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1、2009年11月沈阳建筑大学学报(自然科学版)Nov.2009第25卷第6期JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Vol.25,No.6文章编号:1671-2021(2009)06-1111-04桩筏基础筏板的厚度研究1211王杰,孙峰,杨洪,吕哲(11沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳,110168;21中国科学院成都山地灾害与环境研究所,四川成都610041)摘要:目的研究减少桩筏基础筏板厚度,降低基础造价.方法采用有限元程序、数值分析的手段,利用有限元分析软件分别建立起了桩土、桩筏基础与地基土、上部结构桩筏基础与地基
2、土共同作用分析模型,通过建立三维模型,分析和研究了筏厚不同情况下桩顶反力、筏板最大挠度及挠度差、筏板内力分布等变化规律.结果在保证基础的差异沉降符合建筑物安全工作的要求的基础上,筏板最佳厚度的取值主要与筏板基础的长度、宽度、布桩的桩间距,筏板基础的砼强度等级以及群桩中单桩刚度有关.结论得出了筏板最佳板厚取值的理论公式.直接结果使筏板可以减薄,降低基础造价.为工程设计人员在设计筏板基础时,提供依据.关键词:筏板厚度;桩顶反力;筏板挠度;筏板内力+中图分类号:TU471115文献标志码:A0引言1结构模型近年来,随着高层及超高层建筑物的大量兴111实体模型介绍建,桩筏基础被大量采用,出现
3、了将板厚度设计得上部结构采用纯框架结构,共22层,框架层越来越厚的不合理的趋势,大多数筏厚都在1～3高316m,纵横方向柱距均为9m,分为4跨;各层m.常规的方法是根据已有的经验选定筏板厚度,框架柱截面尺寸为800mm×800mm,梁截面尺对于类似高度的高层建筑的基础设计,不同的设寸为600mm×400mm,梁柱砼强度等级为C30,7计者可使筏板的厚度相差多达2m,由于影响筏弹性模量为3×10kPa,泊松比μ=0117,楼板厚板基础厚度的因素较多,一些设计可能考虑到了度为0110m,材料参数同梁柱;基础采用桩筏基某些因素,取用了一个相对较小的板厚,由于未能础,筏板厚度为1m,悬挑长度
4、为1m,筏板砼强度全面地进行考虑而使设计存在着某种缺陷.而一等级为C30;桩采用均匀等长等距布置,桩间距为些设计可能出于某些方面的考虑,如在设计;过程415m,桩径1m,桩长30m,共布桩81根,桩身7中一般假定基础为绝对刚性,使工程师在客观上砼强度等级为C20,弹性模量为2×10kPa,泊松5力求将基础也设计成刚性的,因而取用的板又厚比μ=0121;地基土模量为215×10kPa泊松比又大.μ=0142,内摩擦角<=30°.桩和柱的布置见图1笔者通过调整筏板厚度来分析对筏板最大弯与图2.矩,最大挠度,桩顶反力的影响从而找到合理的板112单元的选取厚,既能满足刚度要求(起到调节桩顶反
5、力的作框架柱和梁采用梁单元BEAM188来模拟,用),又经济合理.笔者将筏板桩厚取018m,楼板和筏板采用壳单元SHELL63模拟,桩体采用118m,218m,318m,418m进行分析比较.BEAM4单元,土体采用SOLID45实体单元模拟.收稿日期:2008-01-08基金项目:辽宁省建设厅科技项目(2007051)作者简介:王杰(1951—),男,教授,博士,主要从事基础工程、地基处理研究.1112沈阳建筑大学学报(自然科学版)第25卷见,适当地增加筏板厚度对调整桩顶反力的分布是非常有效的,即随着筏板厚度的增加,板的刚度逐渐增加,对上部荷载的调节作用也逐渐明显.图3筏板厚度对桩
6、顶反力的影响212筏板厚度对筏板最大挠度及挠度差的影响筏板厚度对筏板最大挠度的影响,见图4.由图中可以看出,在其他因素不变的前提下,筏板的最大挠度随筏板厚度的增加而减小.当筏板厚度由018m增加到l18m时,最大挠度减小迅速,由16124cm减小为11171cm,减小幅度为2719%,随后减小幅度趋缓.板厚218m、318m、418m时,筏板最大挠度分别为10154cm,10142cm,10161cm,板厚由118m增加到218m时最大挠113计算域范围和边界条件度减小了1117cm,减小幅度为10%,随后最大挠土体范围向下取至筏板底面以下30m处,度几乎没有什么变化,板厚由318m
7、变化到418水平方向筏板边缘外取至12m处.由于模型的m时,最大挠度甚至还略有增加.这主要是由于对称性,取1/4模型计算;除对称面施加对称约束筏板厚度的增加增大了筏板的自重,而板重所引外,其余各边界均为固端约束,考虑重力荷载,上起的沉降变大,导致最大挠度增加.如果仅仅通过部结构楼板的活荷载按规范取15kPa.增加板厚加大板对不均匀沉降的调节能力反而会增加沉降.最大挠度差的变化如图5所示,即最大2筏板厚度的影响变化规律及最佳挠度差随板厚的增加而减小.板厚01
