高層建筑與群樁基礎(chǔ)非線性共同作用

前言

第一章　引論

第二章　樁土非線性共同作用分析中的地基模型

第三章　單樁非線性工作性關(guān)有限層——有限元數(shù)值模擬方法

第四章　高層建筑群樁和土和承臺結(jié)構(gòu)非線性共同作用的數(shù)值分析（半解析數(shù)值法II）

第五章　復合樁基工作性狀的試驗分析與簡化數(shù)值模擬（半解析數(shù)值法II）

第六章　按單樁極限承載力設(shè)計復合樁基的新方法及其工程應(yīng)用

第七章　復合樁基承臺下土的極限承載力提高值理論解與應(yīng)用

第八章　復合樁基支承剛度分布的人為調(diào)節(jié)及其在工程優(yōu)化上的應(yīng)用前景

第九章　結(jié)論與展望2100433B

本書對高層建筑與群樁基礎(chǔ)非線性共同作用這一復雜課題從理論到實踐進行了系統(tǒng)深入的探討。主要內(nèi)容涉及首次將剪切移法推廣到塑性階段，創(chuàng)立樁周土非線性模型。提出點源問題近似積分的等積變換法；將廣義剪切位移法與有限層元法和有限元法相結(jié)合，建立單樁與承臺和土體相互作用分析的半解析數(shù)值法；建立群樁與承臺和土體共同作用的半解析數(shù)值法；建立簡化的復合樁半解析數(shù)值法；建立了按單樁極限承載力設(shè)計復合樁基的新方法；以極限承載力理論和土地繞樁滑動極限阻力理論為基礎(chǔ)，首次得到承臺底土體反映樁的遮攔作用的極限承載力提高值的理論解；提出人為調(diào)節(jié)基礎(chǔ)土和樁基的支承剛度分布的方法；對特大樁距首次提出塑性支承樁的概念，并通過施工實例證明了其應(yīng)用的可行性。

內(nèi)容提要

本書系根據(jù)作者多年來的科學成果和工程實踐經(jīng)驗提煉而成，內(nèi)容主要包括

現(xiàn)有帶裙房的高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計特點，帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用

理論（包括地下連續(xù)墻作為承重墻參與共同作用、逆作法的共同作用和基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)

計理論）以及帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用規(guī)律。本書并以工程實例闡

明帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論對設(shè)置后澆縫選擇優(yōu)化澆注時間以

及指導不設(shè)后澆縫的設(shè)計的合理性和可行性。提出在軟土地區(qū)帶裙房的高層建筑

的地基礎(chǔ)的設(shè)計建議，論述不設(shè)縫的充分可能性，提出運用綜合分析樁基沉降計算

方法確定差異沉降，有規(guī)可循，并能根據(jù)具體情況對帶裙房高層建筑的地基基礎(chǔ)進

行優(yōu)化設(shè)計。

本書可供從事土木工程設(shè)計和施的技術(shù)人員以及大專院校有關(guān)專業(yè)的教師和

科研人員參考。

目 錄

前 言

第一章緒論

1.1高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用的概念

1.2高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論發(fā)展概況

1.3高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用分析的主要成果

1.4連續(xù)墻作為承重結(jié)構(gòu)的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用的研究

1.5帶裙房高層建筑的特點

1.6有關(guān)規(guī)范對設(shè)置沉降縫的規(guī)定

1.6.1我國規(guī)范對設(shè)置沉降縫的規(guī)定

1.6.2國外規(guī)范對設(shè)置沉降縫的規(guī)定

第二章現(xiàn)有帶裙房的高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計特點

2.1概述

2.2現(xiàn)有高層建筑的主樓和裙房基礎(chǔ)設(shè)計特點

2.2.1設(shè)置沉降縫

2.2.2采用整體基礎(chǔ)

2.2.3主樓和裙房采用不同基礎(chǔ)形式的聯(lián)合設(shè)計

2.2.3.1箱基與基礎(chǔ)梁的聯(lián)合設(shè)計

2.2.3.2樁箱基礎(chǔ)與獨立柱基礎(chǔ)的聯(lián)合設(shè)計

2.2.3.3樁箱基礎(chǔ)與筏基的聯(lián)合設(shè)計

2.2.4主樓和裙房基礎(chǔ)的連接采用鉸接形式

2.3主樓和裙房之間不設(shè)縫的共同點

第三章帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論

3.1概述

3.2子結(jié)構(gòu)法

3.3子結(jié)構(gòu)法在帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用分析中的應(yīng)用

3.3.1主樓結(jié)構(gòu)剛度的凝聚

3.3.2裙房結(jié)構(gòu)剛度的凝聚

3.3.3地基與基礎(chǔ)的耦合

3.3.4帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用分析的基本方程

3.4帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用分析的實現(xiàn)

3.4.1上部結(jié)構(gòu)的分析

3.4.2基礎(chǔ)的分析

3.4.2.1厚板的分析

3.4.2.2條形基礎(chǔ)的分析

3.5樁（或地下連續(xù)墻－樁）－土地基共同作用的分析

3.5.1樁－土地基共同作用的分析

3.5.1.1單樁的沉降分析

3.5.1.2樁－樁相互作用的分析

3.5.1.3樁－土相互作用的分析

3.5.1.4土－樁相互作用的分析

3.5.1.5土－土單元相互作用的分析

3.5.1.6考慮樁－土滑移非線性的單樁分析

3.5.1.7帶剛性承臺的群樁沉降分析

3.5.1.8非耦合迭代法

3.5.1.9主樓與裙房設(shè)縫與不設(shè)縫影響的算例分析

3.5.2地下連續(xù)墻－樁－土共同作用分析

3.5.2.1單樁的沉降分析

3.5.2.2樁－樁相互作用的分析

3.5.2.3單墻的沉降分析

3.5.2.4墻－墻相互作用的分析

3.5.2.5墻－樁相互作用的分析

3.5.2.6樁－墻相互作用的分析

3.5.2.7墻－土相互作用的分析

3.5.2.8土－土相互作用的分析

3.5.2.9相互作用柔度系數(shù)的修正

3.5.2.10墻樁土體系支撐剛度矩陣的建立

3.6帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論在逆作法設(shè)計與施工中的應(yīng)用

3.7帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用（包括地下連續(xù)墻）分析程序的編制

第四章 采用樁基礎(chǔ)的帶裙房高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用規(guī)律

4.1概述

4.2結(jié)構(gòu)模型

4.3影響差異沉降的因素

4.4主樓和裙房之間設(shè)縫與不設(shè)縫的比較

4.5裙房面積大小的影響

4.5.1主樓和裙房之間不設(shè)縫

4.5.2主樓和裙房之間設(shè)縫

4.6主樓和裙房地基對荷載分擔的特點

4.7基礎(chǔ)底板厚度的影響

4.8主樓和裙房之間的結(jié)合部位的變形特征

4.9樁長的影響

4.9.1主樓和裙房之間不設(shè)縫

4.9.2主樓和裙房之間設(shè)縫

4.10地基模量的影響

第五章 地下連續(xù)墻作承重結(jié)構(gòu)的帶裙房高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用規(guī)律

5.1概述

5.2結(jié)構(gòu)模型

5.3地下連續(xù)墻作為承重結(jié)構(gòu)與樁基礎(chǔ)的比較

5.3.1基礎(chǔ)沉降的比較

5.3.2荷載分擔的比較

5.3.3基礎(chǔ)內(nèi)力的比較

5.4地基模量的影響

5.4.1對墻 樁頂反力的影響

5.4.2對荷載分擔比的影響

5.4.3對底板彎矩的影響

5.5基礎(chǔ)底板厚度的影響

5.5.1對墻 樁頂反力的影響

5.5.2對荷載分擔比的影響

5.6地下連續(xù)墻深度的影響

5.6.1對沉降、差異沉降的影響

5.6.2對墻 樁頂反力的影響

5.6.3對荷載分擔比的影響

5.6.4對底板彎矩的影響

5.7樁長的影響

5.7.1對墻 樁頂反力的影響

5.7.2對荷載分擔比的影響

5.8地下連續(xù)墻作為承重結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性

第六章帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用的優(yōu)化設(shè)計理論

6.1概述

6.1.1高層建筑基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計理論和實踐意義

6.1.2高層建筑基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計理論的研究現(xiàn)狀

6.1.3帶裙房的高層建筑基礎(chǔ)的優(yōu)化方向

6.2帶裙房的高層建筑基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計理論

6.2.1優(yōu)化設(shè)計研究內(nèi)容

6.2.2優(yōu)化設(shè)計研究原則

6.2.3優(yōu)化設(shè)計計算方案

6.2.4非等樁長與非等樁徑的樁基沉降計算

6.3樁箱（筏）基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型

6.3.1設(shè)計變量

6.3.2目標函數(shù)

6.3.3約束條件

6.4樁箱（筏）基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計計算的簡便方法――解析法

6.4.1樁箱（筏）基礎(chǔ)的相對剛度計算

6.4.2樁箱（筏）基礎(chǔ)的沉降計算

6.4.3優(yōu)化計算的數(shù)學模型

6.4.4優(yōu)化計算方法

6.4.5計算實例及計算結(jié)果分析

6.4.6樁箱（筏）基礎(chǔ)的相對剛度計算問題的討論

6.5樁箱（筏）基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計的系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)法

6.5.1系統(tǒng)分析模型

6.5.2樁箱（筏）基礎(chǔ)的離散變量優(yōu)化設(shè)計

6.5.3系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)法計算過程

6.6樁箱（筏）基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計的準則法――沉降比法

6.6.1樁箱（筏）基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計的準則

6.6.2沉降比法計算過程

6.7基于疏樁原理的樁基拓撲優(yōu)化

6.7.1疏樁原理與樁基拓撲優(yōu)化

6.7.2樁箱（筏）樁基拓撲優(yōu)化計算過程

第七章帶裙房的高層建筑與地基基礎(chǔ)共同作用理論的工程應(yīng)用

7.1概述

7.2工程實例一――勝康廖氏大廈

7.2.1工程概況

7.2.2地質(zhì)條件

7.2.3現(xiàn)場沉降觀測點布置及實測結(jié)果

7.2.4計算參數(shù)

7.2.5計算結(jié)果

7.2.6優(yōu)化設(shè)計

7.3工程實例二一――三角地廣場

7.3.1工程概況

7.3.2地質(zhì)條件

7.3.3現(xiàn)場沉降觀測點布置及實測結(jié)果

7.3.4計算分析

7.4工程實例三――南開大廈

7.4.1工程概況

7.4.2地質(zhì)條件

7.4.3現(xiàn)場沉降觀測點布置及實測結(jié)果

7.4.4計算分析

7.5工程實例四――中山廣場

7.5.1工程概況

7.5.2地質(zhì)條件

7.5.3現(xiàn)場沉降觀測點布置、實測結(jié)果和分析

7.5.3.1主樓實測沉降結(jié)果與分析

7.5.3.2主樓沉降預測和實測結(jié)果的比較

7.5.3.3后澆帶的沉降或隆起結(jié)果與分析

7.5.3.4裙房實測沉降（或隆起）結(jié)果與分析

7.5.3.5主樓和裙房以及后澆帶的實測結(jié)果與分析

7.5.4結(jié)論

7.6工程實例五―― 世界金融大廈

7.6.1工程概況。

7.6.2原設(shè)計方案與修改后方案

7.6.3現(xiàn)場沉降觀測結(jié)果

7.7建議與討論

第八章軟土地區(qū)帶裙房的高層建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計建議

8.1概述

8.2上海地區(qū)的工程地質(zhì)概況

8.3設(shè)置沉降縫的利弊

8.4上海地區(qū)主樓和裙房間不設(shè)縫的充分可能性

8.4.1充分發(fā)揮樁基的優(yōu)越性

8.4.2運用綜合分析樁基沉降計算方法確定差異沉降值

8.4.3優(yōu)化選擇主樓和裙房的樁箱（筏）基礎(chǔ)

8.5主樓和裙房之間不設(shè)縫的一般措施

后記

參考文獻

目 錄

緒論

第一部分 高層建筑箱形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)與地基的共同作用

第一章 地基模型及其參數(shù)的確定

1－1地基的柔度矩陣和剛度矩陣

1－2線性彈性地基模型

1－3非線性彈性地基模型

1－4彈塑性地基模型

1－5地基模型參數(shù)的確定

第二章 共同作用的分析方法

2－1子結(jié)構(gòu)分析方法的原理

2－2線彈性地基模型的共同作用分析

2－3非線性地基模型的共同作用分析

2－4彈塑性地基模型的共同作用分析

2－5絕對剛性基礎(chǔ)的共同作用分析

2－6高層建筑與箱形基礎(chǔ)共同作用的近似分析法

第三章 高層建筑箱（筏）基礎(chǔ)與地基共同作用的實測研究

3－1高層建筑的箱形基礎(chǔ)

3－2高層建筑片筏基礎(chǔ)

第四章 高層建筑箱形基礎(chǔ)與地基共同作用分析計算實例

4－1上海粉砂土地基（彈塑性模型）與高層建筑箱形基礎(chǔ)的共同作用簡化分析

4－2平面框架結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)共同作用的計算實例

4－3考慮填充墻的高層平面框架結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的共同作用分析

4－4多層空間框架片筏基礎(chǔ)與地基的共同作用分析

4－5高層三維框架結(jié)構(gòu)箱形基礎(chǔ)與非線性地基的共同作用分析

4－6空間框架結(jié)構(gòu)－厚筏－地基共同作用分析

4－7高層空間剪力墻箱形基礎(chǔ)與彈性地基的共同作用分析

4－8高層空間剪力墻箱形基礎(chǔ)與彈塑性地基的共同作用分析

4－9帶裙房高層建筑與地基基礎(chǔ)的共同作用分析

第五章 高層建筑箱（筏）基礎(chǔ)與地基共同作用的機理分析和設(shè)計建議

5－1高層建筑箱（筏）基礎(chǔ)與地基共同作用的機理分析

5－2設(shè)計建議

第二部分 高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)與地基的共同作用

第六章 高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)的現(xiàn)場實測研究

6－1框筒結(jié)構(gòu)與超長樁厚筏基礎(chǔ)的現(xiàn)場實測研究

6－2剪力墻結(jié)構(gòu)與超長樁箱基礎(chǔ)的現(xiàn)場實測研究

6－3框剪結(jié)構(gòu)樁箱基礎(chǔ)的現(xiàn)場實測研究

6－4高層建筑短樁箱基礎(chǔ)的現(xiàn)場實測研究

6－5其他樁筏基礎(chǔ)現(xiàn)場實測研究

第七章 高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)沉降計算理論

7－1高層建筑樁箱與樁筏基礎(chǔ)沉降計算的簡易理論法

7－2高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)沉降計算的半經(jīng)驗半理論法

7－3樁箱（筏）基礎(chǔ)的沉降機理分析

第八章 高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)與地基共同作用的分析方法

8－1筏板與樁土共同作用的筏板分析模式

8－2樁土共同作用分析模式

8－3豎向荷載下群樁與土的共同作用分析

8－4高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)與地基的共同作用分析

第九章 高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)與地基共同作用分析實例

9－1樁－厚筏基礎(chǔ)共同作用分析

9－2高層建筑樁筏基礎(chǔ)與地基的共同作用分析

9－3空間剪力墻結(jié)構(gòu)樁厚筏基礎(chǔ)與地基的共同作用

9－4筒體結(jié)構(gòu)樁筏基礎(chǔ)與地基共同作用分析

9－5樁筏基礎(chǔ)相對剛度及筏板厚度的確定

9－6帶裙房高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)的整體設(shè)計

第十章 高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)與地基共同作用的機理分析和設(shè)計建議

10－1高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)與地基共同作用的計算結(jié)果分析

10－2高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)的工作機理和工作性狀

10－3高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)與地基共同作用的設(shè)計建議

附錄

附錄1布西奈斯克解

附錄2水平集中力作用下，半無限體內(nèi)應(yīng)力解

附錄3明特林解

附錄4沉降計算系數(shù)

附錄5樁沉降分析明特林公式的積分

參考文獻

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