JCCAD模块在超高层筏板基础计算中应用.docVIP

JCCAD模块在超高层筏板基础计算中的应用 　　[摘要]：对于一座292米的超高层建筑，持力层为圆砾层，采用平板式筏基，这是一个大胆的尝试。虽说不一定是首创，但在技术上，也是一种挑战。另一方面，相对于桩基，筏基既可以缩短工期，也可以节省造价，在施工和经济两个方面都是首选。为了准确的计算基础的沉降、内力及配筋，本工程采用PKPM软件的JCCAD模块，准确输入地质状况，并建立多个模型进行比对。在基床反力系数的选取上，亦采纳多方面的意见，通过程序自动生成、当地经验值反算、安全系数调整等多次校核，得出较符合实际的沉降值。 　　 　　 [关键词]：基床反力系数，沉降，倾斜，沉降后浇带 　　 [工程简介]： 　　 沈阳茂业中心，位于沈阳市沈河区青年大街与文萃路交界处东南侧，由三栋超高层塔楼和7层高的商业裙房组成。主塔楼，即酒店办公楼为框筒结构，高约292米，分为酒店层、办公层和商业裙楼三部分，层高分别为3.6米，3.8米和4.5米，在26层和46层均设结构加强层；公寓楼为剪力墙结构，高约180米，层高3.25米；住宅楼为框支剪力墙结构，高约160米，层高3米；整个建筑群满铺三层地下室，地下一层层高5.9米、地下二层为4.6米、地下三层为3.9米。全部采用平板式筏基，埋深平均约为16~20m。 　　 下图为上部结构布置图和相应的筏板剖面图、筏板后浇带分布图。 　　 　　 [地质概况]： 　　 按照辽宁有色勘察研究院提供的《沈阳茂业城工程岩土工程勘察报告》所提，地基土主要由第四系全新统、上更新统和中更新统的粘性土、砂类土及碎石类土，及第三系泥岩地层组成。如下表所示： 　　土层 承载力特征值（fak,kPa） 压缩模量（Mpa） 　　杂填土 / / 　　粉质粘土 160 6 　　粗砂 270 8.5 　　圆砾（松散） 380 20 　　圆砾（中密） 600 35 　　粉质粘土 180 6 　　中粗砂 200 12 　　圆砾 650 37 　　泥砾 400 28 　　注：持力层为 ⑧圆砾层 　　 概括的讲：“勘察场地地势平坦，无不良地质作用，场地稳定，适宜建设。”关于⑧层，即本项目的持力层，地质报告中对于该层的描述是“良好的天然地基持力层”，这也正好符合本设计要求。 　　 　　 [设计思路及建立模型]： 　　 考虑到抗冲切、剪切的需要，筏板厚度设计如下：主塔楼，核心筒部位为6.5米，外框柱范围内为4.5米；公寓楼为3.5米；住宅楼为3米；商业裙楼为1米，裙楼抗冲切柱帽高1.8米。 　　 采用JCCAD进行地基和基础的计算，为了能够正确的算出基础的沉降、内力及配筋，首先必须准确的输入地质情况，并形成“.dz”的地质资料文件在建模时予以调用。我们按地质报告逐个勘探点输入后，可通过检查剖面来校核无误后，可开始后续建模工作。 　　 建模是与上部结构结合的。由于该工程采用大底盘平板式筏基，需设置间距约为30m左右的沉降后浇带若干条。所以各幢塔楼在浇筑后浇带前后会产生差异沉降。为了尽可能精确的算出该沉降差，我们暂定主塔楼在40层、公寓楼在35层、住宅搂在30层的时候封闭后浇带。那么，用JCCAD分别计算三栋塔楼在两个阶段先后的沉降值进行比较，可知前后的沉降差。一般经验值控制在20～30mm左右，可断定，封闭沉降后浇带后将不会对结构产生明显影响。另外，考虑到配筋的计算，还将上部三栋塔楼、裙楼及地下室合一，进行整体计算。整体计算也分两种，一种是考虑设置后浇带（JCCAD含这一功能），一种是考虑封闭后浇带后的最后沉降，进行比较。综上，我们拥有包括塔楼、裙楼、地下室及整体共10个模型（本文碍于篇幅，未一一列出），按这样的思路建模后，进入计算阶段。 　　 下图为后浇带分布图： 　　 　　 [基床反力系数的取值]： 　　 JCCAD的计算过程秉承了PKPM的传统，是一个封闭过程。可以知道的是，对于筏基，选择板有限元单元刚度矩阵进行计算，其关键在于某一系数的选取。这个系数就是基床反力系数。基床反力系数（K）数值上等于总面积荷载值（P)与地基平均沉降（S）的比值，即： 　　 　　 其土力学中的意义既是：“单位面积地表面上引起单位下沉所需要施加的力。”根据JCCAD的技术条文说明，地质报告输入正确的话，基床反力系数（下称K值）按自动生成的即可。然而对地基基础设计当地专家论证时，部分专家认为程序自动生成的K值以及根据当地沉降经验值计算的K值可能偏大，应适当减小K值进行偏安全的矫正。本设计进行时，结合专家们的意见，分别进行三次计算，方法如下： 　　 第一次，K值按程序自动生成，在沉降试算这一步骤进行时不进行人工干预（见图1圆圈内）。得出沉降值，最大反力值和配筋值。 　　 第二次，按照沈阳当地经验值反算K值。沈阳