文档介绍：某高层住宅工程复杂基础结构的有限元设计方法
某高层住宅工程复杂基础结构的有限元设计方法
摘要:针对某一实际高层住宅小区工程设计实例,本文利用ETABS和SAFE有限元软件对其复杂基础结构进行整体建模分析和设计,实现对其进行更加合理和经济配筋,且保证其可靠性,可以为同类实际工程提供参考。
关键词:桩基础整体弹性分析有限元方法
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
1、基础设计概述
根据《建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011)》简称《地规》[1],本工程的基础设计等级为甲级,共有一层地下室,地下室底板板顶相对标高为-。根据当地区域工程经验,考虑工程的经济性和施工便利性,综合勘察报告,本工程采用低承台桩基础,选用旋挖桩,包括扩底和不扩底两种形式,桩端持力层为中风化泥岩,并结合后注浆技术进行设计和施工。
2、基底竖向构件内力
根据《建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008)》简称《桩规》[2],AD模块程序分析地下室与上部塔楼和裙房结构整体刚度模型,以基底竖向构件内力标准值组合最大轴力值作为承台布桩及验算地基承载力;并以整体结构竖向恒载准永久值与水浮力值组合工况下基底竖向构件内力值作为抗浮设计依据和验算桩基抗拔承载力,且局部竖向构件基底内力受水浮力荷载工况控制,故须验算水荷载工况下承台和抗拔桩承载力及裂缝要求。由于在地下水位以下,也需对底板进行验算水荷载工况下承载力和裂缝要求。
3、基础构件设计
本工程地下室全部采用桩基承台加防水底板的基础形式,基础构件设计包括基桩、承台和底板三部分。地下室底板抗浮力设计水头标高取至室外地面相对标高-,水头计算高度范围约
5m~12m。
基桩设计:采用结构自重结合灌注桩的措施抗浮,除非抗浮力基桩设计外,需对局部承台下进行抗浮力基桩设计。1、非抗浮力基桩:根据《桩规》, 对其进行单桩竖向承载力计算和配筋。2、抗浮力基桩:本工程采用的抗浮力基桩根据《桩规》和广东省标准《建筑地基基础设计规范(DBJ 15-31-2003)》[3],对其进行单桩竖向承载力、抗拔承载力和桩身裂缝宽度验算。
承台设计:采用的承台平面形式包括异形承台和标准承台两种,为了更准确的分析异形承台内力和进行合理经济配筋,且保证其可靠性,运用有限元程序SAFE- Chinese -2010新规范版本对异形承台进行内力分析和设计。由于须验算水荷载工况下承台和底板承载力及裂缝要求,为了达到同上述一致目的,运用有限元程序ETABS- Chinese -2010新规范版本对地下室基础和首层结构构件进行整体建模分析。由于第一种模型基底竖向构件内力包含了上部结构自重,第二种模型偏于安全考虑,为了提高结构模型内力传导合理性,两种模型考虑承台和底板结构自重和刚度;考虑承台或底板面上结构构件刚度,但不考虑其自重。1、异形承台设计:由于采用的异形承台均布置在塔楼核心筒范围内,承台内力受结构竖向荷载工况控制,故不需要验算水荷载工况下异形承台承载力及裂缝要求。。2、标准承台设计:根据配筋形式分为两种,一种是承台内力由结构竖向荷载工况控制,故不需要验算水荷载工况下承台承载力及裂缝要求,