1、某高层住宅工程复杂基础结构的有限元设计方法摘要：针对某一实际高层住宅小区工程设计实例，本文利用 ETABS和 SAFE有限元软件对其复杂基础结构进行整体建模分析和设计，实现对其进行更加合理和经济配筋，且保证其可靠性，可以为同类实际工程提供参考。 关键词：桩基础 整体弹性分析 有限元方法 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1、基础设计概述 根据建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011） 简称地规1，本工程的基础设计等级为甲级，共有一层地下室，地下室底板板顶相对标高为-0.800m。根据当地区域工程经验，考虑工程的经济性和施工便利性，综合勘察报告，本工程采用低承台桩基础，选
2、用旋挖桩，包括扩底和不扩底两种形式，桩端持力层为中风化泥岩，并结合后注浆技术进行设计和施工。 2、基底竖向构件内力 根据建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008） 简称桩规2，本工程采用中国建筑设计研究院 PKPM2010新版本中 JCCAD模块程序分析地下室与上部塔楼和裙房结构整体刚度模型，以基底竖向构件内力标准值组合最大轴力值作为承台布桩及验算地基承载力；并以整体结构竖向恒载准永久值与水浮力值组合工况下基底竖向构件内力值作为抗浮设计依据和验算桩基抗拔承载力，且局部竖向构件基底内力受水浮力荷载工况控制，故须验算水荷载工况下承台和抗拔桩承载力及裂缝要求。由于在地下水位以下，也需对底板进行验算水
3、荷载工况下承载力和裂缝要求。 3、基础构件设计 本工程地下室全部采用桩基承台加防水底板的基础形式，基础构件设计包括基桩、承台和底板三部分。地下室底板抗浮力设计水头标高取至室外地面相对标高-0.500m，水头计算高度范围约 5m12m。 基桩设计：采用结构自重结合灌注桩的措施抗浮，除非抗浮力基桩设计外，需对局部承台下进行抗浮力基桩设计。1、非抗浮力基桩：根据桩规, 对其进行单桩竖向承载力计算和配筋。2、抗浮力基桩：本工程采用的抗浮力基桩根据桩规和广东省标准建筑地基基础设计规范（DBJ 15-31-2003） 3,对其进行单桩竖向承载力、抗拔承载力和桩身裂缝宽度验算。 承台设计：采用的承台平面形式
4、包括异形承台和标准承台两种，为了更准确的分析异形承台内力和进行合理经济配筋，且保证其可靠性，运用有限元程序 SAFE-V12.3.2 Chinese -2010新规范版本对异形承台进行内力分析和设计。由于须验算水荷载工况下承台和底板承载力及裂缝要求，为了达到同上述一致目的，运用有限元程序 ETABS-V9.7.3 Chinese -2010新规范版本对地下室基础和首层结构构件进行整体建模分析。由于第一种模型基底竖向构件内力包含了上部结构自重，第二种模型偏于安全考虑，为了提高结构模型内力传导合理性，两种模型考虑承台和底板结构自重和刚度；考虑承台或底板面上结构构件刚度，但不考虑其自重。1、异形承台
5、设计：由于采用的异形承台均布置在塔楼核心筒范围内，承台内力受结构竖向荷载工况控制，故不需要验算水荷载工况下异形承台承载力及裂缝要求。承台配筋计算按 1.35倍标准组合算得的内力。2、标准承台设计:根据配筋形式分为两种，一种是承台内力由结构竖向荷载工况控制，故不需要验算水荷载工况下承台承载力及裂缝要求，承台配筋计算按 1.35倍标准组合算得的内力；另一种需要验算水荷载工况下承台承载力及裂缝要求，其中荷载分项系数都取 1.0，承台配筋是由裂缝要求控制，利用切割截面法获得上述在水浮力作用下的整体基础结构模型中承台内力进行验算。 底板设计：包括底板面筋计算和底板底筋计算，其中底板面筋计算取底板面荷载组
6、合工况和水荷载参与组合工况作用下的不利情况进行配筋，底板底筋计算取底板面荷载组合工况和水荷载参与组合工况作用下的抗裂缝验算要求两者中不利情况进行配筋。底板面筋计算包括柱上板带和跨中板带两种形式，底板底筋抗裂验算对 X方向和 Y方向分别进行。底板设计运用方法和程序同承台设计。1、底板面筋计算:由于底板面筋受水荷载工况控制，故取不利内力方向进行柱上板带和跨中板带进行配筋。2、底板底筋计算:由于底板底筋受水荷载参与组合工况作用下的抗裂缝验算要求控制，故取不利内力对 X方向和 Y方向分别进行底板钢筋抗裂验算。 4、基础抗浮力设计 根据工程地质报告显示，地下水位算至 H=-0.500m，主要地下室底板面 H=-4.600m，由基底竖向构件内力知，局部地下室基础需做抗浮设计，本工程采用结构自重加抗拔桩的措施进行处理，详见上述基础设计部分。参考文献 1 建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）S. 北京:中国建筑工业出版社, 2011 2 建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）S. 北京:中国建筑工业出版社, 2008 3 广东省建筑地基基础设计规范（DBJ 15-31-2003）S. 北京:中国建筑工业出版社, 2003
