软粘土地区超高层建筑沉降变形的时变性研究

地基基础沉降变形包括初始沉降、固结沉降和次固结沉降。本文从地基基础沉降变形的机理出发,考虑材料的时变性、荷载的时变性和结构的时变性,对软粘土地区的地基基础沉降变形的时变性规律进行分析,并结合已有关于地基基础沉降预测模型的研究成果,针对现有模型的不足之处进行改进,从而提出了一种新的适用于软粘土地区超高层建筑沉降变形的时变性模型。通过实际工程算例的数值模拟计算,验证了该时变性模型的合理性。这种软粘土地区超高层建筑沉降变形的时变性模型的提出,对研究上部结构-基础-地基共同作用的时间效应具有重要意义。

软黏土地区超高层建筑共同作用体系时变沉降分析及监测

在进行软黏土地区超高层建筑共同作用体系时变性能分析与设计时，地基基础沉降变形的时变性分析至关重要。从地基基础沉降变形的机理出发，考虑材料、结构及荷栽的时变性，对软黏土地区的地基基础沉降变形的时变性规律进行分析，并简要阐述了共同作用时变效应分析方法的基本原理和应用步骤。另外，以上海中心大厦为例，采用数值计算方法及分步加载形式，分析其时变沉降，并与监测数据进行对比，验证了计算结果的合理性及准确性。结果表明，结构封顶时沉降量约占最终沉降量的65％左右；竣工后3年，沉降量占最终沉降量的95％以上；竣工后10～15年，沉降才基本稳定；最终最大差异沉降达30～40mm；并将时变沉降等效为桩土弹簧刚度，其可用于地基-基础-上部结构共同作用分析，从而验证了共同作用时变效应分析方法的实际操作性。

超高层建筑桩筏基础中桩顶反力时变效应分析

超高层建筑地基-基础-上部结构共同作用体系中,材料、结构及荷载均具有时变性。随着超高层建筑的大量兴建及共同作用研究的不断深入,考虑时间效应的共同作用研究逐渐受到学术界及工程界的重视,并逐步应用到工程实践中。基于地基沉降及上部结构的时变性规律,以时间切片的方法综合考虑时变作用的耦合效应,分析得到超高层建筑共同作用结构系统中桩顶反力的分布及变化情况,同时对水浮力的取值问题进行了讨论。分析结果表明,桩筏基础是弹性体,并验证了变刚度调平设计的正确性与合理性;同时,对于软土地区超高层建筑,地下水浮力不可忽略。

地基沉降预测模型研究综述

地基沉降包括初始沉降、固结沉降和次固结沉降。对于软黏土地区,地基固结沉降和次固结沉降占很大比例。目前,计算沉降量与时间关系的方法主要有两大类。第一类为依据固结理论并结合各种土本构模型计算沉降量的有限元法;第二类为根据实测资料推算沉降量与时间关系的预测方法。综述已有的各种地基沉降预测模型,将其分为六大类,同时分析其各自的优缺点,并提出将地基沉降预测模型应用于高层建筑地基基础设计的概念,这对于研究上部结构-基础-地基共同作用的时间效应具有重要意义。

软黏土地基沉降的时变效应对超高层建筑结构内力的影响

软黏土地基沉降具有时变性,其规律被广泛认知。随着超高层建筑的大量兴建,工程师对超高层建筑与地基基础共同作用问题越来越重视。从地基沉降的时变性出发,综合考虑地基沉降的时变效应与地基-基础-上部结构共同作用的耦合问题,以时间切片的形式进行共同作用分析,提出了考虑地基沉降时变效应的共同作用计算方法,经初步分析得到地基沉降的时变效应对超高层建筑结构关键构件内力的影响。对软土地基上高500 m的超高层结构的分析结果表明,地基沉降的时变效应对上部结构的影响仅限于中低层区;其对巨柱、核心筒轴力的影响较小,轴力最大增、减幅值仅约为5%,在工程实践中可以忽略不计;但其对伸臂构件的影响较大,尤其是斜腹杆最为明显,其内力最大增幅可达200%,在工程实践中应给予重视。

弹性地基梁有限元法在基坑支护结构中的应用

在基坑支护结构设计中,应用较多的是极限平衡法和弹性地基梁法。极限平衡法基于极限平衡理论,不考虑支护结构与土的共同作用,不能计算支护结构的变形;而弹性地基梁法考虑支护结构与土的变形协调,对于柔性支护结构,其更加符合实际情况,在同等条件下具有更好的经济效益。根据弹性地基梁的计算原理和方法,应用有限元法中的加权余量法和杆系有限元法对其进行求解,并与数值模拟计算结果进行对比分析,验证了弹性地基梁法的实用性和局限性。

超高层建筑桩筏基础筏板弯矩时变效应分析

在超高层建筑结构与地基基础共同作用过程中,材料、结构及荷载均是时变的。结合工程实例,从地基沉降的时变性规律及上部结构的时变性规律出发,采用以时间切片的形式考虑时变效应的分析方法,通过PLAXIS和ETABS软件分析超高层建筑地基-基础-上部结构共同作用体系的时变性对桩筏基础筏板弯矩的影响。分析结果表明,对于高500m以上的超高层建筑,这种影响在工程允许范围之内,即传统计算方法的一次加载分析就能满足筏板弯矩的计算精度要求。

超高层建筑共同分析中时变耦合对结构周期的影响

超高层建筑共同作用系统的时变作用是相互耦合的,其计算是一个相互迭代,直至收敛的复杂过程。该问题主要涉及三部分内容,即地基基础沉降变形的时变性规律、上部结构的时变性规律和共同作用理论。另一方面,结构自振周期作为超高层建筑结构分析与设计的重要基本参数,其值不宜过短,也不宜过长,且需严格控制前三阶振型周期的比例。从地基沉降的时变性规律及上部结构的时变性规律出发,以时间切片的形式进行共同作用分析,综合考虑时变作用的耦合效应,采用共同作用时变效应分析方法,初步分析得到超高层建筑共同作用系统的时变性对结构周期的影响。分析结果表明：超高层建筑共同作用系统的时变性对结构前两阶振型的周期影响较大,与传统计算方法相比,周期会拉长1.25~1.4倍,这对于风、地震等水平荷载的影响较大,在工程实践中应引起重视。