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随着高层建筑物和高耸构筑物的增多,建筑设计的多样性带来的结构非对称和基底土层的不均匀性等导致了基础倾斜。大量地采用桩基会提高工程造价,然而筏板和箱型基础的使用却又凸显出倾斜的计算问题。建筑基础规范中提出了对各类建筑倾斜量的要求,但并未给出明确的计算方法,如何准确地计算基础的倾斜成为当前建筑变形验算中急需解决的问题。
本文首先介绍了基础倾斜计算问题在国内外的发展历史和研究现状。分析和总结了“规范法”、“弹性公式法”、“切线模量法”和“协调方程解法”等沉降和倾斜计算方法的模型理论、计算公式以及适用条件和参数取值等问题。
基于以上研究,用数值分析软件Matlab编程,结合Excel进行计算,分析了基础底面积、基础长宽比、地基土层软硬程度、基础埋深以及持力层和软弱下卧层等因素对基础的倾斜影响。分析结果表明:增大基础底面积、减小基础长宽比、增大基础埋深和选择好的持力层都能抵抗倾斜,软弱下卧层的存在易使基础产生较大倾斜。同时还讨论了各种因素影响下四种倾斜计算方法之间的关系。
接下来用以上四种方法对某一工程实例进行倾斜计算,对比实测值,验证了计算方法的准确程度。
最后用有限元软件Adina建模,分析土层的不均匀性对基础倾斜的影响,并与已有的经验计算方法“中心沉降法”进行对比分析,得出用后者计算不均匀土层引起的倾斜是可行的,但所取经验系数偏大。