对筏形桩基零应力区范围的计算

对筏形桩基零应力区范围的计算

说明:某塔楼(1#楼)高200米,高宽比10,基础为筏形桩基

1． 按新高规12.1.7，对在重力荷载与水平荷载或多遇水平地震标准值共同作用下，高宽比大于4 的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区，对罕遇地震下没有说明。

2． 抗倾覆的计算点假设位于基础最外排桩上。按有关资料，对于重心与基础形心基本重合的建筑，当抗倾覆力矩与倾覆力矩的比例大于3时，基础就不存在零应力区。

3． 对于本工程，查SATWE输出信息：

各层 Y 方向的作用力(CQC)

Floor : 层号

Tower : 塔号

Fy : Y 向地震作用下结构的地震反应力

Vy : Y 向地震作用下结构的楼层剪力

My : Y 向地震作用下结构的弯矩

Static Fy: 静力法 Y 向的地震力

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Floor Tower Fy Vy (分塔剪重比) (整层剪重比) My

(kN) (kN) (kN-m)

(注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构)

4 1 184.10 19209.55( 2.04%) ( 1.43%) 1695135.38

2 103.37 177141.73

2010.85( 0.37%)

3 1 125.67 9683.50( 1.00%) ( 1.39%) 873840.81

2 69.85 11645.63( 2.09%) 1053104.75

2 1 423.50 21596.99( 1.27%) ( 1.27%) 1997221.62

1 1 48.44 21627.54( 1.23%) ( 1.23%) 2061810.00

4． 从上述信息中，可知小震下倾覆弯矩标准值Mov约为2000000KN。

5． 现在直接使用1#楼基础本身的宽度来计算抗倾覆弯矩Mr：

1） 基础宽度B=20.4m

2） 对大楼自身重量，由于模型中其大楼自重包含纯地下室自重，须减去纯地下室自重。

7 1 10.825 -0.205 26.450 1676.8 97.2

2 55.535 -0.277 26.450 946.1 53.8

6 1 10.825 -0.205 23.250 1676.8 97.2

2 55.535 -0.277 23.250 946.1 53.8

5 1 10.861 -1.229 20.050 3215.8 127.3

2 56.794 -1.472 20.050 1774.7 64.4

4 1 10.880 -2.621 15.600 2453.1 160.2

2 55.018 -2.677 15.600 1368.0 91.2

3 1 10.881 -7.021 10.950 2677.4 293.1

2 55.657 -6.993 10.950 1487.6 162.3

2 1 21.960 -0.977 7.600 16407.2 973.7

1 1 25.692 -2.832 3.600 5197.0 775.4

活载产生的总质量 (t): 10954.121

恒载产生的总质量 (t): 165448.562

结构的总质量 (t): 176402.688

恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载

结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量

活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg)

重力荷载代表值为：165448.562+0.5x10954.121=170925(T)

1#

楼

建

筑

重

力

荷

载

代

表

值

为

：

170925-5197-16407-1487-2677-1368-2453-1774-3215+（1676+946）x5+9965(承台重量)=149457+9965=159422 (T)

3） 所以，对基础边缘的抗倾覆弯矩Mr为：1594220x20.4/2 =16261044KN.m

6． 小震下的Y向倾覆弯矩Mov为2000000，抗倾覆弯矩Mr为16261044，其比值为8.1>3，所以基底不存在零应力区。

7． 大震下的Y向倾覆弯矩Mov为2000000x4.3=8600000 。抗倾覆弯矩Mr为16261044，其比值为1.9，此时零应力区为29%。

8． 由上面计算可得，如果不考虑桩基础的抗拔以及纯下室的有利影响时，基础底面为29%零应力区。

9． 当零应力区为29%时，基底反力三角形边长为14m，由于已知建筑重力荷载代表值为1594220KN，所以边桩反力为：1594220x2/14x2.4(桩间距)=227745x2.4=546589KN，按边桩数量为50根考虑，其单桩反力标准值为10930K。

10． 地下室桩基抗拔力假设为900KN，桩根数按300根算，其产生的抗倾覆弯矩为：900*300*20.4/2=2754000KN。此时，总的抗倾覆弯矩Mr为16261044+2754000=19015044KN，Mr/Mov=2.2，此时零应力区为18%。

11． 当零应力区为18%时，基底反力三角形边长为16m，由于已知建筑重力荷载代表值为1594220KN，所以边桩反力为：1594220x2/16x2.4(桩间距)=199277x2.4=478266KN，按边桩数量为50根考虑，其单桩反力标准值为9565KN。