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高层剪力墙结构平板式筏形基础优化设计实践

时间:2022-05-16分类:建筑科学

  摘要:为解决高层建筑剪力墙结构筏板基础设计中存在的问题,本文对平板式筏形基础优化设计要点进行研究,提出具体的控制措施,为相关人员提供参考。

  关键词:高层建筑;剪力墙结构;筏板基础;优化设计

  0引言:

  根据高层剪力墙结构筏板基础设计现状,通过加强优化设计,在确保结构稳定和安全的同时,能够有效的提高基础的经济性,降低工程造价,更合理的利用资源,鉴于此,本文主要探讨高层剪力墙结构平板式筏形基础优化设计要点。

  1案例背景

  本文以某高层建筑项目为例,本工程为高层住宅,地上28层,地下1层,结构形式为剪力墙结构,抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅱ类,基本风压为0.35kN/m2 地,基本雪压为0.3 kN/m2 ,基础持力层为强风化泥灰岩,地基承载力特正值为500KPa,在初步的基础设计方案中,拟采用平板式筏形基础,混凝土采用C30混凝土,钢筋采用HRB400。

  2优化设计要点

  2.1基础建模

  本工程上部结构采用YJK3.0建模计算,基础采用YJK基础设计模块,对筏板基础进行有限元设计分析。筏板计算采用弹性地基梁板法,基础沉降采用分层总和法。地质资料根据地勘报告输入,地质资料应输入准确,以便软件准确计算基床系数,计算基础沉降。

  2.2基底面积与基底反力控制

  在高层建筑剪力墙筏板基础设计中,设计人员需要根据上部荷载和地基承载力,调整筏板周边外挑长度,在规范允许下,使基底反力尽量做到最大,并结合筏板的抗冲切、抗剪结果,确定合理的筏板外挑长度,从而优化筏板面积。达到节约筏板混凝土量的目的,节约基础工程造价。同时应确保各工况荷载组合作用下的基底反力均应满足规范要求。

  2.3合理确定筏板厚度。

  本工程初步拟定筏板厚度为1.0m进行试算,并逐步加厚,对计算结果进行分析。经过有效的计算分析,若筏板基础的厚度小于1.0m时,因筏板刚度过小,无法将上部荷载较均匀的传递到地基上,造成局部基底反力过大甚至超限,不能满足上部结构的荷载要求。适当增加筏板基础的厚度,能有效提高筏板基础的刚度,筏板的跨中位置所产生基底反力会增大,同时,筏板基础的支座部位承载力则会减小,基底反力趋于均匀[1]。

  本工程筏板基础的设计厚度为1.0m时,竖向构件所在区域基底反力局部会超限,随着筏板厚度的增加,筏板基底反力表现为逐渐均匀。若筏板基础设计厚度超过1.5m,基础底部的反力并没有显著的变化,这表明随着筏板基础厚度增加到一定数值时,其自身的调节效果逐渐下降,故在高层建筑筏板基础优化设计期间,设计人员要考虑筏板刚度与基底反力的关系,合理确定筏板基础厚度。

  2.4筏板配筋与筏板厚度

  设计人员应根据不同的筏板厚度计算得出的筏板配筋结果,分析筏板的配筋率。在不改变钢筋强度和混凝土强度等级的情况下,随着筏板厚度的增加,筏板的计算配筋会减小,但是筏板的构造配筋会增加,当筏板设计厚度在1m到1.5m之间时,筏板基础的配筋率宜控制在0.16%到0.27%之间[2]。

  此外,随着筏板厚度的增加,筏板计算配筋不断减小,筏板的总配筋量达到最优值时,应同时考虑筏板混凝土量所造成的影响。因为随着筏板厚度的增加,筏板总的混凝土量也会增加。经过计算分析得出,適当提高筏板的混凝土强度等级,可以有效的减小筏板厚度、降低筏板的计算配筋。节约工程造价。局部配筋计算值过大时,可以设置筏板加厚区,能有效减小筏板平均厚度,同时降低筏板的构造配筋和计算配筋,能有效的降低筏板基础的工程造价。

  2.5加强工程造价控制

  在筏板基础设计工作当中,设计人员需要遵守经济性设计原则,在具体设计环节,加强工程造价控制力度,具体流程见表一。

  通过优化设计,本项目筏板混凝土强度采用C35,钢筋采用HRB400钢筋,筏板外挑长度1.2~1.8米,筏板厚度为1200mm,设局部加厚区,加厚区厚度为1400mm、1600mm。

  3结语:

  综上所述,本文通过对高层剪力墙结构筏板基础优化设计要点进行全面分析,在确保结构的稳定性与安全性得同时,降低工程造价,为相关人员提供良好的帮助和借鉴。

  参考文献:

  [1]吕恒柱,侯善民,徐从荣.百米高层住宅刚性桩复合地基桩型选择及案例分析[J].建筑结构,2021,51(08):90-96+89.

  [2]刘晓玉,谭潇,岳云鹏.罕遇地震下不同基础埋深的某高层建筑结构的抗震性能分析[J].建筑结构,2019,49(S2):328-334.

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