高层建筑基础分析与设计 土与结构物共同作用的理论与应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 高层建筑中基础工程的地位 1

1.2 高层建筑基础工程概况 2

1.3 土与结构物共同作用的概念 18

1.3.1 上部结构的刚度对基础受力状况的影响 19

1.3.2 基础刚度对基底反力分布的影响 20

1.3.3 地基条件对基础受力状况的影响 21

1.3.4 上部结构与基础和地基共同作用的概念 22

1.4 高层建筑基础设计方法的进展 22

1.4.1 高层建筑基础分析与设计方法的发展过程 22

1.4.2 高层建筑基础设计中应用共同作用理论的意义 24

第2章 地基的计算模型和刚度矩阵 26

2.1 地基的柔度矩阵和刚度矩阵 26

2.2 文克尔模型 27

2.3 双参数和三参数模型--文克尔模型的改进 28

2.3.1 费洛年柯--鲍罗基契模型 29

2.3.2 海滕尼模型 29

2.3.3 巴斯捷纳克模型 29

2.3.4 符拉索夫模型 29

2.3.5 利夫金模型--广义文克尔模型 30

2.4 弹性半空间模型 32

2.4.1 均匀各向同性弹性半空间模型 32

2.4.2 不均匀各向同性弹性半空间模型 35

2.5 层状横向各向同性弹性半空间模型 36

2.5.1 物理模型和边界条件 37

2.5.2 层元分析 37

2.5.3 整体分析 44

2.6 有限压缩层地基模型 45

2.7.1 利用有效应力原理的简化分析 46

2.7.2 利用比奥固结理论的数值分析 46

2.7 考虑固结与蠕变过程的地基模型 46

2.7.3 弹性半空间模型 47

2.8 地基模型参数的确定 53

2.8.1 基床系数k的确定 53

2.8.2 地基土泊桑比μ0的确定 56

2.8.3 地基土变形模量E0的确定 57

2.8.4 地基土弹性模量E的确定 57

2.8.5 横向各向同性参数的确定 59

2.9 地基模型的选择和模拟方法的新进展 62

2.9.1 地基模型的选择 62

2.9.2 地基模拟方法的新进展 63

第3章 地基上的梁和多层建筑梁式基础 65

3.1 不考虑共同作用的简化方法 65

3.1.1 静定分析法 65

3.1.2 倒梁法和调整倒梁法 65

3.2.1 文克尔地基上的无限长梁 66

3.2 文克尔地基上的梁 66

3.2.2 文克尔地基上的半无限长梁 68

3.2.3 文克尔地基上的有限长梁 69

3.3 弹性半空间地基上的梁 74

3.3.1 问题的分类 74

3.3.2 弹性半空间上梁的基本方程 75

3.3.3 弹性半空间上梁的级数解法 75

3.3.4 两种特征长度的近似关系 78

3.4 地基上梁的数值方法 79

3.4.1 有限差分法 79

3.4.2 有限单元法 83

3.4.3 链杆法 88

3.4.4 加权残数法 92

3.5 正交格形基础梁计算与设计 96

3.5.1 节点形状分配系数法 97

3.5.2 有限单元法 99

3.5.3 荷载修正 101

3.5.4 条形与正交格形基础梁结构构造与设计 102

第4章 地基上的板和高层建筑筏基 115

4.1 地基上板的基本方程 115

4.1.1 各向同性基础板 116

4.1.2 正交各向异性基础板 118

4.1.3 边界条件 119

4.2 线弹性地基上的无限大板及其广义分析 120

4.2.1 文克尔地基上的无限大板 120

4.2.2 弹性半空间上的无限大和半无限大板 123

4.2.3 线弹性地基上无限大板的广义分析 124

4.3 文克尔地基上的有限大板 130

4.3.1 四边简支的矩形板 130

4.3.2 两对边简支两对边任意的矩形板 131

4.3.3 四边自由的矩形板--伽辽金法 131

4.3.4 刚性圆板和圆环板 133

4.4.2 圆板 137

4.4 弹性半空间地基上的有限大板 137

4.4.1 矩形板 137

4.5 地基上板的数值方法 140

4.5.1 有限差分法 140

4.5.2 有限元法 144

4.5.3 有限条元法 150

4.5.4 样条函数能量法 158

4.5.5 加权残数法 163

4.6 多层及高层建筑筏基 168

4.6.1 筏基的种类与构造要求 168

4.6.2 常用简化方法--刚性板方法 169

4.6.3 柱网下筏基的近似分析--弹性板法 171

4.6.4 筏基的数值方法 177

4.6.5 筏基实例分析 182

5.1.1 箱形基础的补偿性及其利用 187

5.1 箱形基础分析与设计的特殊问题 187

第5章 高层建筑箱形基础 187

5.1.2 基坑开挖后土中的应力与应变状态 189

5.1.3 开挖回弹与再压缩问题 198

5.2 地基计算 200

5.2.1 地基强度验算 200

5.2.2 地基稳定性验算 201

5.2.3 地基变形计算 204

5.3 基底反力分析 214

5.3.1 按地基上的板或梁分析 214

5.3.2 弹性解答的塑性修正 214

5.3.3 实测反力系数法 216

5.4 箱形基础内力分析 219

5.4.1 箱形基础弯曲内力计算 219

5.4.2 箱形基础墙体截面剪力计算 226

5.4.3 箱形基础整体刚度的保证措施 228

5.5.1 顶板和底板强度计算 229

5.4.4 箱形基础刚度的合理估价 229

5.5 箱形基础构件计算与设计 229

5.5.2 墙身强度计算 231

5.5.3 构件与连接构造 233

5.6 箱形基础工程实例与分析 234

5.6.1 软土地区典型工程实例分析 234

5.6.2 天然地基与补偿性的利用 239

5.6.3 地基处理在高层建筑箱形基础工程中的应用 244

5.6.4 减轻自重与扩大基底面积的联合应用 247

5.6.5 低墙率箱形基础的平面刚架分析法 249

5.6.6 人工减少偏心距的措施 251

5.6.7 大开间箱式底板的应用 252

第6章 地基与基础共同作用的非线性分析 254

6.1 土与基础接触的非线性问题 254

6.1.1 法向接触的非线性问题 254

6.1.2 切向接触的非线性问题 255

6.2 地基土的非线性弹性模型 257

6.2.1 双线性与多段线性模型 257

6.2.2 E-μ模型(双曲线模型) 257

6.2.3 K-G模型 260

6.2.4 应变软化模型 264

6.2.5 非线性性状的数值模拟方法 265

6.2.6 地基土非线性弹性模型的试验验证 266

6.3 地基土弹塑性模型简介 269

6.3.1 弹塑性模型的一般形式 269

6.3.2 雷德--邓肯模型 270

6.4 钢筋混凝土材料变形性质的非线性特征 273

6.4.1 钢筋与混凝土材料的非线性模型 273

6.4.2 钢筋混凝土受弯构件非线性特征的宏观表现与模拟 279

6.4.3 非线性分析的有限元法简介 281

6.5.1 非线性共同作用分析及其试验验证 285

6.5 地基土与基础结构的非线性对共同作用结果的影响 285

6.4.4 非线性特征模拟的试验验证 285

6.5.2 地基与基础不同非线性组合下共同作用的结果 286

6.5.3 塑性铰与基础结构内力的重分布 288

第7章 高层建筑桩基础 291

7.1 高层建筑桩基础的基本型式 291

7.1.1 高层建筑桩基础的作用特点 291

7.1.2 桩基础的基本型式 291

7.2 高层建筑适用桩型的选择 300

7.2.1 桩型选择的原则 301

7.2.2 常用桩型 302

7.3 单桩在竖向荷载作用下的工作性状 319

7.3.1 单桩的荷载传递 319

7.3.2 单桩的轴向刚度 335

7.3.3 桩的破坏模式 337

7.3.4 单桩承载性能的几个特殊问题 338

7.4 单桩竖向承载力的确定 339

7.4.1 按桩身结构强度确定单桩竖向承载力 340

7.4.2 按土的强度与变形确定单桩竖向承载力 342

7.5 群桩在竖向荷载作用下的工作性状分析与计算 354

7.5.1 群桩的荷载传递特性 355

7.5.2 群桩的变形特性 358

7.5.3 群桩的竖向承载力计算 359

7.5.4 群桩的沉降计算 361

7.6 承台结构与桩和土的共同作用分析 363

7.6.1 桩与土和承台结构共同作用的基本方程 364

7.6.2 桩土支承体系柔度矩阵的建立 366

7.6.3 共同作用的简化分析方法 371

7.6.4 非线性共同作用的简化分析方法 375

7.6.5 桩与承台的荷载分担问题 377

7.7 桩基在水平向荷载作用下工作性状的分析与计算 381

7.7.1 单桩在水平荷载作用下的工作性状 381

7.7.2 单桩在水平荷载作用下的分析与计算 382

7.7.3 群桩在水平荷载作用下的分析与计算 393

7.8 桩基础设计的几个问题 403

7.8.1 高层建筑桩基础设计的内容与步骤 403

7.8.2 桩基选型问题综述 403

7.8.3 桩筏与桩箱基础底板的抗剪计算问题 405

第8章 高层建筑上部结构与基础和地基的共同作用 408

8.1 上部结构与基础和地基共同作用整体分析的概念 408

8.2 上部结构与基础和地基共同作用分析的子结构法 410

8.2.1 刚度矩阵和荷载向量向边界节点的凝聚 410

8.2.2 共同作用分析的子结构法 412

8.2.3 地基采用非线性模型时的共同作用分析方法 414

8.2.4 刚性基础基底反力和整体倾斜的非线性分析 416

8.3 高层框架结构与基础和地基的共同作用 418

8.3.1 共同作用的有限单元法与机理分析 418

8.3.2 共同作用分析的连续化加权残数法 425

8.3.3 共同作用的全时过程分析 430

8.4 高层框架填充墙结构与基础和地基的共同作用 435

8.4.1 框架内填充墙的工作状态 435

8.4.2 填充墙体的裂缝单元及其位移模式 435

8.4.3 共同作用分析的若干结果 437

8.5 高层空间墙板结构与基础和地基的共同作用 439

8.5.1 高层空间结构的多重子结构分解与重组 439

8.5.2 竖向荷载作用下的共同作用分析 440

8.5.3 水平荷载作用下的共同作用分析 451

8.5.4 箱基底板整体挠曲应力简化计算 456

8.6 带裙房的高层空间框架结构与筏基和地基的共同作用 460

8.6.1 共同作用分析的模式和方法 460

8.6.2 共同作用机理分析 464

8.7 高层建筑上部结构与桩筏和桩箱基础的共同作用 466

8.7.1 共同作用的基本方程和性状分析 467

8.7.2 工程实例的共同作用分析 471

8.7.3 刚性结构与土和桩非线性共同作用的简化分析方法 476

第9章 高层建筑基础设计中的特殊问题 490

9.1 高层建筑基础抗震设计中的几个问题 490

9.1.1 地基基础抗震设计的一般要求简介 490

9.1.2 液化土地基消除液化影响的范围 491

9.1.3 液化土中桩基工作性状和嵌固深度 496

9.2 高层建筑基础的组合抗风载体系 499

9.2.1 超高层建筑基础抗风载设计的地位 499

9.2.2 超高层建筑基础的组合抗风载体系 500

9.3 主楼与裙房基础的联合设计 503

9.3.1 沉降缝的应用 503

9.3.2 主楼与裙房基础的联合设计 504

9.3.3 后浇施工缝的设计 511

9.4 地下连续墙的合理利用 512

9.4.1 兼作地下室外墙的地下连续墙与逆作法施工 512

9.4.2 地下连续墙同时承受竖向与水平向荷载的计算分析 514

9.5.1 基础结构温度裂缝的种类和危害 517

9.5 基础结构大体积混凝土温度裂缝的预防和计算 517

9.5.2 防止温度裂缝出现的措施 518

9.5.3 收缩应力和连续浇筑长度的计算 520

9.5.4 算例与讨论 526

9.5.5 工程实例分析 529

9.6 基础结构混凝土的抗渗与抗侵蚀问题 530

9.6.1 基础结构混凝土的防水抗渗 531

9.6.2 基础结构混凝土的抗侵蚀 532

第10章 高层建筑基础工程的设计过程与实例分析 535

10.1 高层建筑基础工程设计过程与内容 535

10.1.1 基础工程设计的几个主要环节 535

10.1.2 工程地质勘察的特殊要求 535

10.1.3 基础选型与地基设计 536

10.1.4 基础结构设计问题 540

10.1.5 施工监测与长期观察 543

10.2.1 采用天然地基(箱形基础)的工程实例分析 544

10.2 高层建筑基础岩土工程分析实例 544

10.2.2 采用桩筏基础的工程实例分析 550

10.3 高层建筑基础工程设计实例与分析 555

10.3.1 第四纪土层上箱形基础实例分析 555

10.3.2 大直径嵌岩桩基础实例分析 558

10.3.3 软土地区预应力超长桩基础实例分析 563

10.3.4 第四纪土层中大直径钻孔扩底桩基础实例分析 565

第11章 高层建筑与地基和基础共同作用分析的程序实现 571

11.1 高层建筑与地基和基础共同作用程序的编制 571

11.1.1 共同作用分析程序的一般结构 571

11.1.2 结构刚度与荷载凝聚过程的实现 572

11.1.3 地基柔度矩阵的建立 574

11.2 刚性基础与层状地基和摩擦群桩非线性共同作用程序 575

11.2.1 非线性共同作用程序SRPSFL简介 575

11.2.2 高层建筑与桩筏和桩箱基础共同作用简化非线性分析程序SRPSFL 576