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本课程教学目的及教学安排本课程教学目的及教学安排o本课程的教学目的本课程的教学目的是土木工程专业的选修课程。是土木工程专业的选修课程。经过本课程的学习，要求学生掌握高层建筑常用经过本课程的学习，要求学生掌握高层建筑常用根底方式的选型、计算及设计方法，具有初步的根底方式的选型、计算及设计方法，具有初步的高层建筑根底的设计才干。高层建筑根底的设计才干。o本课程的教学安排本课程的教学安排实际教学实际教学112周共周共46学时；课程设计在学时；课程设计在18周进周进展，内容是利用计算机辅助设计软件展，内容是利用计算机辅助设计软件PKPMCAD进展某高层建筑的根底设计。进展某高层建筑的根底设计。第一章第一章 绪论绪论o本课程概述：本课程概述：是研讨高是研讨高层建筑的根底方式、地基与根底的力学性能、层建筑的根底方式、地基与根底的力学性能、根底的设计实际和施工方法的一门综合性学根底的设计实际和施工方法的一门综合性学科，是多层房屋根底工程的开展，是构造工科，是多层房屋根底工程的开展，是构造工程和岩土工程的交叉学科。程和岩土工程的交叉学科。o学习本课程必需具备的根底知识：岩土力学、学习本课程必需具备的根底知识：岩土力学、构造力学、工程地质学、多层房屋根底工程构造力学、工程地质学、多层房屋根底工程学、混凝土构造学等。学、混凝土构造学等。o高层建筑的特征：高层建筑的特征：高：层数多，总高度高；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目前国外最高的建筑是马来西亚的佩特罗纳斯大厦，罗纳斯大厦，88层总高层总高452m；国内已建成；国内已建成的最高建筑物是上海的金贸大厦，的最高建筑物是上海的金贸大厦，88层总高层总高420.5m。o重：自艰苦，荷载大；重：自艰苦，荷载大；由于建筑物挺拔，使得竖向荷载大而集由于建筑物挺拔，使得竖向荷载大而集中，程度荷载风荷载和地震作用引起的中，程度荷载风荷载和地震作用引起的倾覆力矩很大，因此多层房屋根底方式及设倾覆力矩很大，因此多层房屋根底方式及设计方法普通不能简单搬用于高层建筑。计方法普通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，占地大：高层建筑通常由主楼和裙房构成，占地面积较大。面积较大。主楼和裙房间荷载差别较大的相邻根底间主楼和裙房间荷载差别较大的相邻根底间往往采用沉降缝分开，地基和根底受力和往往采用沉降缝分开，地基和根底受力和构造复杂。构造复杂。深：根底埋置深度较深。深：根底埋置深度较深。为了抵抗程度力产生的较大的倾覆力矩，为了抵抗程度力产生的较大的倾覆力矩，坚持建筑物的整体稳定性，根底埋深普通坚持建筑物的整体稳定性，根底埋深普通都较大。都较大。JGJ3-2002)要求根底埋深普通为建筑要求根底埋深普通为建筑物高度的物高度的1/151/18。1.1高层建筑中根底工程的位置高层建筑中根底工程的位置一、根底工程的设计与施工是高层建筑正常一、根底工程的设计与施工是高层建筑正常运用与稳定平安的根本。运用与稳定平安的根本。高层建筑根底工程情况复杂，技术要求严厉，高层建筑根底工程情况复杂，技术要求严厉，一旦思索不周或处置不当，将导致比普通多一旦思索不周或处置不当，将导致比普通多层房屋更为严重的后果。层房屋更为严重的后果。例如，上海的某宾馆，地基为深沉软土，采例如，上海的某宾馆，地基为深沉软土，采用振冲碎石桩加固根底，箱形根底。由于设用振冲碎石桩加固根底，箱形根底。由于设计实际不完善，和承包商偷工减料，使主楼计实际不完善，和承包商偷工减料，使主楼严重倾斜，裙房部分挤压损坏。严重倾斜，裙房部分挤压损坏。二、根底的造价与工期对高层建筑的总造二、根底的造价与工期对高层建筑的总造价与总工期有宏大的影响。价与总工期有宏大的影响。采用箱形根底或筏板根底的高层建筑，其采用箱形根底或筏板根底的高层建筑，其根底工程费用占总造价的根底工程费用占总造价的1/101/5，施工，施工工期占总工期的工期占总工期的1/51/4；采用桩根底的高层建筑，其根底工程费用采用桩根底的高层建筑，其根底工程费用占总造价的占总造价的1/51/3，施工工期占总工期的，施工工期占总工期的1/32/5。1.2高层建筑根底工程开展概略高层建筑根底工程开展概略一、我国古代的高层建筑：一、我国古代的高层建筑：以寺庙、塔楼为代表。如建于公元以寺庙、塔楼为代表。如建于公元523年的河年的河南登封县的嵩岳寺塔，单筒构造南登封县的嵩岳寺塔，单筒构造15层砖砌塔层砖砌塔楼，高楼，高40m。始建于三国东吴公元始建于三国东吴公元427年的上海龙华年的上海龙华塔，最早在软土地基上采用木桩根底。塔，最早在软土地基上采用木桩根底。北宋公元北宋公元1055年建成的河北定县的料敌塔，年建成的河北定县的料敌塔，11层高层高80米，是我国最高的砖塔。米，是我国最高的砖塔。建于公元建于公元1056年的山西应县木塔，年的山西应县木塔，9层高层高67.3米米,地层直径地层直径30.27米，顶部设有铁刹，历经米，顶部设有铁刹，历经多次雷击和火灾，迄今依然屹立不倒。多次雷击和火灾，迄今依然屹立不倒。二、我国近代的高层建筑二、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新中国成立前我国的高层建筑均为国外设计，如计，如19341934年建成的上海百老汇大厦年建成的上海百老汇大厦,21,21层高层高7676米；上海国际饭店米；上海国际饭店,24,24层高层高8585米米.这些建筑均采用桩筏根底。这些建筑均采用桩筏根底。2020世纪世纪5050年代后期，以北京的十大建筑为年代后期，以北京的十大建筑为代表，如民族文化宫、电信大楼等，均代表，如民族文化宫、电信大楼等，均采用箱形根底。采用箱形根底。我国现代高层建筑的开展。我国现代高层建筑的开展。19771977年建成的年建成的广州白云宾馆，广州白云宾馆，3333层高层高112.45112.45米，采用米，采用箱形根底；箱形根底；19881988年建成的深圳开展中心年建成的深圳开展中心大厦，大厦，4343层高层高165.3165.3米，采用大直径嵌岩米，采用大直径嵌岩桩，采用桩，采用2828根直径根直径2.2m2.2m3.3m3.3m的人工挖的人工挖孔桩，单桩承载力在孔桩，单桩承载力在23MN23MN以上。以上。三、我国现行地基根底设计规范三、我国现行地基根底设计规范GB500072002JGJ94-94JGJ699上海地域，如上海地域，如(DBJ08181)重庆市重庆市DB50500119971.3 高层建筑根底设计的根本内容与进展高层建筑根底设计的根本内容与进展本课程的根本内容本课程的根本内容地基模型及其参数确实定第二章；地基模型及其参数确实定第二章；高层建筑条形根底第三章；高层建筑条形根底第三章；高层建筑筏形根底第四章；高层建筑筏形根底第四章；高层建筑箱形根底第五章；高层建筑箱形根底第五章；高层建筑桩根底第六章；高层建筑桩根底第六章；高层建筑桩筏及桩箱根底第七章；高层建筑桩筏及桩箱根底第七章；高层建筑根底抗震设计第八章。高层建筑根底抗震设计第八章。二、地基根底上部构造相互作用的概念二、地基根底上部构造相互作用的概念三、我国高层建筑根底设计方法的开展过程三、我国高层建筑根底设计方法的开展过程根本不思索共同任务阶段根本不思索共同任务阶段设计方法：将上部构造、根底、地基及分割成三设计方法：将上部构造、根底、地基及分割成三个部分，各自独立求解。个部分，各自独立求解。以图以图11所示的高层框架为例，求解可分为所示的高层框架为例，求解可分为三步：三步：第一步，将框架柱沿根底顶面切开，框架视第一步，将框架柱沿根底顶面切开，框架视为柱底为嵌固端的独立构造，利用构造力学的方为柱底为嵌固端的独立构造，利用构造力学的方法求解构造内力及柱底内力；法求解构造内力及柱底内力；第二步，将柱底内力反作用于根底梁，并假第二步，将柱底内力反作用于根底梁，并假定梁底的地基反力为直线分布，按构造力学方法定梁底的地基反力为直线分布，按构造力学方法求解根底梁；求解根底梁；第三步，按总荷载求出基底平第三步，按总荷载求出基底平均反力，按柔性荷载均反力，按柔性荷载(即即荷载可以随构造的变形而荷载可以随构造的变形而挪动挪动)计算地基的变形，计算地基的变形，并将地基的平均沉降值近并将地基的平均沉降值近似的当作根底的沉降。似的当作根底的沉降。该方法的特点：该方法的特点：仅满足了静力平衡条件，不满仅满足了静力平衡条件，不满足三者的变形协调条件，足三者的变形协调条件，根底的变形和内力与实践根底的变形和内力与实践偏离；偏离；设计中往往保守，呵斥很大的设计中往往保守，呵斥很大的浪费。浪费。仅思索根底与地基共同任务阶段仅思索根底与地基共同任务阶段设计方法：不思索上部构造刚度的影响，先按柱设计方法：不思索上部构造刚度的影响，先按柱底嵌固于根底，用构造力学方法求柱底内力，然底嵌固于根底，用构造力学方法求柱底内力，然后按照根底底面与地基变形协调条件，对两者进后按照根底底面与地基变形协调条件，对两者进展分析。展分析。如：弹、塑性地基上的梁、板和箱基计算实如：弹、塑性地基上的梁、板和箱基计算实际，都是以该方法为根底分析的。际，都是以该方法为根底分析的。该方法的特点：该方法的特点：比第一阶段先进；比第一阶段先进；对根底的内力和变形分析偏大，偏于保守。对根底的内力和变形分析偏大，偏于保守。开场全面思索上部构造根底地基共同任务阶段开场全面思索上部构造根底地基共同任务阶段四、高层根底设计中运用共同作用实际的四、高层根底设计中运用共同作用实际的 意义意义有效利用上部构造的刚度，使根底的构造尺寸大有效利用上部构造的刚度，使根底的构造尺寸大大减小。大减小。如：假设把上部构造与根底作为一个整体思索，如：假设把上部构造与根底作为一个整体思索，可以减小箱形根底的高度；假设上部构造为剪力可以减小箱形根底的高度；假设上部构造为剪力墙体系，可以把箱基改为筏基。墙体系，可以把箱基改为筏基。对主楼和裙房分别采用不同方式的根底，在某些对主楼和裙房分别采用不同方式的根底，在某些条件下可以使主楼和裙房的根底和上部构造衔接条件下可以使主楼和裙房的根底和上部构造衔接成一个整体即不设置沉降缝，更好的满足建成一个整体即不设置沉降缝，更好的满足建筑功能要求。筑功能要求。采用共同作用实际合理设计地基与根底，假设以采用共同作用实际合理设计地基与根底，假设以变形控制设计，可以减少根底内力与沉降，降低变形控制设计，可以减少根底内力与沉降，降低造价。造价。法兰克福展览会大楼根底法兰克福展览会大楼根底简介。简介。该大楼为筒中筒构造，该大楼为筒中筒构造，56层高层高256米。采用桩筏根底，米。采用桩筏根底，桩属于摩擦桩。厚筏埋深桩属于摩擦桩。厚筏埋深为为14米，三层地下室。思米，三层地下室。思索桩、土共同分担荷载，索桩、土共同分担荷载，筏板地基土承当筏板地基土承当67的荷的荷载，桩基承当载，桩基承当33。内环。内环16根桩长度为根桩长度为34.9米，外米，外环边桩环边桩20根长度为根长度为30.9米，米，角桩角桩28根长度为根长度为26.9米。米。目的是减小筏基底弯矩。目的是减小筏基底弯矩。
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