特种基础：桩筏基础

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1、特种基础设计课程性质：土木工程专业任选课学时安排：24学时高层建筑桩-筏与桩-箱基础设计独立构筑物基础的设计（壳体、塔基）地下及半地下结构物的设计（埋管）储罐基础设计已有建筑物的地基加固与纠偏主要内容第一章：绪论概述特种结构的常见形式：高耸建筑物（储罐、塔、桅杆等）、管道、半地下结构（地下停车库）、填埋场等。特种结构的特点：结构特殊（大多属于公用设施）、荷载复杂、质量要求高。特种结构基础的常见形式：板式（梁板式）基础、壳体基础、桩基础、沉井基础、墩基础等。各种形式的独立塔基储罐的形式储罐基础特种结构地基基础设计应满足的要求及特征：地基应具有足够的强度及稳定性：在荷载作用下地

2、基不发生破坏、基础不发生失稳（水平力作用）、不发生振动液化（动力荷载）、遇水时不发生沉陷等。基础具有足够的刚度：基础应具有调整地基的不均匀沉降，减小基础变形，减小振动等功能。工程造价比较高，对于基础方案的选择有较高的要求。对地基承载力要求较高，除了竖向荷载较大外，还要考虑承受较大的水平荷载或地震荷载（塔、杆等）。对地基的不均匀沉降较敏感，对于高耸建筑物常用倾斜度控制基础的变形。基础埋深较大，往往需要进行地基处理或考虑深基坑开挖的问题。第二章：高层建筑桩-筏与桩-箱基础设计一、概述1、高层建筑的主要特征高高度、大刚度：高层建筑高度较大，对建筑物的稳定性及整体刚度要求较高，特别

3、是建筑物的整体倾斜要求严格。荷载复杂：同时存在比较大的竖向荷载和水平荷载，通常，建筑物层数每增加一层，基底压力就增大10~15kPa；高层建筑的水平荷载主要考虑风荷载与地震荷载。基础埋深大：高层建筑常伴有地下室或其他地下构造物，基础埋深较大，甚至超过20m。(4)环境效应：基础工程施工对周围环境影响的评估及预防措施（主要是深基坑开挖）。(5)造价高、工期长。2、高层建筑基础的主要类型高层建筑由于荷载大，整体稳定性要求高，常采用稳定性较好的整体基础，如交叉条形基础、筏板基础、箱型基础或其他深基础（桩基础、地下连续墙等）。为适应复杂荷载或地基承载力不足，或减小地基变形，可以将筏

4、板或箱基础与桩结合起来构成桩-筏基础或桩-箱基础。3、高层建筑基础的主要工程问题地基的选择：尽量选择压缩性低、分布均匀的地基，以减小地基沉降量和不均匀沉降，防止基础的整体倾斜。(2)地基土的强度和变形：为了满足地基承载力条件及减小地基变形，要求地基土具有足够的强度和刚度。(3)基坑开挖与支护：高层建筑的基坑开挖深度较大，随之出现基坑支护、坑内降水排水、引起地面沉降及变形，对周边环境的影响等问题。(4)地基、基础及上部结构的共同作用：在设计中考虑三者共同作用的问题，仍然是目前的一个重要课题，考虑三者共同工作进行设计，可以使设计更合理，节省投资，提高设计的水平。二、高层建筑桩-

5、筏基础的设计1、计算模式(1)桩承担全部上部荷载：在计算过程中假定筏板不承担地基反力，建筑物总荷载全部传递给桩基础。筏板仅是一个受拉构件，内力和配筋按受拉构件或上部结构楼板的计算方法计算（仅考虑局部弯曲）。这种计算模式主要适合于筏板下地基土比较松软的地基。(2)筏板承担建筑物的全部荷载，筏板承受地基反力并将此作为荷载，用地基计算模型或倒楼盖的方法计算内力计算。桩仅作为减小地基沉降或不均匀沉降的措施。(3)桩-筏共同工作计算模型。2、桩土相互作用及其影响(1)桩土相互作用系数分别用计算及现场实测等方法得到的桩土相互作用系数随桩间距的变化情况见下图：桩-土相互作用系数上图所示结

6、果表明：桩土相互作用系数随桩间距的增大而减小；实测值与计算值之间存在比较明显的差异；桩间距超过6倍桩间距后，桩土相互作用效应明显下降。(2)桩-筏基础共同作用为了考虑桩-筏基础的共同作用，引入两个特征相对刚度系数：筏-土相对刚度系数：桩-土相对刚度系数：根据上述定义的相对刚度系数及计算分析结果，桩-筏相互作用具有以下规律：筏板的相对刚度KR对B方向沉降的影响桩间距与沉降的关系桩-筏基础的沉降（桩-筏基础的沉降包括总沉降及差异沉降）①筏的刚度大小对桩-筏基础的沉降及沉降差异影响明显，筏板的刚度增大，基础沉降减小，基础沉降趋于均匀化；②基础沉降随桩间距的增大而增大，但桩间距在6

7、d以内时，桩间距对基础沉降的影响并不明显；③桩的长细比对桩-筏基础的影响比较明显，当桩径一定，增大桩的长度就相应地增大了桩-土体系的刚度，因此，桩的长细比增大，桩-筏基础的沉降相应减小，根据下图所示结果，当桩的长细比L/d在50~100之间时，与常规筏基相比（无桩筏基），桩-筏基础的沉降可以降低至无桩筏基的20%。沉降与桩的长细比L/d的关系④桩-筏基础中桩的相对刚度直接影响桩-土体系的刚度。桩的相对刚度减小，基础的沉降增大。⑤筏板的相对刚度、桩的相对刚度、桩间距及桩的长细比等因素都会对桩-筏基础的沉降差异产生影响