平板式筏基计算方法的探讨及应用Word格式文档下载.docx

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（【kr】+【ks】）6=F其中[Kr]为

筏基的刚度矩阵Ks]为土介质的支承刚度

矩阵;

6为节点位移列向量;

F为荷载列向

量.求解上述方程,得到节点位移.有了节

点位移,就可以得到节点内力,根据内力,

按混凝土结构设计规范进行配筋设计.为

了获得较为理想的节点内力,对于剪力,需

先计算高斯点的值,再外推得到节点的值

所有内力均采用绕点平均法整理输出.

1平板式筏基的设计条件及计算

基础的设计,必须满足以下三个条件

的要求.

基础承受的荷重,不得超过地基的允

许承载力,以保证安全.

基础的总沉降量及差异沉降量必须控

制在一定限值之内,以保证上部结构不致

损坏.

必须预先估计新建房屋本身及其任施

工过程中的必要操作对毗邻房屋的影响,

以便采取必要的保护措施.在保证安全使

用的条件下,还要考虑它的综合经济效果.

要求工期短,费用省,而这个费用和工期都

不是仪仅考虑基础的本身,而是考虑到整

个建筑物的建造和运行.

在确定基础型式时,应当通盘考虑地

基,基础及上部结构的刚度以及施工顺序,

恰当地估计在整个施工和使用过程中町能

发生的基础沉降及差异沉降.在此仅析天

然地基上平板式筏基的设计条件:

在天然

地基上应用平板式筏基,除了以上所述的

条件外,最重要的是上部建筑荷载组合F

总体轴力,弯矩等作用下,基底的最大压应

力必须小于修正后地基承载力.这类筏基

绝大部份是作为补偿式基础,只要持力层

承载力高,又无软弱下卧屋,且建筑面积的

刚度中心与基础形心接近或重合时,均可

考虑采用平板式筏基.

2平板式筏基的结构设计

2.1地基基础结构方案选择

高层建筑常用的基础结构型式为桩基

础,采用预应力管桩基础,以强风化花岗岩

为桩端持力层,由于场地基岩埋深相对较

浅,地下室开挖后,最短有效桩长仅为2m左

右,且场地局部地段在残积层中存在中风

化岩孤石,对预应力管桩施工带来困难.采

用人工挖孔桩基础,以中微风化花岗岩为

桩瑞持力层,人工挖孔桩成孔时要穿过坚

硬=卜层进入稳定,完整的基岩,需要降水和

爆破,且要等到龄期后才能进行桩的检测

和验收,施工周期长,工程投资高,同时,人

_』:

挖孔桩还存在施工危险性高,容易对周

边建筑物造成影响等缺点.

2.2筏板基础的平面布置

量使建筑物重心与筏基平面的形心

霞合.筏基边缘宦外挑,挑出宽度应由地基

条件,建筑物场地条件,柱距及柱荷载大

小,使地基反力与建筑物重心重合或尽量

减少偏心等因素综合确定,一般情况下,挑

出宽度为边跨拄距的1/4～l/3.

2.3选用恰当的地基模型和计算方法

一

个筏基可以包括有多个独立的受力

系统:

一是底板,另外就是加强结构系统.

底板的板底应力应符合公式的要求:

Pkmm=（Fk+Gk）≤1.2fa平板筏基的内力

分析,理论上有刚性板法和弹性地基梁,板

法.对于刚性板法,它可按倒楼盖的假定进

行设计,以板底净反力作为分布荷载,柱

（墙）视为支座进行内力分.计算筏板由局

部弯曲引起的内力.虽町以不考虑整体

弯曲,但在端部附近范围内拟增大基底反

力10%～20%;

对于相邻柱问荷载与柱问距

变化不大时,也可采用条带法计算.

对f弹性地基梁,板法,由于计算元素

数量多,运算工作量大,通常采用计算机程

序辅助设计.将筏板设成两种基本单元

舸肜弯曲板单元和板架梁单元,并提供三

种地基模型:

（1）文克尔地基模型;

（2）分层

总和法（义称有限压缩层）地基模型;

（3）有桩

基约束的地基,即复合地基模型.根据不同

的土层地质情况.选用相应的地基模型:

文

克尔地基模型,适用于软土地基,压缩层较

薄的地基,砂土地基等,在实际使用时,重

28科技资讯SCIENCE&

amp;

TECHNOLOGYINFORMA]-ION

要的是选用适当的基床系数.分层总和法

地基模型,适用于地基较复杂,地基刚度变

化大或需要计算沉降值的基础.复合地基

模型,较适用于筏板下有桩的情况.筏板的

板厚,按现行规范提供的冲切计算公式确

定.筏板厚度须满足冲切承载力要求,且应

验算距内筒边缘或柱边缘h处筏板的受剪

承载力.当筏板厚度有变厚时,还应验算变

厚处筏板的受剪承载力.

2.4筏板基础厚度的确定

筏板基础的厚度由抗冲切和抗剪强度

确定,同时要满足抗渗要求,局部柱距及柱

荷载较大时,可在柱下板底加墩或设置暗

梁且配置抗冲切箍筋来增加板的局部抗剪

切能力,避免因少数柱而将整个筏板加厚.

除强度验算控制外,还要求筏板基础有较

强的整体刚度.一般经验是筏板的厚度按

地面上楼层数估算,每层约需板厚50mm～

80mm.本工程塔楼地上21层,筏板厚度为

1100ram;

部分轴力较大的柱,柱下板底加

柱墩厚度为16OOmm.

2.5筏板基础的内力分析

筏板基础的内力分析常用简化计算方

法,其最基本的特点是将由上部结构,基础

和地基3部分构成的一个完整的静力平衡

体系,分割成3个部分,独立求解.倒楼盖法

是应用得最广泛的一种简化计算方法.倒

楼盖法适用于地基比较均匀,筏板基础和

上部结构刚度相对较大,柱轴力及柱距相

差不大;

其缺点是完全不能考虑基础的整

体作用,也无法计算挠曲变形,夸大上部结

构刚度的影响.上部结构,基础和地基三者

的关系是相互影响,相互制约的关系.把上

部结构,基础和地基三者作为一个共同工

作的整体的计算方法,其最基本的假定是

上部结构与基础,基础与地基连接界面处

变形协调,整个体系符合静力平衡.对于基

础,由于考虑了上部结构的贡献,使其整体

弯曲变形和内力减小,而取得较为经济的

效果;

对于上部结构,由干考虑了因基础变

形引起的变形,这种变形将使上部结构产

生次应力,考虑了这种次应力,结构将更安

全.

现行建筑地基基础设计规范》中,对

平板式筏基的计算及构造作了详细的规

定.

钢筋的配置,平板式筏基柱下板带和

跨中板带的底部钢筋应有1/2～1/3贯通

全跨,且配筋率不应小于O.15%;

顶部钢筋

应按计算配筋全部连通.为加强筏板的强

度,H丁沿柱网下增设暗梁,每侧比柱宽出

（下转30页）

是艺术铸造的常用材料,其着棕色的工艺

配方也较多,表3列出其中两种.表中配方1

和2得到的棕色比较均匀,光亮,但是配方2

只需要在室温下进行,并且着色时间相对

较短,因而其效率更高.

2.4仿金色

铜及其合金的可以通过电解着色得到

仿金色（表4）.将铸件作为阴极,电解液中柠

檬酸和铜离子形成络合离子,通电后在阴

极发生沉积生成氧化亚铜色膜.随电解时

间变化铜阴极颜色也发生变化,可得到紫

红色,淡黄色,金黄色,橙黄色,粉红色等各

种色彩的变化,一般2minR~可得到金黄色.

电流密度较小时,色彩变化速度慢;

电流密

度较大时,色彩变化速度快.所以在实际生

产过程中,应根据所需时间严格控制电流

密度大小来获得所需的颜色.

3影响着色的工艺参数

3.1主盐浓度的影响

膜层颜色深浅和光泽与主盐浓度有很

大关系.以黄铜着棕色为例,来看表3中配

方1的两种主要成分的影响,在其他成分不

变的前提下,增加高锰酸钾的量会使着色

层变黑,若增加硫酸铜的量则会使膜层偏

红.所以要得到标准的颜色,主盐的浓度要

有一个适当的范围.

3.2温度的影响

着色是一个化学反应或电化学反应过

程,因而外界条件温度对其影响也是较大

的.一般来说温度越高,反应速度加快,所

需着色的时间可以短一些,或者容易得到

更厚,更深颜色的膜层.有些着色反应很难

（上接28页）

50mm,梁高与板厚相同,利用筏板配筋作

为暗梁纵向钢筋,布置一定量的箍筋.以构

成柱下暗梁.平板式筏基板厚往往比较厚,

宜每隔20m～40m设置后绕带,或按超长超

宽大体积混凝土的进行无缝设计与施工.

平板式筏基具有许多优点,它能最大

限度地发挥地基的承载力,并且具备足够

的刚度以调整不均匀沉降,或跨越地基局

部的小溶洞或溶槽.它结构简单,施工方

便,工期短,对于上部建筑较规整的柱网和

柱（墙）荷载不大的情况下,选用平板式筏基

最为适宜;

在当采用条基或交叉梁基础难

以满足地基承载力或变形要求时,平板式

筏基是一种很好的选择.高层建筑基础设

计是整个结构设计的重要～环,其设计合

理与否,关系到建筑物的安全和使用及施

工工期和投资额度.

3平板式筏基计算方法的应用

3.1工程地质概况

本工程设地下室1层,塔楼地上2O层,采

用剪力墙结构.根据岩土工程勘察报告,场

地土层分布自上而下分别为:

（1）人工填土层,

厚度0.5m～3.0m{

（2）冲洪积土层,厚度0.60m;

（3）可塑状残积土层,厚度1.6m～8.30m,标贯

击数为8～16击;

（4）硬塑状残积土层,厚度

2.2m～12.0m,标贯击数为l8～29击;

（5）

岩石全风化带,厚度2.40m～8.60m,标贯

发生,需要在较高温度才能生成均匀的膜,

例如表3中的配方1.但是温度过高,往往也

会带来一些副反应,反应过快导致着色膜

疏松,可能引起着色液成分的分解等.所

以,每种着色工艺配方应该要有一个适当

的温度范围,目前发展趋势倾向于开发常

温条件下的配方工艺.

3.3着色时间的影响

时间也是影响着色效果的一个重要因

素.在其他条件不变的情况下,可以用时间

来判断着色结果,即根据膜的厚度和颜色

的要求来确定着色时间.黄铜在着棕色时

应控制好时间,时间过长将可能得到疏松

黑色的膜层.应根据着色工艺配方以及其

他工艺条件来确定合适的着色时间.

3.4预处理对着色的影响

着色前的预处理非常关键.打磨抛光会

使艺术铸件获得较为均匀,光亮的膜层,颜色

也较为鲜艳,可保证着色的质量.抛光可以使

用机械抛光,化学抛光,电化学抛光等.除油

去掉工艺品表面的油脂,一来防止杂质污染

着色液,还可以使铜与着色充分接触,加强着

色膜和铜基体的结合力.酸洗活化也是必要

的前处理,酸洗可除掉表面不均匀的氧化皮,

获得铜及铜合金的真实表面,化学反应可以

顺利进行,得到稳定的着色膜.

3.5后处理对着色膜的影响

后处理有包括对着色膜的刷洗,干燥,上

漆等.假如得到的着色膜有沉渣或者浮灰,应

用湿布或刷子将其刷掉.此外刷洗还可以增

加着色效果,像着古铜色,一般要将着色膜刷

掉或磨掉一层才会得到古铜色的效果.铸件

清洗后要进行干燥,然后涂层有机清漆,

击数为30～46击;

（6）岩石强风化带,厚度

0.60m～12.Om,标贯击数为50～65击;

（7）岩

石中风化带,厚度1.1Om～2.13m,天然单

轴极限抗压强度24.55MPa～49.55MPa;

（8）

岩石微风化带,厚度1.Om～1.60m,天然单

轴极限抗压强度43MPa～120MPa.

3.2基础结构方案选择

础,本工程岩土工程勘察报告中建议基础

型式采用预应力管桩基础或人工挖孔桩基

础.

（1）采用预应力管桩基础,以强风化花岗

岩为桩端持力层,由于场地基岩埋深相对

较浅,地下室开挖后,最短有效桩长仅为2m

左右,且场地局部地段在残积层中存在中

风化岩孤石,对预应力管桩施工带来困难.

（2）采用人工挖孔桩基础,以中微风化花岗

岩为桩端持力层,人工挖孔桩成孔时要穿

过坚硬土层进入稳定,完整的基岩需要降

水和爆破,且要等到龄期后才能进行桩的

检测和验收,施工周期长,工程投资高,同

时,人工挖孔桩还存在施工危险性高,容易

对周边建筑物造成影响等缺点.

本工程塔楼基础占地面积2230m,塔楼

总荷载重量为530260kN,即要求地基平均

承载力为238kPa.从地层剖面及岩土性质

分析,地下室开挖后板底标高下的岩土层

为硬塑状残积土,标贯击数为18～29击,经

深度及宽度修正后,地基承载力特征值fa≥

300kPa,可满足要求.地基的验算包括地基

3O科技资讯SCIENCE&

TECHNOLOGYINFORMATION

提高着色膜的耐候性和稳定性.

4结语

转化膜着色是铜艺术铸件是表面处理

技术,不同着色配方可得到不同颜色膜层,

本文概述几种典型的铜及铜合金着色工艺

配方,可得到古铜色,黑色,棕色,仿金色等

金属工艺品的流行色调.此外,着色膜的的

质量还和着色过程的工艺参数有很大关

系,所以必需控制适当的着色液主盐浓度,

温度,时间,以及对艺术铸件进行适当的前

处理和后处理操作.

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承载力和变形两个方面,对于高层建筑,变

形往往起着决定性的控制作用.本工程初

步分析结果表明,建筑物沉降也可满足要

求,因此,决定采用天然地基的片筏基础.

采用片筏基础既可以避免因打桩引起的试

桩,排污等问题,又可以加快施工进度,还

能适当降低工程造价.

建筑物采用何种基础型式,与地基土

类别及土层分布情况密切相关.工程设计

中,常遇到这样的地质情况,地下室底板下

的岩土层为风化残积土层,全风化岩层,强

风化岩层或中风化软岩层,因此,有可能采

用天然基础.高层建筑地下室通常作为地

下停车库,建筑上不允许设置过多的内墙,

因而限制了箱型基础的使用;

筏板基础既

能充分发挥地基承载力,调整不均匀沉降,

又能满足停车库的空间使用要求,因而就

成为较理想的基础型式.筏板基础主要构

造型武有平板式筏板基础和梁板式筏板基

础,平板式筏板基础由于施工简单,在高层

建筑中得到广泛的应用.