高层建筑基础工程1-绪论

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1、1,高层建筑基础 工程,杨泰华,2,第一节 高层建筑中基础工程的地位什么是高层建筑？ 高层建筑有哪些特点？ 高层建筑的主要岩土工程问题有哪些？,绪 论,3,国外： 美国规定：高度H25m， 层数N7； 英国：H24.3m； 法国：居住建筑：H50m；其他建筑：H28m； 日本：H31m，N8；,绪论,什么是高层建筑？,4,国内： 高层民用建筑设计防火规范（GB5004595）规定：N10居住建筑；H24m公共建筑。,绪论,什么是高层建筑？,5,国内： 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3-91）规定：N8民用建筑。,绪论,什么是高层建筑？,6,国内： 高层建筑混凝土结构技术规程（JG

2、J-2002）总则：“本规程适用于10层及以上或高度超过28m的非抗震设计和设防烈度为6-9度的抗震设计建筑”。,绪论,什么是高层建筑？,7,联合国科教文组织所属的世界高层建筑委员会建议，将高层建筑分为四类： 第一类：N916，H50m； 第二类：N1725，H75m； 第三类：N2640，H100m； 第四类：N40，H100m；,绪论,什么是高层建筑？,8,高层建筑有哪些特点？,绪论,9,中银大厦,总高：369m 地上：70层 地下：层 建成于：1990年,10,国际金融中心,总高：420m 地上：88层 地下：米 建成于：2003年,11,中环广场,总高：374m 地上：78层 建成于：

3、1993年 造价： .亿美元,12,13,台北101,总高：508m 地上：101层 地下：5层 造价：亿美元,14,全球最高建筑前20位排名,排名 建筑名称 层数 高度（米） 竣工年份 1： 台北 台北101 101 508 2004 2： 吉隆坡 佩特纳斯大厦 88 452 1996 (双子星) 3： 芝加哥 西尔斯大厦 108 443 1974 4： 上海 金茂大厦 88 421 1998 5： 香港 国际金融中心 88 415 2003 6 ：广州 中信广场 80 391 1997 7： 深圳 地王大厦 69 384 1996 8： 纽约 帝国大厦 102 381 1931 9： 香港

4、 中环广场 78 374 1992 10： 香港 中国银行大厦 72 369 1990 11： 杜拜 阿联酉首领塔 54 355 2000 12： 高雄 东帝士大厦 85 347 1997 13： 芝加哥 阿摩珂大厦 83 346 1973 14： 香港 中环中心 79 346 1998 15： 芝加哥 约翰-汉考克大厦 100 344 1969 16： 杜拜 阿拉伯塔酒店 60 321 1999 17 ：纽约 克莱斯勒大厦 77 319 1930 18： 亚特兰大 国家银行广场大厦 55 312 1992 19： 洛杉矶 第一洲际世界中心 75 310 1990 20： 吉隆坡 电信大厦 5

5、5 310 2001,15,高层建筑有哪些特点？,1.高度高，本身的刚度大；,绪论,问题：稳定性问题（整体倾斜）、沉降差问题,16,高层建筑有哪些特点？,2.质量大，即垂直荷载大； 总重：数万吨数十万吨,绪论,问题：地基承载力问题,17,高层建筑有哪些特点？,3.深度大，常有多层地下部分；,绪论,问题：降水措施、基坑的支护防护措施。,18,高层建筑有哪些特点？,4.环境效应问题；,绪论,问题：噪声污染、泥浆护壁时的污染；施工完成后的采光问题等。,19,房屋爆破现场动画,20,高层建筑有哪些特点？,5.造价高，工期长；,绪论,一般箱形基础和筏板基础： 费用：10%20% 工期：20%25% 桩基

6、： 费用：20%30% 工期：30%40%,21,地基的选择问题,绪论,高层建筑的主要岩土工程问题,22,高层建筑的主要岩土工程问题,绪论,比萨斜塔,目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5 1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m 1272：复工，经6年，至7层，高48m，再 停工 1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工 1173：动工,原因： 地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，模量较低，变形较大。,1590: 伽利略在此塔做落体实验,23,高层建筑的主要岩土工程问题,绪论,比萨斜塔,1838-1839：挖环形基坑卸载 1

7、933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固 1990年1月: 封闭 1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理 目 前: 已向游人开放。,处理措施,24,高层建筑的主要岩土工程问题,绪论,虎丘塔,问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。,概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。,原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，产生不均匀沉降。,处理：在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和打设树根桩加固塔身，效果良好。,25,2.强度和变形问题

8、,绪论,高层建筑的主要岩土工程问题,强度,地基承载力 竖直承载力 水平承载力,变形,地基沉降 （不均匀沉降）,26,高层建筑的主要岩土工程问题,绪论,加拿大特朗斯康谷仓,事故： 1913年9月装谷物，10月17日装了31822谷物时， 1小时竖向沉降达30.5cm 24小时倾斜2653 西端下沉7.32m东端上抬1.52m 上部钢混筒仓完好无损,概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。,27,高层建筑的主要岩土工程问题,绪论,加拿大特朗斯康谷仓,处理： 事后在下面做了七十多个支撑

9、于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，把仓体逐渐纠正过来，其位置比原来降低了米。,原因： 地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力小于破坏时的基底压力。因此， 谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。,28,高层建筑的主要岩土工程问题,绪论,阪神大地震中地基液化,神户码头： 地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤,液化：松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的一种现象,29,3.基坑开挖与支护问题,绪论,高层建筑的主要岩土工程问题,30,御景名

10、门深基坑,31,长江过江隧道,32,隧道内的衬砌片,33,衬砌片,34,4.地基基础上部结构共同作用问题,绪论,高层建筑的主要岩土工程问题,35,一、高层建筑基础工程的特点,绪论,第二节 高层建筑基础工程的特点及类型,36,绪论,工程比较重要且造价比较高，能否采用经济合理的基础设计方案，具有较大的经济效益和潜力，这需要更准确可靠和工程地质勘察资料和更全面深入的分析比较。 对地基承载力的要求比较高，即除了垂直荷载比较大以外，还要考虑抵抗水平风荷载或地震荷载作用以及上部结构的整体稳定性。,高层建筑基础工程的特点,37,绪论,3. 对地基的不均匀沉降比较敏感，地基的受压层比较深。需要更准确的变形指标

11、和计算方法。 4. 基础埋深或要求处理的深度比较大，为防止基坑开挖等对周围构筑物的不良影响，必须采取严密的防护措施，这些措施与现有的施工条件、设备、材料的关系十分密切。,高层建筑基础工程的特点,38,绪论,交梁式条形基础又称十字交叉条形基础 。,高层建筑基础工程的类型,图1十字交叉条形基础,39,绪论,2.筏板基础又分为：,高层建筑基础工程的类型,平板式筏板基础 墩板式筏板基础 局部加厚筏板基础 加厚板肋带筏板基础,40,绪论,平板式筏板基础,高层建筑基础工程的类型,注：板厚一般为1.02.5m,41,绪论,局部加厚筏板基础,高层建筑基础工程的类型,42,绪论,墩板式筏板基础,高层建筑基础工程

12、的类型,43,绪论,加厚板肋带筏板基础,高层建筑基础工程的类型,44,绪论,筏板基础适用范围：,高层建筑基础工程的类型,常用于1520层高层建筑 ，若地基较好，可适当增加层数。,45,绪论,3.箱形基础组成：,高层建筑基础工程的类型,钢筋混凝土底板 顶板 纵横交错的隔墙,46,绪论,箱形基础,高层建筑基础工程的类型,47,绪论,箱形基础特点：,高层建筑基础工程的类型,自身刚度大，可减少不均匀沉降；地下空间可作为地下室；大部分为补偿式基础，即使建筑物重量约等于由建筑位置移去的土总重（包括地下水位中的水重）。为什麽？,48,绪论,箱形基础,高层建筑基础工程的类型,49,绪论,补偿式基础 ：,高层建

13、筑基础工程的类型,全补偿式基础 实际压力等于水土合重 欠补偿式基础（部分补偿式基础），实际压力大于水土合重,50,绪论,3.桩基础特点：,高层建筑基础工程的类型,承载能力大； 能抵御复杂荷载； 适应各种地质条件，尤其是软弱地基上的高层。,51,绪论,桩基础形式：,高层建筑基础工程的类型,按工艺及材料来分：预制钢筋混凝土桩； 灌注桩； 钢管桩。,52,绪论,桩基础形式：,高层建筑基础工程的类型,据传力及作用性质分来分：端承桩 ； 摩擦桩 。,53,绪论,桩基础,高层建筑基础工程的类型,54,绪论,高层建筑基础发展趋势：正从单一型向复合型转变.,发展过程,比如： 桩筏基础 ； 桩箱基础等；,高层建

14、筑基础工程的类型,55,一、上部结构与基础和地基共同作用的概念,绪论,第三节 高层建筑基础设计方法的进展,56,绪论,三者工作性状（变形或应力）不仅取决于荷载大小和分布，更取决于三者抵抗变形的总刚度及相互关系。,57,绪论,共同作用分析：即把三者看作整体，彼此协调，满足变形协调的条件下的整个系统的变形和内力。,问题：高度超静定，只有借助电子计算机才可以实现,58,绪论,分为三个发展阶段： 1.不考虑共同作用阶段 ； 2.基础与地基两者共同作用阶段； 3.上部结构、基础与地基三者共同作用阶段。,二、发展过程,59,绪论,1.不考虑共同作用阶段,发展过程,方法 ：结构力学的方法,60,一榀框架计算方法动画示意,61,绪论,不考虑共同作用阶段,发展过程,62,绪论,2.基础与地基两者共同作用阶段,发展过程,方法 ：先不考虑上部结构，求出柱底固端力。在基础与地基土间位移连续与协调，使基底与地基两者共同作用。,63,绪论,基础与地基两者共同作用阶段,发展过程,地基模型 ：弹性模型；弹塑性模型；,64,绪论,基础与地基两者共同作用阶段,发展过程,弹性模型：为经典土力学使用。如：文克尔模型、半无限弹性体模型 ； 弹塑性模型：为近代土力学使用（高等土力学）。如：邓肯张、建桥模型等。可查阅陈宗基，殷宗则、龚晓南等编写的文献。,