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　　摘 要：為了優(yōu)化樁基設計方案，近年來，在樁基設計中普遍采取變剛度調(diào)平的設計理念。本文介紹了采用自行研制開發(fā)的PSFIA（樁－土－基礎共同作用）分析技術的基本原理，該方法可以預估各種樁基方案下建筑物整體的沉降以及差異沉降，在滿足設計要求以及各級規(guī)范的前提下，能夠較好的比選出更為優(yōu)化的樁基方案，減少差異沉降，從而降低基礎內(nèi)力，獲得了較好的經(jīng)濟效益。 以北京地區(qū)某高低層建筑為例，通過PSFIA方法進行不同方案的樁－土－基礎的協(xié)同沉降計算對比分析，從而合理調(diào)整基樁布置，使其樁和筏板受力更加合理有效，并將沉降和差異沉降控制在控制值之內(nèi)，從而使設計方案具有明顯的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
　　關鍵詞：PSFIA方法；樁基；共同作用分析；變剛度調(diào)平設計；協(xié)同沉降計算；差異沉降

　　1 引言
　　近年來，由于建筑功能需要,高層建筑經(jīng)常和低層裙房相毗鄰，地下部分則有更大面積的純地下室,同時,高層主樓、裙房及純地下室往往都座落在同一基礎底盤上。對于地基基礎而言，這種情況往往造成地基沉降的差異,而差異沉降是導致基礎內(nèi)力和上部結構次應力增大、板厚增加、配筋增多的根源。因此，采取有效實際的設計方案可以達到減小沉降差異的目的，進而減小基礎內(nèi)力，大幅度節(jié)約成本，節(jié)省工期，這已成為現(xiàn)在設計方案的主要考慮之一。目前采用一般的數(shù)值分析方法，由于缺乏針對地區(qū)工程地質(zhì)條件、結構設計條件、實測沉降成果的系統(tǒng)研究，使其計算結果往往和實際差別較大。
　　本文介紹了自行研制開發(fā)的PSFIA（樁－土－基礎共同作用）分析技術的基本原理，該方法可以預估各種樁基方案下建筑物整體的沉降以及差異沉降，在滿足設計要求以及各級規(guī)范的前提下，能夠較好的比選出更為優(yōu)化的樁基方案，減少差異沉降，從而降低基礎內(nèi)力，獲得了較好的經(jīng)濟效益。 以北京地區(qū)某高低層建筑為例，通過PSFIA方法進行不同方案的樁－土－基礎的協(xié)同沉降計算對比分析，從而合理調(diào)整基樁布置，使其樁和筏板受力更加合理有效，并將沉降和差異沉降控制在控制值之內(nèi)，從而使設計方案具有明顯的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
　　2 樁、土和基礎共同作用分析方法
　　基礎設計時，宜進行上部結構—承臺—樁土共同作用計算分析，據(jù)此確定沉降分布、樁土反力分布及承臺內(nèi)力，通過調(diào)整布樁方案比對差異沉降的變化，進一步優(yōu)化布樁，并確定基礎內(nèi)力與配筋。通過共同作用分析，可以提高基礎設計的經(jīng)濟性。
　　2.1 PSFIA方法的基本原理
　　PSIA方法是根據(jù)建筑物基礎形式，采用梁板有限元法建立反映基礎作用荷載和位移關系的基礎剛度矩陣，根據(jù)各計算節(jié)點的地層情況，按照布辛奈斯克（Boussinesq）和明德林（Mindlin）應力假設，采用分層總和法建立起地基柔度矩陣，從而列出地基沉降與基底反力的關系式。按照地基與基礎共同作用的原理，假設在各節(jié)點處基礎與地基的變形協(xié)調(diào)一致，由此獲得以節(jié)點位移為未知數(shù)的協(xié)調(diào)方程，采用非耦合逐次逼近法求解節(jié)點位移，然后計算出各單元節(jié)點內(nèi)力及基底反力。[1]
　　2.2 PSFIA方法的特點
　?。?）本方法采用地基－基礎－樁共同作用的分析原理，考慮樁－土－基礎（承臺）的變形協(xié)調(diào)，因此所得的沉降分布比一般常規(guī)方法（例如“等代墩基法”或“修正的等代墩基法”）所計算的沉降接近實際。特別在建筑物采用不同的基礎類型，其剛度變化很大時，能反映不同類型基礎對沉降調(diào)整能力的差異，有利于基礎方案的合理選擇；
　　（2）本方法考慮了荷載分布、地基土層變化、基礎剛度調(diào)整、群樁效應等諸多因素的影響，故能夠計算各種復雜樁基、天然地基或二者同時采用的工程，所獲得的沉降分析結果能較好地反映工程的實際沉降分布；
　?。?）采用增量法分多個荷載階段計算，可反映在不同荷載階段時地基土的變形差異，還可模擬高層主樓與周圍裙房之間所設置的沉降后澆帶澆灌前后基礎剛度的變化反映后澆縫對高低層建筑變形與整體內(nèi)力的影響，從而可判斷設置沉降后澆帶的必要性以及澆灌時間；
　　（4）為了使分析具有一定的可靠性，不僅進行了有針對性的大型群樁測試，還搜集了大量的高層建筑物（包括天然地基和樁基工程）沉降實測資料進行“反演”，獲取相關的經(jīng)驗參數(shù)。除此以外，通過實際工程觀測的驗證，證明采用本方法估算的沉降分布情況與實際較為接近，可作為基礎設計依據(jù)。
　　3 工程應用
　　3.1 工程概況
　　燕翔飯店地下結構為四層（局部三層），地上由首旅大廈、諾金飯店及裙房組成。諾金飯店及裙房之間通過防震縫分開，首旅大廈、諾金飯店及裙房在地面以上為三個獨立的結構單元。諾金飯店地上二十五層(含設備層)，結構高度為98.39 m；；諾金飯店裙房為三層，結構房屋高度為：18.100m；首旅大廈地上二十八層結構高度為114.49m（不包括局部突出屋面部分）?？拐鹪O防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.2g；設計地震分組：第一組，場地類別為Ⅲ類，特征周期0.45s,地基基礎設計等級為甲級。
　　3.2 工程地質(zhì)條件
　　擬建場地自然地面標高除局部為32.18m（原建筑拆除）外，其它部位約36.27m (35.13～36.81m)。基底以下為第四紀沉積層，地層巖性及分布的詳細情況詳見“基底以下地層巖性及分布表”。