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1、 某高層筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)例 馬志亮【摘要】筏板基礎(chǔ)在高層建筑中屬于比較經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)形式,文中通過pkpm程序jccad模塊的計(jì)算模型,計(jì)算了筏板基礎(chǔ)的內(nèi)力,并附以手工驗(yàn)算,得出最后實(shí)際配筋?!娟P(guān)鍵詞】筏板基礎(chǔ)1、工程概況目前廣東地區(qū)高層建筑通常采用樁基礎(chǔ),但施工過程中可能會受到許多不確定因素影響,在滿足安全,經(jīng)濟(jì)和適用的前提下可以考慮采用筏板基礎(chǔ)。某高層商業(yè)樓位于廣州市白云區(qū),為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),主體建筑長81.6米,寬49.2米,地下室為車庫和設(shè)備間,地上三層為大空間商業(yè),其上有兩座7層塔樓,屋面結(jié)構(gòu)標(biāo)高37.9米,首層高5.1米,二三層高4
2、.5米,標(biāo)準(zhǔn)層層高3.4米。在塔樓間設(shè)置兩條沉降后澆帶,在建筑物中間設(shè)置1條溫度后澆帶。本工程抗震設(shè)防烈度7度,地震加速度0.10g,場地類別為類,抗浮設(shè)計(jì)水位-1.5米,地下室頂面標(biāo)高0.000,室內(nèi)外高差0.3米,地下室底板面標(biāo)高-4.5米,地板底面標(biāo)高-5.8米,基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級乙級。場地土層情況見表1:對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)宇一版地質(zhì)條件而言,采用筏板基礎(chǔ)的高層建筑基礎(chǔ)工程(包括基坑支護(hù)和開挖施工)的費(fèi)用約占建筑總造價(jià)的10%20%,施工工期約占建筑總工期的20%25%。若采用樁基礎(chǔ),則其所占比例分別達(dá)到20%30%和30%40%??梢姺ぐ寤A(chǔ)的經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。尤其建筑物有地下室,筏板基礎(chǔ)亦
3、可以做為建筑物地下室防水地板。本工程初步設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ),考慮到場地內(nèi)有1各鉆孔發(fā)現(xiàn)溶洞,結(jié)合該地區(qū)地下溶洞較為廣泛,優(yōu)化設(shè)計(jì)為梁式筏板基礎(chǔ)。2、筏板基礎(chǔ)計(jì)算本工程地基持力層為(2-1)粉質(zhì)粘土層,地基土承載力特征值150kpa。2.1抗浮計(jì)算地下室底板板底標(biāo)高-5.8米,抗浮設(shè)計(jì)水位-1.5米。底板恒重:0.05*20+0.65/25=17.25kn/m2底板水浮力計(jì)算:(5.8-1.5)*10*1.1-17.25=30.055kn/m2由于地下室車道板均在建筑物內(nèi)部,則車道板底不需要另作抗浮設(shè)計(jì)。2.2基礎(chǔ)持力層顏色按照pkpm模型計(jì)算結(jié)果,取jccad模塊中上部荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合下,柱底
4、最大內(nèi)力值,將最大柱軸向力平均于每個(gè)板塊內(nèi),基底壓力去最大值為169 kpa。基礎(chǔ)持力層為粉質(zhì)粘土層,修正后的土層承載力特征值為fa=fak+b(b-3)+ dh(d-0.5)=150+1.5*9*3+0=190.5 kpa 大于169 kpa故基礎(chǔ)持力層滿足工程設(shè)計(jì)要求。2.3底板計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn),本工程筏板厚度采用0.60米,縱橫向均外挑1.5米。2.3.1基礎(chǔ)底板偏心計(jì)算在荷載準(zhǔn)永久組合作用下,偏心距計(jì)算:(取y方向計(jì)算)根據(jù)pkpm計(jì)算結(jié)果有emax=760mm,底板面積a=b*l=8384.8 m2,基礎(chǔ)地面邊緣抵抗距w=b*l2/6=38147.8 m3。0.1w/a=0.1*3814
5、7.8/8384.8=870mm,滿足emax0.1w/a ,滿足建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范8.4.2要求。2.3.2筏板板沖切承載力計(jì)算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范8.4.11,8.4.12條 fl0.7hpftmh0底板厚取600mm,h0=560mm,p=8626/8.1*8.2=130 kn/m2扣除底板自重后凈反力pn=p-0.6*25=115 kn/m2fl =pn*a(陰影)=115*(7.6-0.56*2)*(7.7-0.56*2)=4903 kn0.7hpftmh0=0.7*1.0*1.43*10-3*(7600-560+7700-560)*2*560=15897 knfl0.7hpft
6、mh0 滿足抗沖切要求2.3.3筏板板斜截面受剪承載力計(jì)算根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范8.4.12-3條 vs0.7hsft(ln-2h0)h0vs =pn*a(陰影)=115*(0.1+6.58)*3.24)/2=12405 kn0.7hsft(ln-2h0)h0=0.7*1.0*1.43*10-3*(770-2*560)*560=3688 knvs0.7hsft(ln-2h0)h0 滿足斜截面受剪承載力要求2.4筏板內(nèi)力計(jì)算2.4.1本工程上部結(jié)構(gòu)屬于框架結(jié)構(gòu),上部剛度較好,柱網(wǎng)及荷載均勻,柱網(wǎng)為8.1mx8.1m,相鄰柱荷載及柱間距變化不超過20%,地基土比較均勻,基礎(chǔ)筏板厚度0.6米,基礎(chǔ)
7、梁高1.3m,高跨比l/h=8.1/1.3=6.23.根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范8.4.14,8.4.15條,地基反力可按直線分布,基礎(chǔ)梁的內(nèi)力可按連續(xù)梁計(jì)算,此時(shí),邊跨跨中彎矩及第一內(nèi)支座的彎矩值乘以1.2的系數(shù)。故本工程筏板計(jì)算按倒樓蓋模型計(jì)算。2.4.2人工補(bǔ)充驗(yàn)算根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范8.3.2條,第3款對于交點(diǎn)上的柱荷載,可按靜力平衡條件及變形協(xié)調(diào)條件進(jìn)行分配。本工程柱網(wǎng)及荷載均勻,地基土比較均勻,柱下荷載按照基礎(chǔ)梁線剛度比值進(jìn)行分配,計(jì)算基礎(chǔ)梁配筋。例:取其中一柱跨計(jì)算,平面布置如右圖柱底力n=3220kn梁線剛度計(jì)算: 左= 右=i/l=bh3/12/8100=500*13003
8、/12/8100=11.3*106mm3上= 下=i/l=bh3/12/8200=600*13003/12/8200=13.4*106mm3荷載分配比例:s左=s右=11.3/(11.3*2+13.4*2)=0.229s上=s下=13.4/(11.3*2+13.4*2)=0.271分配到基礎(chǔ)梁上荷載:f左=f右=n*s=3220+0.229=737.4knf上=f下=n*s=3220+0.229=737.4kn分配后荷載簡圖如右圖根據(jù)柱腳內(nèi)力在各個(gè)方向分配的力,按照連續(xù)梁計(jì)算基礎(chǔ)梁內(nèi)力。用理正結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算,并根據(jù)規(guī)范調(diào)整第一跨彎矩,得出配筋。本工程板配筋根據(jù)靜力計(jì)算手冊,按照四邊固定板計(jì)算
9、。板底實(shí)際配筋為16200雙向通長布置,板面為16200雙向通長,支座處底板另加20200附加鋼筋。2.5筏板基礎(chǔ)沉降計(jì)算根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范3.0.2條,第2款,設(shè)計(jì)等級為乙級的建筑物,應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)。規(guī)范5.3.5條及公式計(jì)算得出:2.5.1根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,土層參數(shù)如右表筏板基礎(chǔ)尺寸為:l=84m,b=52mz1/b=4.6/52=0.1 l/b=84/52=1.6z2/b=10.5/52=0.2 查附錄k.01-2 得出1=0.25 2=0.249查表5.3.5可得 s取0.4根據(jù)pkpm基礎(chǔ)計(jì)算結(jié)果,得出p0=120kpa規(guī)范公式5.3.5條s=s*s=s*=s*p0*(4.6*0.25)/5.69+ p0*(10.5*0.249-4.6*0.25)/7.82=s*p0*0.389=18.9mm本工程已經(jīng)竣工,實(shí)際測量大樓沉降量為14.5mm。2.6結(jié) 論pkpm程序jccad計(jì)算式偏小需要用手工驗(yàn)算,取手工驗(yàn)算的結(jié)果進(jìn)行配筋。參考文獻(xiàn)1 gb5007-2011
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