建筑结构优化设计建议-侯善民

建筑结构优化设计建议建筑结构优化设计建议侯善民侯善民2013052013.05第一章基础第章基础1、基础类型：•天然地基基础•复合地基→天然地基+增加体（柔性桩、刚性桩）复合地基→天然地基+增加体（柔性桩、刚性桩）•桩基：常规桩基后处理加强的后注浆钻孔灌注桩后处理加强的后注浆钻孔灌注桩先处理加强的劲性复合予制静压桩第一章基础采用复合地基应注意：第章基础•天然地基承载力不宜低于预期复合地基承载力的百分之四十软土地基上采用复合地基要慎重组成复合地基的增采用复合地基应注意：十，软土地基上采用复合地基要慎重。组成复合地基的增强体桩基，应具备一定刚度，并且不能是端承桩；随着复合地基承载力需求增大增强体桩基的支承刚度与•随着复合地基承载力需求增大，增强体桩基的支承刚度与桩身强度，要求也需相应提高，对于20层~30层的高层建筑不宜采用单纯摩阻桩桩端进入较好的持力层但持筑，不宜采用单纯摩阻桩，桩端进入较好的持力层。但持力层不宜是强风化以上的岩层，桩身强度承载力要满足计算底板与桩基持力层选择需慎重算，底板与桩基持力层选择需慎重。第一章基础南京某小区复合地基事故第章基础南京某小区复合地基事故：该小区位于河西，七层砖混住宅，场地内有深厚的淤泥质软土层，增强体刚性桩未穿过软土层，施工也存在质量问题，建造过程中一直到结构封顶，沉降持续发展，最后采用锚杆静桩较好的才控制住降静压桩，压入深层较好的土层，才控制住沉降。最近几年，我们做了一批20层~30层100米以内的高层剪力墙住宅，采用刚性桩复合地基都取得成功。例如：淮安恒大、淮安中南、合肥融侨等都是20万~30万㎡的高层住宅小区，天然地基承载力约在200k左右采用予应力管桩作为增加体然地基承载力约在200kpa左右，采用予应力管桩作为增加体，复合地基承载力可达到500Kpa左右第一章基础第章基础复合地基基础设计举例序号工程名称建筑层数高度(m)天然地基桩型桩长桩基承载力桩基持力层桩基置换率桩基持力层承载力复合地基承载力计算沉降量竣工实测沉降量复合地基基础设计举例量1淮安恒大名都33/298.8粉土与粉质粘土互层（可塑~软塑fak=170kPa）预应力管桩（500mm）14m1300kN粘土、粉质粘土(IL=0.15E1-2=9.46)0.049260kPa529kPa22.2mm粘土2淮安中南世纪城33/296.1粉质粘土夹粉土(fak=190kPa）预应力管桩（500mm）13m1376kN粘土(IL=0.18E1-2=11.9)0.049300kPa500kPa20.2mm3合肥天骏花园33/197.2粘土（硬塑fak=320kPa）CFG（400mm）11m700kN粘土0.0434320kPa560kPa13.0mm采用复合地基的设计，应与常规桩基础设计方案作技术经济对比，当桩长不大，可沿剪力墙下条形布桩或在桩下布置独立桩承台，有可能桩基础更省造价。可沿剪力墙下条形布桩或在桩下布置独立桩承台，有可能桩基础更省造价。因为复合地基需要较厚的筏板，双层双向通长配筋。第一章基础第章基础常规桩基设计单桩承载力应通过静载试桩确定，按地质勘察报告估算值仅可作为试桩加载参考用，试桩应要求做至GB50007附录Q，确定的单桩竖向极限承载力，试桩应要求试至“极限”。第一章基础单桩载力估算方法第章基础单桩承载力估算方法：嵌岩灌注桩，可按JGJ94-2008第5.39方法与《南京地区建筑地基基础设计规范》DGJ32/J12-2005第9.2节嵌岩灌注桩单桩承载力计算方法进行计算，取较大值作为静载试桩加载准备，在砂土、粉土地基上对于用压入法施工的予制桩，单桩承载力估算，可采用原位测试法（JGJ94-第节）与经验参数法（第节）2008第5.3节Ⅱ），与经验参数法（JGJ94-2008第5.3节Ⅲ）计算取较大值作为静载试桩加载准备；对于抗拔桩，在砂性粉土地基上的挤压方法施工予制桩按地勘报告估算性、粉土地基上的挤压方法施工予制桩，按地勘报告估算单桩承载力时，可按摩阻条数不折减，提供静载试桩第一章基础抗拔桩第章基础抗拔桩工程实例：南京南部新城医疗中心抗拔桩，初步设计拟采用直径1300钻孔灌桩一柱一桩Quk=12500KN桩基方案论证用直径1300钻孔灌桩，柱桩，Quk=12500KN，桩基方案论证时，提议改为每柱下3根直径为600的钻孔灌注桩，3根600的钻孔灌注桩对比1根直径1300的钻孔灌注桩：抗拔承载力提高38%，孔灌注桩对比1根直径1300的钻孔灌注桩：抗拔承载力提高38%，工程量减少36%。此外，底板配筋可以减少，抗浮工况下基础底板是倒楼盖，3桩承台面积大于单桩承台，不论按等代框架计底板是倒楼盖，桩承台面积大于单桩承台，不论按等代框架计算或用有限元计算，“柱帽”做大，可有效减小底板的计算配筋。抗拔桩设计应注意不要按抗压桩的设计思路，宜优先采用较小直径的桩分散布置，可节省桩基造价和底板材料用量。第一章基础工程编号:20130013-3'工程地质剖面图第章基础4抗压桩布桩实例：工程名称:香缇豪庭二期33工程地质剖面图比例尺水平1:300垂直1:350标高(m)101015161711.1711.2510.69N=12N=11N=101.209.973807371.1010.153807450.809.893407291杂填土2粉土粉质黏土50-550-5N=9N=16N=17N=7N=9N=10N=13N=23N=38N=35N=353.807.374.706.476.604.578.502.6710.600.5714.60-3.4316.00-4.833.807.454.706.556.604.658.602.6510.600.6514.90-3.6516.60-5.353.407.294.006.696.104.598.402.299.800.8914.10-3.4115.60-4.913粉质黏土4粉土5粉质黏土6粉质黏土7细砂8粉质黏土xxx-10-15-20-10-15-20N=34N=39N=21N=29N=22N=2621.10-9.9321.20-9.9521.20-10.519细砂10黏土xxx-25-30-35-25-30-35N=32N=41N=59N=24N=27N=30N=31N=42N54N=26N=28N=25N=32N=3442.90-31.7343.10-31.8542.90-32.21-40-45-40-45N=71N=19N=27N=34N=40N=37N=54N=43N=47N=53N=49N=57N=36N=62N=4511中细砂zxzxzx-50-55-60-50-55-60(-59.33)70.50(-58.75)70.00(-59.31)70.00N=76N=61N=64N=60N=66N=38N=42N=38N=43N=38N=41N=44N=42246810qc(MPa)[fs=qc/100]246810qc(MPa)[fs=qc/100]审核:校对:制图:图号:水平间距(m)水位深度(m)标高(m)2.608.5728.2626.78第一章基础程名称香缇豪庭期工程编号:20130014-4'工程地质剖面图第章基础4抗压桩布桩实例：工程名称:香缇豪庭二期44工程地质剖面图比例尺水平1:300垂直1:350标高(m)101012131410.6410.3010.410.6010.043.207.440.709.603.207.100.609.812.707.711杂填土2粉土3粉质黏土1杂填土2粉土3粉质黏土50-550-5N=154.406.246.004.648.102.5410.100.5414.20-3.5616.10-5.464.306.005.804.507.602.709.500.8014.30-4.0016.20-5.904.206.215.604.817.502.919.201.2115.40-4.9917.20-6.793粉质黏土4粉土5粉质黏土6粉质黏土7细砂8粉质黏土3粉质黏土4粉土5粉质黏土6粉质黏土7细砂8粉质黏土xxx-10-15-20-10-15-20N=19N=22N=21N=39N=4221.60-10.9621.30-11.0021.20-10.799细砂10黏土9细砂10黏土xxx-25-30-35-25-30-35N=24N=27N=29N=30N=43N=25N=23N=29N=31N=3943.50-32.8643.40-33.1043.30-32.89-40-45-50-40-45-50N=54N=43N=51N=45N=41N=39N=46N=42N=52N=47N=4011中细砂中细砂zxzxzx50-55-6050-55-60(-59.36)70.00(-59.70)70.00(-59.59)70.00N=39N=42N=43N=40N=41N=43N=39N=41246810qc(MPa)[fs=qc/100]246810qc(MPa)[fs=qc/100]11中细砂审核:校对:制图:图号:水平间距(m)水位深度(m)标高(m)28.0030.092.008.41第一章基础第章基础4抗压桩布桩实例：桩型方案比较第一章基础第章基础4抗压桩布桩实例：方案一:PHC600高强砼管桩(L=20m/进入10层粘土层约4m)Ra=1600()图中布n=96根实际需要n=122根(未考虑筏板重量)+12=134根第一章基础第章基础4抗压桩布桩实例：方案二：CM复合桩M900/PHC500(L=14m/进入9层细砂层约3.5m)()Ra=2400/n=81第一章基础第章基础4抗压桩布桩实例：方案三:D700钻孔灌注桩(L=32m/进入10层粘土层约16m)方案四:D700后注浆灌注桩(L=20m/进入10层粘土层约4m)Ra=2500/n=83第一章基础第章基础4抗压桩布桩实例：第一章基础工程概况：吴江新苏中心，框架-核心筒结构，地上71层，第章基础4抗压桩布桩实例：总高239m，地下三层。标准组合：建筑总重259249T；核心筒总重10617T。D1500,L=80mRa=12300kN64根核心筒承载力不足核心筒承载力不足第一章基础第章基础4抗压桩布桩实例：D800,L=80mRa=7000kN，核心筒156根核心筒承载力满足核心筒承载力满足第一章基础第章基础4抗压桩布桩实例：第二章地下室外墙第二章地下室外墙1、计算可按压弯构件考虑。2、当地下室土方开挖施工设有刚性防护桩时，土压力可取静2、当地下室土方开挖施工设有刚性防护桩时，土压力可取静止土压力，并乘以折减系数0.67。3抗裂验算可取常水位裂缝宽度验算公式中混凝土保护3、抗裂验算可取常水位，裂缝宽度验算公式中，混凝土保护层厚度（＞30mm时）可取30mm计算。4墙顶与各层地下室楼板标高处可不设暗梁般情况下墙4、墙顶与各层地下室楼板标高处可不设暗梁，一般情况下墙底亦可不设暗梁。第三章楼盖结构七度抗震设防010框剪结构水平结构构件用钢量约第三章楼盖结构七度抗震设防0.10g框剪结构水平结构构件，用钢量约占结构总用钢量50%以上。梁板是优化设计重点考虑的问题。1、梁①楼面梁布置当柱网为矩形时短跨为主梁长跨为次梁①楼面梁布置：当柱网为矩形时，短跨为主梁，长跨为次梁较合适。②正方形柱网楼面荷载大时可考虑十字型或井字型设次②正方形柱网，楼面荷载大时，可考虑十字型或井字型设次梁第三章楼盖结构第三章楼盖结构南京天时大厦，框剪结构，26层。框架柱网7.5米x11米。短跨为主梁800x500，大跨为次梁，截面400x450，跨高比24.44，按有粘接部分应力梁最大度的控制高适应的需求部分预应力梁设计，最大限度的控制层高，适应了业主的需求第三章楼盖结构浇板楼面跨度小时梁消填充墙第三章楼盖结构※现浇板楼面，跨度小于《2.8m时，梁可取消，填充墙下加钢筋2#2或2#14※楼面梁应综合考虑在梁截面常规（跨高比）尺寸下钢※楼面梁应综合考虑在梁截面常规（跨高比）尺寸下，钢筋在经济配筋率范围内，矩