水浮力作用下建筑基础的优化设计研究

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随着城市的建设和发展,高层建筑物的地下室及地下建筑物不断增多,其抗浮问题也越来越突出。尤其是在滨海地区,由于地下水位高,当结构自重不能抵抗地下水浮力时,地下建筑物的抗浮问题也随之而来。地下建筑物基础的抗浮设计过去较多的采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩等形式来提供抗浮力。但灌注桩与柱子连接,使抗拔桩的间距太大,需很厚的底板才能抵抗地下水浮力产生的弯矩和剪力,因而底板较厚,造价高。近几年来,抗浮锚杆以其施工方便、操作简单、造价低廉得到了大量的应用。目前的地下室底板抗浮设计中,存在计算手段和建模方式不明确的问题,且对各种具体的工程情况应如何最优布置抗浮锚杆也无明确的结论。为此,本文在总结有关抗浮锚杆和筏板基础的大量文献资料及施工现场抗拔试验的基础上,基于共同作用理论和分析方法,采用抗浮锚杆-筏板基础-上部结构整体有限元分析方法对抗浮锚杆的布置方案进行了研究,具体包括以下几方面的内容:1)对抗浮锚杆-筏板基础-上部结构整体共同作用的分析模型和分析方法进行了详细的阐述,为后续研究奠定理论基础。2)提出抗浮锚杆-筏板基础-上部结构共同作用的整体有限元建模方法;就该方法与其他常用的传统和简化建模方法进行详细对比分析,包括内力和位移的比较,说明采用传统方法建模的不足,以及采用本文提出的方法建模的优越性和必要性;并讨论了锚杆刚度的变化对筏板基础的影响程度。3)以自重与水浮力比值为25%、50%和75%三种情况为代表,建立各种不同锚杆布置方案的模型,对比分析各种常用锚杆布置方案的优劣;得出不同的锚杆布置方案对底板内力的影响趋势;并得出各种典型情况下,锚杆的最优布置方案,为今后设计提供参考。
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