浅论高层建筑桩筏基础工作性状研究及变刚度调平设计

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1、山东建筑大学硕士学位论文高层建筑桩筏基础工作性状研究及变刚度调平设计姓名：何子帅申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：钟岱辉20100601山东建筑大学硕士学位论文摘要桩筏基础具有良好的整体性，其控制差异沉降和抵抗不均匀沉降的能力十分显著，目前已成为高层建筑或软土地基上建筑物最常用的基础型式。由于桩筏基础具有广阔的应用前景，从80年代以来，人们对桩筏基础的研究不断深入，取得了了大量的研究成果。但是桩筏基础与地基土共同作用十分复杂，承载机理和荷载传递机制尚未完全清楚，因此实际工程设计时往往采用保守的办法来保证安全系数，造成了材料的不必要浪费，大幅提高了工程造价。如何对桩筏基础进行优化设计

2、，合理选取桩筏基础设计方案，逐渐成为当前研究的热点。桩筏基础设计的关键在于沉降的计算，在整理分析前人工作的基础上，本文总结了单桩、群桩沉降计算的各种方法，对比了各种方法的优缺点，提出使用有限元分析桩筏基础的原理、思路和方法。依托某高层建筑桩筏基础模型试验，对比分析四种不同方案下桩筏基础的沉降值、差异沉降、土反力和桩顶反力等数据，探讨了桩筏基础的工作机理，寻求较为普遍的规律，为以后的设计提供参考。利用大型有限元软件ANSYS对模型试验进行数值模拟，对天然地基上的筏板基础、均匀布桩、变桩距布桩、变桩长变桩距布桩四种工程常用方案分别建立计算模型，将计算结果与试验实测数据进行比较基本吻合，从而证明

3、了数值模拟的可行性。依据理论、试验和数值分析的结果可以看出，对桩筏基础进行优化设计有较大的空间。介绍了两种改善桩筏基础工作效率的优化设计方法，即调整布桩方式和筏板厚度。调整布桩方式包括改变桩长、改变桩距、改变桩径等等，提出了选择“外强内弱”和“内强外弱”布桩方式的一般原则。对ANSYS模拟的六种筏板厚度结果进行分析，找到了筏板厚度变化对桩筏基础沉降及内力的影响关系，做出了筏板相对弯曲一厚度曲线，从而找到了选取合理筏板厚度的方法。综上，本文对高层建筑桩筏基础的工作性状进行了探讨，依据模型试验和数值分析得出了一些有益的结论，给出了变刚度调平设计的原理和指导思想，总结出桩筏基础优化设计的两种主要

4、方法，为工程实用提供参考价值。关键词：桩筏基础，差异沉降，模型试验，变刚度，调平设计山东建筑大学硕士学位论文StudyonPiledRaRFoundationofhigh—risebuildingandVariableRigiditydesignmethodforbalancesettlementABSTRACTPiledraftfoundationpossessgoodintegrityandwellperformanceofreducingsettlementandbalancingdifferentialsettlements，itbecomesthemostadptedfounda

5、tionpatternnowdays．Becauseofthepiledraftfoundationhaswideapplicationprospects，peoplepaymoreandmoreattentionsonthisresearchsincethe1980’S，andalotofresearchachievementswereacquired．Butpiledraftfoundationandsoilhaveverycomplexinteraction，thebearingmeghanismofpillefoundationandloadtransfermechanismare

6、notyetcompletelyclear,SOpeopleoftenadoptaconservativeapproachtoensurethesafetyfactorinthepracticalengineeringdesign，sometimesitcauseunnecessarywasteofmaterialsandsignificantlyincreaseprojectcost．So，howtooptimizethepiledraftfoundationdesignandselectareasonableschemegraduallybecometheresearchhotspot

7、．Thepiledraftfoundationdesignkeyliesinthesettlementofthecalculation，afterreviewingthebasisofpreviouswork，ThispapersummarizestheSettlementcalculationmethodsofsinglepileorpilegroup，anditcomparestheadvantagesanddisa