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什么?这个建筑仅仅是基础部分优化,结构整体造价竟然节约了700万!!!

 liuxinyv100 2016-03-19


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导读:

基础设计是整个结构设计的重中之重,不仅关乎安全,也关乎成本,好多情况下设计人员往往根据自己的设计经验直接选取基础的结构形式,而没有进行经济性比选,造成了不必要的浪费。本文将结合实际工程经验为大家阐述基础的选型和布置:



一、如何确定基础形式


基础形式的选取要综合考虑上部结构荷载和地基承载力大小来确定,并结合地勘报告。

一般情况下,可按照如下公式选取:

设定建筑层数n,每层平均重度p,持力层地基承载力特征值fa(可考虑深宽修正)。

(1)若np≤0.3fa,可采用独立基础。

(2)若0.3fa<>

(3)若0.5fa<>

(4)若np>0.8fa可采用桩基或进行地基处理后采用筏板基础。

关于地基承载力特征值修正的计算埋深需注意:

主楼和裙楼一体的结构,对主楼结构地基承载力的深度修正,宜将基础底面以上范围内的荷载,作为基础两侧的超载考虑并将其这算成等效埋深,如下图所示:



二、基础埋深的确定


除岩石地基外,基础埋深不得小于0.5米

箱基和筏基≥1/15H(H为建筑物高度)

桩基或桩筏≥1/18H

具体情况要看地勘提供的地质条件,要注意持力层下面若存在淤泥质土等要进行软弱下卧层的验算。



三、独立基础的设计要点


1、独基形式

锥形独基两个方向的坡度不宜大于1:3,施工方便,,并满足坍落度要求,但施工质量难于保证。

阶梯形独基的每阶高度宜为300~500mm,施工模板相对较多,但施工质量有保障。

2、独立基础的承载力验算

(1)冲切验算

当冲切破坏锥体落在基础底面范围以内时,需验算基础的受冲切承载力;当冲切破坏锥体不能全部落在基础底面以内时,只需验算柱与基础交接处的基础受冲切承载力。

PS:为保证柱下独基双向受力状态,尽量让基础底面的长短边尺寸相同或接近(长短比之比1.5以内)。

(2)剪切验算

对基础底面短板尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础,需验算柱与基础交接处的基础受剪切承载力。

(3)局压验算

当基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时,尚应验算柱下基础顶面的局部受压承载力。

3、根据规范要求和建筑物的具体情况确定是否要进行地基变形验算。

4、最小配筋率0.15%。



三、筏板基础的设计要点


1、基础形式

平板式筏基:适于复杂柱网结构,受力均匀,施工方便,目前在高层和超高层建筑中应用普遍。

梁板式筏基:由地基梁和基础筏板组成,结构刚度大,混凝土用量少,但梁板钢筋布置复杂,施工难度大。由于其在技术经济上的缺陷,近些年已很少采用,一般仅用于柱网布置规则、荷载均匀的某些特定结构中。

2、筏板厚度的取值

筏板厚度与柱网间距,楼层数量关系重大。初步估算时可取50mm每层估算筏板厚度。

设计时当等厚筏板冲切不满足要求时,可以采取增设柱墩或局部加厚的措施。

下图为变厚度筏板与独立基础加防水的异同比较:




四、桩基的设计要点


1、桩数的确定

承载力特征值Ra的确定:Ra可以由地基规范8.5.6条初步估算。

在设计时需要满足:

A、 恒+活 NkRa

B、 恒+活+风 Nk1.2Ra

C、 恒+活+风+地震 Nk1.25*1.2Ra=1.5Ra(抗规4.4.2条)

若弯矩比较小可不必考虑弯矩。

2、桩型的选取

最常用的桩基础类型为预应力混凝土管桩、泥浆护壁灌注桩、旋挖成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩。

(1)预应力混凝土管桩不宜用于有孤石或较多碎石土的土层,也不宜用于持力层岩面倾斜或无强风化岩层的情况,一般主要用于层数不大于30 层的建筑中;

(2)泥浆护壁灌注桩,施工方便,造价低,应用范围最广,但其施工现场泥浆量最多,外运渣土量大,对周边环境影响很大,因此,难以在大城市市中心应用;

(3)旋挖成孔灌注桩对环境影响较小,造价较高,主要用于对环境要求较高的区域,深度不应超过60 米,且要求穿越的土层不能有淤泥等极软土。

(4)人工挖孔桩施工方便快捷,造价较低,人工挖孔桩易发生人生安全事故,不得用于含有淤泥、粉土、砂土的土层,否则很容易塌孔出安全问题。

3、桩径选择原则

(1)对于摩擦为主的桩宜采用较小直径的桩,对于灌注桩不宜小于600mm;

(2)对于以端承为主的桩,当单桩承载力由地基强度控制时应优先考虑扩底灌注桩,当单桩承载力由桩身强度控制时,应选用大直径或者提高混凝土强度等级。

4、桩的布置原则

为了使桩基中各桩受力比较均匀,布置时应尽可能使上部荷载中心与桩群的横截面形心重合或接近。



五、典型的优化案例


1、安徽省六安市某住宅小区-基础优化


人防部分基础平面布置图

【案例分析】

本工程设置一层地下室,层高4.5m,地下室建筑面积为4万平方米。局部人防区域,抗力级别为常6级。原设计筏板厚度为500mm,柱墩种类为8种,且配筋偏大。经博牛优化后,筏板厚度取为400mm,柱墩种类减为4种,且配筋进行优化。

仅人防区域,基础节省结构造价122万元。非人防区域,节省结构造价324万元。

此工程仅基础部分优化后,合计节省结构造价约:446万元!

【透过现象看本质】

该项目基本还算常规,但原设计的浪费令人咋舌,究其原因,或出于工期紧张,或出于设计人员的过保守心态,或出于软件的不当应用,基础计算推进采用YJK软件。

2、合肥市某大型商业广场——基础优化


优化前桩基平面布置图



优化后桩基平面布置图



优化前基础平面布置图



优化后基础平面布置图

【案例分析】

该项目位于安徽省合肥市,总建筑面积约26.5万平方米,地上一栋超高层约162米,两栋高层,1栋附属裙房,3层地下室,抗浮设计水位为室外地坪下1m,地下室建筑面积约7.8万平方米。

原设计地下室抗浮采用抗拔桩,超高层下采用人工挖孔桩+筏板,核心筒下筏板厚度2800mm;两栋高层基础采用CFG桩+筏板,核心筒下筏板厚度为2200mm;其余部分采用厚筏板。经过仔细对比计算,优化后:抗浮设计由原来的抗拔桩改为抗拔锚杆,超高层下筒体筏板厚度可做到2600mm,将其余部分的厚筏板改为柱墩+防水板。

经过测算,基础部分优化后节约结构造价700万元

【透过现象看本质】

在设计的过程中,人们往往习惯性的遵循以往的设计经验而不去加以多方案比选从而得出既经济又安全的设计方案。

【联系方式】



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