沉降計算理論及工程實例

前言

　　地基沉降計算是整個地基基礎(chǔ)工程中的三大難題之一，至今還沒有完全解決。同樣，超高層建筑深基礎(chǔ)沉降計算也還有沒有完全解決的難題。由于沉降實測數(shù)據(jù)缺乏，研究成果寥寥，更沒有系統(tǒng)的研究成果和專著。本書在國內(nèi)外專家學(xué)者幾十年研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合作者三十多年的設(shè)計和施工經(jīng)驗，根據(jù)超高層建筑深基礎(chǔ)的特點和要求，將理論計算結(jié)合工程實例全面研究了與地基沉降有關(guān)的問題，并給出著者若干研究成果。本書內(nèi)容包括地基土的本構(gòu)關(guān)系，地基應(yīng)力計算和變形分析，群樁效應(yīng)和超長樁特性，國內(nèi)外各種沉降計算方法。書中重點研究超高層建筑深基礎(chǔ)的沉降計算理論和工程實例，并在新的中國國家地基基礎(chǔ)規(guī)范和收集整理的工程實測數(shù)據(jù)研究基礎(chǔ)上，首次考慮深基坑支護結(jié)構(gòu)作用對超高層建筑箱（筏）基礎(chǔ)、摩擦樁+箱（筏）基礎(chǔ)、端承樁+箱（筏）基礎(chǔ)等三類深基礎(chǔ)沉降的影響，提出了其相應(yīng)的計算方法；通過對超長樁控制沉降好的突出特性和短樁、中長樁承受荷載能力好的性質(zhì)研究，首次提出空間變剛度群樁等沉降設(shè)計新方法，這是樁基設(shè)計的歷史性突破，同時提出斜地層臺階分層總和法，砂土地基上的箱基綜合影響系數(shù)法等創(chuàng)新結(jié)果?！　”緯占藝鴥?nèi)五幢和國外一幢超高層建筑深基礎(chǔ)沉降實測數(shù)據(jù)并進行了深入研究與分析，重點研究了青島中銀大廈（中國建筑北京設(shè)計研究院設(shè)計）的沉降實測數(shù)據(jù)，應(yīng)用有限元法和多種方法分別計算其沉降，理論分析與實測值比較接近。經(jīng)多次試算和比較研究后，得到若干重要成果，如青島強風(fēng)化花崗巖地區(qū)的沉降經(jīng)驗系數(shù)為o．2，沉降計算深度調(diào)整系數(shù)為o．4；對上海金茂大廈、上海森茂大廈、深圳賽格大廈和廣東國際大廈等基礎(chǔ)沉降數(shù)據(jù)研究分析后，也得到若干十分有用的結(jié)果，這些結(jié)果對設(shè)計與施工有重要的指導(dǎo)意義?！　”緯抢碚撗芯颗c實際應(yīng)用的學(xué)術(shù)專著，又是以科研、設(shè)計與施工相結(jié)合，并以典型工程沉降實測數(shù)據(jù)分析研究為基礎(chǔ)的技術(shù)經(jīng)驗總結(jié)。

內(nèi)容概要

　　《沉降計算理論及工程實例(精)》根據(jù)高層和超高層建筑深基礎(chǔ)的特點和要求，在國內(nèi)外專家研究基礎(chǔ)上，結(jié)合著者的設(shè)計和施工經(jīng)驗，全面研究了與地基沉降有關(guān)的問題，并給出著者若干研究成果，內(nèi)容包括地基土的本構(gòu)關(guān)系，地基應(yīng)力計算和變形分析，群樁效應(yīng)和超長樁性質(zhì)，國內(nèi)外各種沉降計算方法，新的中國國家地基基礎(chǔ)規(guī)范和大量的工程(如上海金茂大廈、青島中銀大廈等)實測數(shù)據(jù)及分析結(jié)果。書中首次考慮深基坑支護結(jié)構(gòu)作用對超高層建筑箱(筏)基礎(chǔ)、摩擦樁箱(筏)基礎(chǔ)、端承樁(筏)基礎(chǔ)等三類基礎(chǔ)沉降的影響，并提出其相應(yīng)的計算方法。首次提出空間變剛度群樁等沉降設(shè)計方法，斜地層臺階分層總和法，砂土地基上的箱基綜合影響系數(shù)法等重要創(chuàng)新結(jié)果。采用樣條函數(shù)來分析結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基的共同作用。書末提出了沉降計算研究展望、進一步研究的課題和建議?！冻两涤嬎憷碚摷肮こ虒嵗?精)》可供建筑工程、土木工程和水利工程等科技人員、高等院校有關(guān)專業(yè)的師生和研究生參考。

作者簡介

　　陳祥福，四川資陽人，教授級高工，1942年11月9日出生，建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)本科畢業(yè)，工學(xué)博士?，F(xiàn)任全國政協(xié)委員，國務(wù)院特殊津貼專家，中國建筑 程總公司科協(xié)副主席兼秘書長、學(xué)術(shù)委員會主席、中國建筑北京設(shè)計研究院總工程師，英國皇家特許建筑師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，東南大學(xué)等校兼職教授，國際計算力學(xué)協(xié)會會員，“2000國際工程科技大會（土木）”秘收長和英文論文主編?！　≡O(shè)計50多項、施工10項、論文50多篇、著作12本，創(chuàng)造性研究成果18個，獲科技進步獎、部優(yōu)秀設(shè)計獎 優(yōu)秀圖書獎多項。

書籍目錄

前言第一章 緒論1.1 超高層建筑發(fā)展和深基礎(chǔ)工程的對策1.1.1 國外超高層建筑發(fā)展和啟示1.1.2 我國高層建筑深基礎(chǔ)發(fā)展及對策1.2 基礎(chǔ)沉降計算是地基基礎(chǔ)工程中的三大難題之1.3 超高層建筑深基礎(chǔ)沉降研究進展和問題1.3.1 國內(nèi)外地基沉降計算研究進展1.3.2 超高層建筑箱形基礎(chǔ)沉降計算研究進展1.3.3 超高層建筑樁箱(筏)基礎(chǔ)沉降研究進展1.3.4 楊敏等沉降控制設(shè)計樁基的方法1.3.5 超高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用中的沉降研究進展1.3.6 超高層建筑深基礎(chǔ)沉降計算的數(shù)值法研究進展1.3.7 超高層建筑深基礎(chǔ)沉降計算中存在的主要問題和展望1.4 本書研究工作簡介第二章 超高層建筑深基礎(chǔ)沉降計算中軟土地基實用模型和計算參數(shù)選擇2.1 文克爾地基模型2.2 彈性半空間地基模型2.3 分層地基模型2.4 雙參數(shù)彈性地基模型2.4.1 Filonenko—B0rodich雙參數(shù)模型2.4.2 Hetenyi雙參數(shù)模型2.4.3 Pasternak雙參數(shù)彈性模型2.5 層向各向同性體模型2.6 非線性彈性模型2.7 基床系數(shù)的確定2.7.1 按靜荷載試驗結(jié)果確定2.7.2 根據(jù)土的變形模量和泊松比推算2.7.3 由壓縮試驗結(jié)果確定2.7.4 由經(jīng)驗確定2.8 土的泊松比和變形模量的確定2.8.1 土泊松比的確定2.8.2 土的變形模量的確定2.9 本章小結(jié)第三章 超高層建筑深基礎(chǔ)沉降研究中的力學(xué)問題3.1 地基自重應(yīng)力和附加應(yīng)力3.1.1 地基自重應(yīng)力3.1.2 附加應(yīng)力3.2 基礎(chǔ)底面的接觸壓力和接觸問題3.2.1 接觸壓力的分布3.2.2 接觸壓力的簡化計算3.2.3 彈性地基與剛性基礎(chǔ)的接觸問題3.3 地基應(yīng)力分布的平面問題3.3.1 垂直線荷載作用下的地基土中應(yīng)力(Flamant解)3.3.2 均布條形荷載作用下的地基土中應(yīng)力3.3.3 三角形分布的條形垂直荷載作用下的地基土中應(yīng)力3.4 地基應(yīng)力分布的空間問題3.4.1 荷載作用于地基表面時的應(yīng)力分布3.4.2 半無限彈性體體內(nèi)一般受力問題3.4.3 樁基應(yīng)力分布的簡化計算3.5 非均質(zhì)與各向異性地基土中的應(yīng)力分布3.5.1 剛性基底上有限彈性層表面受力問題3.5.2 雙層半無限體表面上一圓面積內(nèi)作用著均布垂直壓力P3.5.3 三層半無限體表面上一圓面積內(nèi)作用著均布垂直壓力P3.5.4 變形模量隨深度增加而增大的地基3.5.5 各向異性地基3.6 本章小結(jié)附錄一彈性力學(xué)基本方程附錄二半無限體邊界面上一般受力問題第四章 超高層建筑深基礎(chǔ)地基變形理論分析4.1 土的壓縮特性和力學(xué)指標4.1.1 土的壓縮性概念4.1.2 壓縮曲線和壓縮性指標4.1.3 土的變形模量4.1.4 土的彈性變形和殘余變形4.1.5 土的天然壓密狀態(tài)和前期固結(jié)壓力4.1.6 地基應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系4.1.7 彈性模量4.1.8 土的側(cè)壓力系數(shù)和泊松比4.2 基礎(chǔ)最終沉降量計算的概念4.3 地基變形計算的彈性力學(xué)方法4.3.1 柔性荷載下的地基變形計算4.3.2 剛性基礎(chǔ)的沉降4.3.3 剛性基礎(chǔ)的傾斜4.4 初始沉降量的計算4.4.1 初始沉降實用計算4.4.2 計算參數(shù)取值問題4.4.3 塑性區(qū)開展較大時初始沉降的修正4.5 固結(jié)沉降量的計算4.5.1 分層總和法4.5.2 中國規(guī)范推薦的分層總和法沉降計算公式4.5.3 根據(jù)前(先)固結(jié)壓力計算固結(jié)沉降量4.5.4 考慮側(cè)向變形的固結(jié)沉降量的計算4.6 黏土地基的次固結(jié)沉降計算方法4.7 砂土地基的固結(jié)沉降計算4.8 飽和土地基變形理論方程4.8.1 Biot固結(jié)方程4.8.2 Terzaghi—Rendulic固結(jié)方程4.8.3 Terzaghi固結(jié)方程的求解4.8.4 Biot固結(jié)方程的解4.9 地基變形的實用數(shù)值分析(有限元法)4.10 本章小結(jié)第五章 超高層建筑箱(筏)形基礎(chǔ)沉降計算方法和實例研究5.1 超高層建筑箱形基礎(chǔ)沉降計算要考慮的幾個問題5.1.1 地基補償性及其箱形基礎(chǔ)沉降有關(guān)問題5.1.2 深基坑開挖應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)5.1.3 深基坑開挖回彈與再壓縮問題5.1.4 箱基下地基壓縮層深度計算5.1.5 高層建筑箱形基礎(chǔ)剛度對地基變形的影響問題5.2 未考慮深基坑支護結(jié)構(gòu)作用超高層建筑箱形基礎(chǔ)沉降計算5.2.1 規(guī)范法計算5.2.2 修正的分層綜合法5.2.3 葉果羅夫法計算箱基沉降5.2.4 日本法計算初始沉降5.3 考慮深基坑支護結(jié)構(gòu)作用的超高層建筑箱(筏)基礎(chǔ)沉降計算5.3.1 超高層建筑箱基礎(chǔ)特點5.3.2 考慮支護結(jié)構(gòu)作用的計算簡圖5.3.3 沉降計算地基模型及層狀地基樣條子域法分析5.3.4 考慮深基坑支護結(jié)構(gòu)作用的超高層建筑箱基沉降計算方法5.4 青島中銀大廈箱基沉降有限元計算5.4.1 工程簡況5.4.2 工程地質(zhì)概況5.4.3 基坑支護結(jié)構(gòu)5.4.4 青島中銀大廈箱基沉降計算的有限元法5.5 考慮支護結(jié)構(gòu)作用青島中銀大廈箱基沉降計算和經(jīng)驗系數(shù)5.5.1 采用“上段單向壓縮+下段分層總和法”計算箱基沉降5.5.2 采用“上段地基規(guī)范法+下段箱基規(guī)范法”計算箱基沉降5.5.3 采用“上段和下段”地基基礎(chǔ)規(guī)范分層總和法計算箱基沉降5.5.4 青島地區(qū)沉降經(jīng)驗系數(shù)計算5.5.5 采用作者綜合系數(shù)法計算箱基沉降5.6 青島中銀大廈箱基實測沉降結(jié)果和分析5.6.1 實測數(shù)據(jù)5.6.2 實測數(shù)據(jù)分析5.6.3 實測結(jié)果與計算結(jié)果分析5.7 廣東國際大廈巖石地基沉降分析5.7.1 工程概況5.7.2 工程地質(zhì)條件5.7.3 基礎(chǔ)沉降實測結(jié)果分析5.8 本章小結(jié)附表沉降量觀測計算表第六章 超長樁基礎(chǔ)沉降計算方法研究6.1 單樁沉降6.2 群樁基礎(chǔ)沉降計算6.3 單樁沉降計算的經(jīng)驗和簡化計算法6.4“GB50007-2002”中關(guān)于樁基礎(chǔ)最終沉降量的計算6.5 樁基變形允許值6.6 超長鉆孔灌注樁特性和沉降研究6.7 群樁在豎向荷載作用下的受力機理研究6.8 本章小結(jié)附表 樁端注漿、樁側(cè)及樁端注漿和未注漿的超長樁比較表第七章 空間變剛度等沉降群樁設(shè)計新方法7.1 群樁分析和實測數(shù)據(jù)中的一般規(guī)律和應(yīng)用依據(jù)7.2 群樁基礎(chǔ)設(shè)計方法進展7.3 空間變剛度群樁等沉降設(shè)計新方法及方案7.4 空間變剛度群樁沉降計算7.5 本章小結(jié)第八章 超高層建筑地下墻與摩擦樁箱(筏)基礎(chǔ)沉降分析和實例研究8.1 地下墻僅作深基坑支護結(jié)構(gòu)時樁箱(筏)基礎(chǔ)沉降計算方法8.2 地下墻既是支護結(jié)構(gòu)又是地下室外墻的樁箱基礎(chǔ)沉降計算方法8.3 考慮地下墻對樁箱(筏)基作用時的沉降計算有限元子結(jié)構(gòu)法8.4 超高層建筑結(jié)構(gòu)一地基一基礎(chǔ)共同作用8.5 樁一土共同作用分析8.6 樁一樁共同作用分析8.7 上海森茂大廈樁筏基礎(chǔ)沉降實測數(shù)據(jù)及分析結(jié)論8.8 上海金茂大廈的實測沉降值及分析8.9 本章小結(jié)第九章 矗高層建筑地下墻一端承樁箱(筏)聯(lián)合基礎(chǔ)和巖石地基沉降分析及實例研究9.1 超高層建筑深基礎(chǔ)端承樁沉降計算9.2 深圳賽格大廈基礎(chǔ)沉降分析9.3 本章小結(jié)第十章 沉降計算研究展望和建議參考文獻

章節(jié)摘錄

　　國外高層建筑的發(fā)展特點給我們的主要啟示如下：　　（1）40層以上的超高層建筑，采用鋼結(jié)構(gòu)居多。對100幢高層建筑的分析表明：鋼結(jié)構(gòu)占66％，型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占18 ％，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)僅占16％。超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系可建的最多層數(shù)見圖1～6，基礎(chǔ)中不少采用箱（筏）基礎(chǔ)?！　。?）混凝土強度等級不斷提高，如美國舊金山1983年建成的一幢高層建筑，柱子的混凝土強度達到45．7MPa。高強鋼筋也在這類工程中廣泛應(yīng)用?！　。?）在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑中，普遍采用了板柱體系，從而簡化了大梁和樓板的施工工藝。在軟土地基中，基礎(chǔ)均采用樁基。在巖石地基上，采用箱形基礎(chǔ)。由于重量重，其結(jié)構(gòu)體系、層數(shù)、深基礎(chǔ)都受到限制，見圖1-7?！　。?）地基與基礎(chǔ)的處理技術(shù)復(fù)雜，采用深基礎(chǔ)比較多，地下室至少3層以上。如世界貿(mào)易中心在大樓設(shè)地下室7層，其中4層是汽車庫，可停2000輛小汽車，其余為商場和地下車站。　　?。?）高層建筑的智能化、生態(tài)化和高層效應(yīng)的研究越來越引起建筑師、結(jié)構(gòu)工程師和有關(guān)專家的廣泛重視同時更加注重建筑、環(huán)境和人的關(guān)系，包括巖土工程環(huán)境。　?。?）不僅十分注意地上空間的規(guī)劃和與城市相協(xié)調(diào)，而且也十分重視地下空間的規(guī)劃、開發(fā)和利用，并且立法規(guī)定：地下空間是一種寶貴資源?！　。?）國外超高層建筑深基礎(chǔ)中，軟土地區(qū)少、地震區(qū)少、巖石地基較多，但十分重視深基礎(chǔ)的研究和測試工作，積累不少寶貴的數(shù)據(jù)。

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