超高层建筑的桩筏基础设计理论 赵锡宏

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超高层建筑的桩筏基础设计理论——工程实践是检验设计理论的标准

同济大学赵锡宏

同济大学建筑设计研究院巢斯

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here 提要

?根据上海60层的长峰商场,66层的

恒隆广场，88层的金茂大厦和101层的上

海环球金融中心等的实测桩箱和桩筏基础

变形以及正在建造121层的上海中心大厦

的计算变形分析的宝贵数据，论证超高层

建筑的桩筏基础不是刚性，不宜继续采用

刚性偏心受压的公式计算桩顶的反力; 阻

尼器或深埋桩筏基础对风载影响桩顶反力

进行宏观探讨. 此外,对桩筏基础设计提出

一些建议,试图构成桩筏基础设计理论与

方法的蓝图。

提要

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here 前言在上海，近十几年来，高层建筑飞跃发展，见图1。

图1 上海高层建筑的今昔比

前言

前言

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?在中国土地上，拥有508m高的台北-101层

（Taipei-101）高楼和492m高101层的上海环球金融中心(Shanghai World Financial Center,

SWFC)的高楼，这是中国人的骄傲。

?现在，565.6m高121层的上海中心大厦

(Shanghai Tower)正在建造中，这样，与旁边88层的金茂大厦(Jinmao Building)和101层的上海环球金融中心(SWFC)将构成三足鼎力逞天下的

英姿，又是中国人的骄傲，见图2。

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左为上海环

球金融中心

中为金茂大

厦

右为上海中

心大厦

图 2 上海的三幢超高层大楼

前言

前言

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?因此，本报告的目的在于与诸位同行共同努

力，发扬民族精神，在超高层建筑桩筏基础

设计理论有所创新，为世界岩土工程做出新

的贡献。

?说明:2009年11月在深圳会议上, 对桩筏基础

为弹性体,已作简述,现与同济大学建筑设计研

究院巢斯总工程师共同作些补充,希望同行提

出宝贵意见,以便改进和完善.

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caption here 报告内容报告内容1 超高层建筑的桩筏基础不是刚性体

3 超高层建筑刚度贡献的利用

4 超高层建筑的筏板弯矩计算2 阻尼器或深埋桩筏基础对风载影响

桩顶反力的宏观探讨

5 超高层建筑的桩筏基础变形计算

结论与建议

1 超高层建筑的桩筏基础不是刚性体

1

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到目前为止，高层和超高层建筑的桩筏基础的设计理论是基于刚性体理论，超

过半个世纪以来均采用下列的偏心受压公

式计算桩顶反力。

刚性体理论是否真正适合桩筏基础？

这是本报告论述的关键点。

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?回溯桩筏基础当作刚性体的年代，当时筏基

（或称承台）的面积很小，只不过几十平方

米，桩数也是很少，几十根而已，而且较短，埋深较浅，当作刚性体设计简便实用，许多建筑物安全无恙地耸立在大地上，无可非议。?但是，当今社会越来越涌现许多超高层建筑，条件完全不同，筏基面积既大又厚，在软土地区，往往采用超长桩，桩数很多，有时长短桩,埋深很大。

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?例如，上海的88层的金茂大厦和101层的上海环球金融中心，筏厚分别为4.0m和4.5m，筏基面积分别为3500m2和6200m2，埋深达18 m以上，桩长约80m，建筑高度超过400m以上。

?还有，正在施工的121层的上海中心大厦，筏厚达

6.0m，筏基面积为8250m2，埋深超过30m，桩长大于

80m，86和82m, 建筑高度超过560m。然而，仍按刚性体公式（1）设计。这是一个带有挑战性严峻课题.?金茂大厦、上海环球金融中心和上海中心大厦三幢超高层桩筏基础的桩反力计算结果，载于表1 。

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___________________________________________________________________________________________建筑物名称Pt,,kN Pw,kN A,m2 n /L,m Mx ,kN-m My,kN-m Pi,kN, ___________________________________________________________________________________________金茂大厦3000000 0 3519 429/80 0 0 7000<7500 88层设过滤层

______________________________________________________________________________环球中心4400000 6200 1177/80 0 28106 2838<3220101层608220

考虑60%

______________________________________________________________________________上海中心DL=8148131 8250 955/82,86 0 0 8994<10000121层LL=1316251 1875720

考虑80%

考虑风载40,000,000 43,000,000 11712<12000

风载引起桩顶反力=3761kN

考虑地震21,000,000 20,000,000 9505<15000

地震引起桩顶反力=1755kN

___________________________________________________________________________________________

?从表1可见,风载引起桩顶反力为控制因素.

?表1 三幢超高层的桩顶反力计算的基本数据1

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z超高层建筑桩筏基础是否为刚性体?

z让工程实践检验。见下面五幢工程的

实测变形(沉降和隆起)和计算沉降

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here 1.1 金茂大厦

图3 a) 平面

金茂大厦

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图3 b)测点布置

金茂大厦

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图3 c ）E-W 方向的实测变形~时间变化曲线(约8年)

金茂大厦

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图4 c ）W-E 方向的实测变形~时间变化曲线(6年余)

上海环球金融中心