某高層住宅工程復(fù)雜基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的有限元設(shè)計方法

1、<p>　　某高層住宅工程復(fù)雜基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的有限元設(shè)計方法</p><p>　　摘要：針對某一實(shí)際高層住宅小區(qū)工程設(shè)計實(shí)例，本文利用ETABS和SAFE有限元軟件對其復(fù)雜基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模分析和設(shè)計，實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行更加合理和經(jīng)濟(jì)配筋，且保證其可靠性，可以為同類實(shí)際工程提供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ) 整體彈性分析 有限元方法 </p><p>

2、　　中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1、基礎(chǔ)設(shè)計概述 </b></p><p>　　根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2011）》簡稱《地規(guī)》[1]，本工程的基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，共有一層地下室，地下室底板板頂相對標(biāo)高為-0.800m。根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域工程經(jīng)驗(yàn)，考慮工程的經(jīng)濟(jì)性和施工便利性，綜合勘察報告，本工程采用

3、低承臺樁基礎(chǔ)，選用旋挖樁，包括擴(kuò)底和不擴(kuò)底兩種形式，樁端持力層為中風(fēng)化泥巖，并結(jié)合后注漿技術(shù)進(jìn)行設(shè)計和施工。 </p><p>　　2、基底豎向構(gòu)件內(nèi)力 </p><p>　　根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）》簡稱《樁規(guī)》[2]，本工程采用中國建筑設(shè)計研究院PKPM2010新版本中JCCAD模塊程序分析地下室與上部塔樓和裙房結(jié)構(gòu)整體剛度模型，以基底豎向構(gòu)件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值組合最大

4、軸力值作為承臺布樁及驗(yàn)算地基承載力；并以整體結(jié)構(gòu)豎向恒載準(zhǔn)永久值與水浮力值組合工況下基底豎向構(gòu)件內(nèi)力值作為抗浮設(shè)計依據(jù)和驗(yàn)算樁基抗拔承載力，且局部豎向構(gòu)件基底內(nèi)力受水浮力荷載工況控制，故須驗(yàn)算水荷載工況下承臺和抗拔樁承載力及裂縫要求。由于在地下水位以下，也需對底板進(jìn)行驗(yàn)算水荷載工況下承載力和裂縫要求。 </p><p><b>　　3、基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計 </b></p><p

5、>　　本工程地下室全部采用樁基承臺加防水底板的基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計包括基樁、承臺和底板三部分。地下室底板抗浮力設(shè)計水頭標(biāo)高取至室外地面相對標(biāo)高-0.500m，水頭計算高度范圍約5m~12m。 </p><p>　　基樁設(shè)計：采用結(jié)構(gòu)自重結(jié)合灌注樁的措施抗浮，除非抗浮力基樁設(shè)計外，需對局部承臺下進(jìn)行抗浮力基樁設(shè)計。1、非抗浮力基樁：根據(jù)《樁規(guī)》, 對其進(jìn)行單樁豎向承載力計算和配筋。2、抗浮力基樁：本工程采用

6、的抗浮力基樁根據(jù)《樁規(guī)》和廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（DBJ 15-31-2003）》[3],對其進(jìn)行單樁豎向承載力、抗拔承載力和樁身裂縫寬度驗(yàn)算。 </p><p>　　承臺設(shè)計：采用的承臺平面形式包括異形承臺和標(biāo)準(zhǔn)承臺兩種，為了更準(zhǔn)確的分析異形承臺內(nèi)力和進(jìn)行合理經(jīng)濟(jì)配筋，且保證其可靠性，運(yùn)用有限元程序SAFE-V12.3.2 Chinese -2010新規(guī)范版本對異形承臺進(jìn)行內(nèi)力分析和設(shè)計。由于須驗(yàn)算水

7、荷載工況下承臺和底板承載力及裂縫要求，為了達(dá)到同上述一致目的，運(yùn)用有限元程序ETABS-V9.7.3 Chinese -2010新規(guī)范版本對地下室基礎(chǔ)和首層結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行整體建模分析。由于第一種模型基底豎向構(gòu)件內(nèi)力包含了上部結(jié)構(gòu)自重，第二種模型偏于安全考慮，為了提高結(jié)構(gòu)模型內(nèi)力傳導(dǎo)合理性，兩種模型考慮承臺和底板結(jié)構(gòu)自重和剛度；考慮承臺或底板面上結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度，但不考慮其自重。1、異形承臺設(shè)計：由于采用的異形承臺均布置在塔樓核心筒范圍內(nèi)，承臺

8、內(nèi)力受結(jié)構(gòu)豎向荷載工況控制，故不需要驗(yàn)算水荷載工況下異形承臺承載力及裂縫要求。承臺配筋計算按1.35倍標(biāo)準(zhǔn)組合算得的內(nèi)力。2、標(biāo)準(zhǔn)承臺設(shè)計:根據(jù)配筋形式分為兩種，一種是承臺內(nèi)力由結(jié)構(gòu)豎向荷載工況控制，故不需要驗(yàn)算水荷載工況下承臺承載力及裂縫要求，承臺配筋計算按1.35倍標(biāo)準(zhǔn)組合算得的內(nèi)力；另一種需要驗(yàn)算水荷載工況下承臺承</p><p>　　底板設(shè)計：包括底板面筋計算和底板底筋計算，其中底板面筋計算取底板面荷載組

9、合工況和水荷載參與組合工況作用下的不利情況進(jìn)行配筋，底板底筋計算取底板面荷載組合工況和水荷載參與組合工況作用下的抗裂縫驗(yàn)算要求兩者中不利情況進(jìn)行配筋。底板面筋計算包括柱上板帶和跨中板帶兩種形式，底板底筋抗裂驗(yàn)算對X方向和Y方向分別進(jìn)行。底板設(shè)計運(yùn)用方法和程序同承臺設(shè)計。1、底板面筋計算:由于底板面筋受水荷載工況控制，故取不利內(nèi)力方向進(jìn)行柱上板帶和跨中板帶進(jìn)行配筋。2、底板底筋計算:由于底板底筋受水荷載參與組合工況作用下的抗裂縫驗(yàn)算要求控

10、制，故取不利內(nèi)力對X方向和Y方向分別進(jìn)行底板鋼筋抗裂驗(yàn)算。 </p><p>　　4、基礎(chǔ)抗浮力設(shè)計 </p><p>　　根據(jù)工程地質(zhì)報告顯示，地下水位算至H=-0.500m，主要地下室底板面H=-4.600m，由基底豎向構(gòu)件內(nèi)力知，局部地下室基礎(chǔ)需做抗浮設(shè)計，本工程采用結(jié)構(gòu)自重加抗拔樁的措施進(jìn)行處理，詳見上述基礎(chǔ)設(shè)計部分。 </p><p><b>　

11、　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2011）[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2011 </p><p>　　[2] 建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2008 </p><p>　　[3] 廣東省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（DBJ 15-31-2003）