高层建筑基础设计－绪论

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1、高层建筑基础设计本课程教学目的及教学安排本课程的教学目的《高层建筑基础设计》是土木工程专业的选修课程。通过本课程的学习，要求学生掌握高层建筑常用基础形式的选型、计算及设计方法，具有初步的高层建筑基础的设计能力。本课程的教学安排理论教学1～12周共46学时；课程设计在18周进行，内容是利用计算机辅助设计软件PKPMCAD进行某高层建筑的基础设计。第一章绪论本课程概述：《高层建筑基础工程》是研究高层建筑的基础形式、地基与基础的力学性能、基础的设计理论和施工方法的一门综合性学科，是多层房屋基础工程的发展，是结构工程和岩土工程的交叉学科。学习本课程必须具备的基础知识：

2、岩土力学、结构力学、工程地质学、多层房屋基础工程学、混凝土结构学等。高层建筑的特征：高：层数多，总高度高；目前国外最高的建筑是马来西亚的佩特罗纳斯大厦，88层总高452m；国内已建成的最高建筑物是上海的金贸大厦，88层总高420.5m。重：自重大，荷载大；由于建筑物高耸，使得竖向荷载大而集中，水平荷载（风荷载和地震作用）引起的倾覆力矩很大，因此多层房屋基础形式及设计方法一般不能简单搬用于高层建筑。大：高层建筑通常由主楼和裙房构成，占地面积较大。主楼和裙房间荷载差异较大的相邻基础间往往采用沉降缝分开，地基和基础受力和构造复杂。深：基础埋置深度较深。为了抵抗水平力产

3、生的较大的倾覆力矩，保持建筑物的整体稳定性，基础埋深一般都较大。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002)要求基础埋深一般为建筑物高度的1/15～1/18。1.1高层建筑中基础工程的地位一、基础工程的设计与施工是高层建筑正常使用与稳定安全的根本。高层建筑基础工程情况复杂，技术要求严格，一旦考虑不周或处理不当，将导致比一般多层房屋更为严重的后果。例如，上海的某宾馆，地基为深厚软土，采用振冲碎石桩加固基础，箱形基础。由于设计理论不完善，和承包商偷工减料，使主楼严重倾斜，裙房局部挤压损坏。二、基础的造价与工期对高层建筑的总造价与总工期有巨大的影响。采用箱形基

4、础或筏板基础的高层建筑，其基础工程费用占总造价的1/10～1/5，施工工期占总工期的1/5～1/4；采用桩基础的高层建筑，其基础工程费用占总造价的1/5～1/3，施工工期占总工期的1/3～2/5。1.2高层建筑基础工程发展概况一、我国古代的高层建筑：以寺庙、塔楼为代表。如建于公元523年的河南登封县的嵩岳寺塔，单筒结构15层砖砌塔楼，高40m。始建于三国东吴（公元427年）的上海龙华塔，最早在软土地基上采用木桩基础。北宋（公元1055年）建成的河北定县的料敌塔，11层高80米，是我国最高的砖塔。建于公元1056年的山西应县木塔，9层高67.3米,地层直径30.2

5、7米，顶部设有铁刹，历经多次雷击和火灾，迄今仍然屹立不倒。二、我国近代的高层建筑新中国成立前我国的高层建筑均为国外设计，如1934年建成的上海百老汇大厦,21层高76米；上海国际饭店,24层高85米.这些建筑均采用桩－筏基础。20世纪50年代后期，以北京的十大建筑为代表，如民族文化宫、电信大楼等，均采用箱形基础。我国现代高层建筑的发展。1977年建成的广州白云宾馆，33层高112.45米，采用箱形基础；1988年建成的深圳发展中心大厦，43层高165.3米，采用大直径嵌岩桩，采用28根直径2.2m～3.3m的人工挖孔桩，单桩承载力在23MN以上。三、我国现行地基

6、基础设计规范《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》（JGJ6－99）上海地区，如《上海市软土地基上高层建筑箱形基础（天然基础）设计试行规定》(DBJ08－1－81)重庆市《重庆市建筑地基基础设计规范》（DB50／5001－1997）1.3高层建筑基础设计的基本内容与进展本课程的基本内容地基模型及其参数的确定（第二章）；高层建筑条形基础（第三章）；高层建筑筏形基础（第四章）；高层建筑箱形基础（第五章）；高层建筑桩基础（第六章）；高层建筑桩筏及桩箱基础（第七章）；高层建筑基础抗震

7、设计（第八章）。二、地基－基础－上部结构相互作用的概念上部结构、地基、基础是共同作用的整体系统，三者同时满足静力平衡条件、变形协调条件及各自的物理条件（即材料自身的本构关系）。上部结构、地基、基础各自的刚度均对其它部分的受力及变形性能产生影响。高层建筑基础设计的特点——共同作用分析。把上部结构、基础、地基看成一个彼此协调工作的整体系统进行分析，利用三个条件求解整个系统的内力和变形。共同作用分析的特点：高维甚至无穷纬超静定。只有采用计算机与数值分析方法进行。三、我国高层建筑基础设计方法的发展过程基本不考虑共同工作阶段设计方法：将上部结构、基础、地基及分割成三个部分

8、，各自独立求解。以图1－