建筑地基基础设计规范【s】.jE京中国建筑工业出版 社,20022122. 【2]华南理工大学,东南大学.浙江大学,湖南大学.地基及基础[M】.北京中 国建筑工业出版,1991. [3]于海峰.基于整体剪切破坏分析的地基承载力深度修正[I】.建筑结 构 2007,11. [4】李静.对地基承载力埋深修正问题的讨论[I】_建筑结构J ~ // 、 l_ B , 3/ 一 、 \\\ Z一 卜 ll ~. 、、、、、、、、、 , , 2 一 、、 . 飞

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