项目编号:建科评[ 2004 ]051号
项目名称:多幢塔楼作用下大底盘框架厚筏基础结构分析与设计
完成单位:中国建筑科学研究院地基基础研究所
简要技术说明:
本课题研究通过室内大型模拟试验以及实际工程的原位测试与应用,对筏板的内力,地下部分框架厚筏的传力性能、塔楼之间的影响、大底盘的变形特征和地基反力等进行了研究,解决了在同一整体大面积基础上建有多栋高层建筑和低层建筑的基础设计问题。
模型比例为1: 14,共进行了两个系列的大型模拟试验:第一系列三组试验模拟单幢塔楼及其地下结构扩大部分为一跨、二跨、三跨的情况,目的在于研究局部荷载作用下厚筏扩散压力的作用;第二系列两组试验模拟不同组合形式下的多幢塔楼作用下的大底盘框架厚筏基础的情况,目的在于研究塔楼之间的相互影响;对于塔楼地下结构无扩大部分的情况,选用平面尺寸与模拟试验中主楼平面尺寸相近的载荷板进行模拟。该系列试验历时约3年,是当前国内进行的相关课 题研究中规模最大、最为系统的室内大型模拟试验。在试验成果基础上,对北京富景花园、北京中国银行飞北京华天大厦、北京成中大厦等实际工程进行了优化设计并进行了长期的原位测试工作。经过10余年的理论研究和实践应用,本课题取得的主要创造性成果如下:
1、在大底盘框架厚筏结构上,高层下筏基反力具线性分布特征,筏板框架结构具备有限扩散高层建筑荷载的作用。
2、揭示了多塔楼下大底盘框架厚筏基础的变形特征及地基反力分布规律:“各塔楼独立作用下产生的变形、反力是通过以各个塔楼下面一定范围为中心,各自沿径向向外围衰减扩散,并在其共同的影响范围内,沉降和地基反力可以相互叠加”。在此基础上提出了“在正常使用极限状态下,对于多个高层建筑下大底盘框架厚筏基础的沉降可按弹性理论并采用叠加原理计算”的设计原则。
3、高层建筑下地基反力、沉降和与其相连的一跨裙房密切相关,提出了“共同作用的有效范围”的概念。
4、建立了考虑上部结构、基础与地基共同作用的大底盘框架厚筏基础的简化整体计算模型、提出大底盘框架厚筏基础的实用设计方法。
专家评议:
本课题以多塔楼下的大底盘框架厚筏基础为研究对象,系统地研究了主、裙楼地下整体连接情况下基础的工作性状,课题具有重大的理论意义和实用价值。
地基模型试验设计合理,试验研究方法科学,试验数据完整可靠,取得的研究成果如下:
1、在一个大型地下框架厚筏结构上,在足够埋深条件下,高层下筏基反力具线性分布特征,筏板框架结构具有扩散上部高层建筑荷载的作用,其影响范围是有限的。
2、揭示了多塔楼下大底盘框架厚筏基础的变形特征及地基反力分布规律:各塔楼独立作用下产生的变形、反力是通过以各个塔楼下面一定范围为中心,各自沿径向向外围衰减扩散,并在其共同的影响范围内,沉降和地基反力可以相互叠加。
3、提出了将高层部分的厚筏向外拓展一跨,以减少高层下的地基附加应力,增加高层部分的稳定性。
4、建立了考虑上部结构、基础与地基共同作用的大底盘框架厚筏基础的简化整体计算模型,提出大底盘框架厚筏基础的实用设计方法。
5、设计方法己成功应用于多项实际工程,并验证了试验所得结论的正确性。