复杂高层建筑厚筏基础反力及变形试验研究
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摘要
由于功能和造型需要,近代建筑物常常有高低变化和平面转折,体型复杂的高低层建筑是这一时期重要的建筑体系之一。复杂高层建筑在高层和低层之间存在着显著的高度差、荷载差以及结构刚度差,容易使筏板产生过大的差异沉降。设计中一般要求在同一个大底盘上不同高层和低层之间的基础、地下室连为整体,它们之间的差异沉降是否影响建筑物的使用功能,是否会导致地下室的开裂漏水,一直困扰着结构设计人员,目前对其研究较少。
本文通过室内大型模型试验,对高低层复杂高层建筑框架厚筏基础与地基共同作用的相关问题进行研究。试验结果表明：
(1)复杂高层建筑相邻高层和低层相互影响,基础基底反力和沉降是上部结构、基础和地基共同作用的结果,基底反力和基础沉降向外扩散范围受外侧低层荷载影响较小,主要为基础边缘外3跨；
(2)高低层复杂高层建筑框架厚筏基础基底反力和沉降为一连续的正向挠曲曲线,其值分别由高层及相邻低层荷载引起的反力和沉降相叠加得到；
(3)随着高层两侧差异荷载增大,高层基础倾斜呈线性增长,当差异荷载达到某一数值时,高层基础倾斜可能超过规范规定的限值要求,因此设计复杂高层建筑时应控制差异荷载引起的高层建筑倾斜值；
(4)随着高层荷载增大,高低层交界位置筏板钢筋出现应力集中,该位置为复杂高层建筑基础的薄弱部位,在实际工程设计中应予以加强。
本文利用有限压缩层地基上的三维框架-厚筏有限元程序,对复杂高层建筑中高层和低层提出具体的刚度和荷载简化计算方法,可近似得到高低层复杂高层建筑厚筏基础的基底反力和沉降。
Modern architectures were built in order of their sizes and plane turning for the structure function and plastic art, complex structure of tall and low building was one of the important building styles in this period. Because of the great height difference between the tall and low building, the loads and rigidity are not consistent that causes great differential settlement for the raft foundation. Usually the high and low building was built on a integral raft foundation. If the differential settlement would affect performance of the building and cause breaking up of the basement, that was important to the designer. So far research on this topic is very rare.
The model experiment is used to study the structure-foundation-soil interaction for the complex high-rise building of tall and low levels in this paper. The results of the experiment are listed below:
(1) Based on the large scale model test, the tall and low levels of the complex high-rise building interact each other. The interaction regions of the tall building and low building are seldom affected by Lateral load, the maximal value is3spans.
(2) The contact pressure and settlement of the complex high-rise building of tall and low levels structure with thick raft foundation are positive deflection curve. They can be draw by the tall and low individually.
(3) The inclination of the tall building increase with the increase of the differential load of the both sides. When the differential load reaches a certain value, The inclination of high-rise building may exceed the specification limits. So the inclination may be the control condition for the raft foundation deformation of the complex high-rise building.
(4) The juncture of the tall building and low building is the weak region because of stress concentration, so the raft foundation should be strengthened in design.
A FEA program is used to analyze the structure-foundation-soil interaction for complex high-rise building. It presents a specific solution for the structural stiffness and loads of the tall and low building. The total contact pressure and foundation settlement of the complex high-rise building can be calculated that uses the method for interaction.
本文通过室内大型模型试验,对高低层复杂高层建筑框架厚筏基础与地基共同作用的相关问题进行研究。试验结果表明：
(1)复杂高层建筑相邻高层和低层相互影响,基础基底反力和沉降是上部结构、基础和地基共同作用的结果,基底反力和基础沉降向外扩散范围受外侧低层荷载影响较小,主要为基础边缘外3跨；
(2)高低层复杂高层建筑框架厚筏基础基底反力和沉降为一连续的正向挠曲曲线,其值分别由高层及相邻低层荷载引起的反力和沉降相叠加得到；
(3)随着高层两侧差异荷载增大,高层基础倾斜呈线性增长,当差异荷载达到某一数值时,高层基础倾斜可能超过规范规定的限值要求,因此设计复杂高层建筑时应控制差异荷载引起的高层建筑倾斜值；
(4)随着高层荷载增大,高低层交界位置筏板钢筋出现应力集中,该位置为复杂高层建筑基础的薄弱部位,在实际工程设计中应予以加强。
本文利用有限压缩层地基上的三维框架-厚筏有限元程序,对复杂高层建筑中高层和低层提出具体的刚度和荷载简化计算方法,可近似得到高低层复杂高层建筑厚筏基础的基底反力和沉降。
Modern architectures were built in order of their sizes and plane turning for the structure function and plastic art, complex structure of tall and low building was one of the important building styles in this period. Because of the great height difference between the tall and low building, the loads and rigidity are not consistent that causes great differential settlement for the raft foundation. Usually the high and low building was built on a integral raft foundation. If the differential settlement would affect performance of the building and cause breaking up of the basement, that was important to the designer. So far research on this topic is very rare.
The model experiment is used to study the structure-foundation-soil interaction for the complex high-rise building of tall and low levels in this paper. The results of the experiment are listed below:
(1) Based on the large scale model test, the tall and low levels of the complex high-rise building interact each other. The interaction regions of the tall building and low building are seldom affected by Lateral load, the maximal value is3spans.
(2) The contact pressure and settlement of the complex high-rise building of tall and low levels structure with thick raft foundation are positive deflection curve. They can be draw by the tall and low individually.
(3) The inclination of the tall building increase with the increase of the differential load of the both sides. When the differential load reaches a certain value, The inclination of high-rise building may exceed the specification limits. So the inclination may be the control condition for the raft foundation deformation of the complex high-rise building.
(4) The juncture of the tall building and low building is the weak region because of stress concentration, so the raft foundation should be strengthened in design.
A FEA program is used to analyze the structure-foundation-soil interaction for complex high-rise building. It presents a specific solution for the structural stiffness and loads of the tall and low building. The total contact pressure and foundation settlement of the complex high-rise building can be calculated that uses the method for interaction.
引文
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