your nameyourcaptionhere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your name yourcaptionhere 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your nameyourcaptionhere 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your nameyourcaptionhere•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。
yourname yourcaptionhere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your nameyourcaptionhere•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.your nameyourcaption 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1your nameyourcaptionhere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。
1your nameyourcaptionhere•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。
1your nameyourcaptionhere•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 。
your nameyourcaptionhere___________________________________________________________________________________________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11your nameyourcaptionherez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your name your captionhere 1.1 金茂大厦图3 a) 平面金茂大厦yourname your caption here图3 b)测点布置金茂大厦your name your caption here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your name your caption here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your nameyour captionhere•从金茂大厦和上海环球金融中心的实测变形（包括隆起和沉降）和上海中心的计算沉降曲线可见,筏板厚度为4.0m~6.0m,桩长80m~86m 的基础变形呈锅底型,证明不是刚性体,而是弹性体.•此外，简述66层恒隆广场和60层长峰商城的桩筏(箱)基础的实测沉降概况。
上海中心your nameyour captionhere •恒隆广场是一幢高288m ，66层钢筋混凝土大楼，桩箱基础。
恒隆广场是上世纪90年代上海浦西最高、基坑最大、最深和灌注桩径最大和最长的高层建筑，288m ，66层，见图6. 又是当时世界最高的全钢筋混凝土结构的建筑，获得国际混凝土界的“奥斯卡”奖。
1.4 恒隆广场恒隆广场图6 a ）T1和T2塔楼照片your nameyour captionhere图6 b ）总平面图恒隆广场your nameyour captionhere•T1塔楼为桩箱基础, 桩径为800mm 的灌注桩，成孔深度为81.5m ，桩数849根, 箱基底板厚3.3m,开挖深度18.95m 。
外国人设计时,不考虑水浮力影响, 计算桩基沉降达25cm, 按共同作用设计理论计算沉降,最大为8.2cm, 实测推算的稳定沉降达7cm 。
•总平面图见图6b)，T1塔楼的桩箱基础的平面图也见图6b),实测和计算沉降见图6c),测点沿周边布置,共5点。
周边中点2和5的沉降最大,可推算桩箱基础沉降呈锅底型.恒隆广场yourname your captionhere图6 C ）计算与实测沉降比较恒隆广场your nameyour captionhere •主体结构为一幢60层高238m 框-剪结构的超高层建筑，裙房10层, 桩筏基础，主楼筏板厚为4.00~6.25m ，裙房筏板厚2.0m ；桩采用850的钻孔灌注桩，桩长72.50m 。
基坑开挖深度为18.95m~24.00m 。
•在竣工时实测沉降从3.1cm~5.8cm 变化,桩筏基础沉降呈锅底型.1.5 长峰商城长峰商城小结your nameyourcaptionhere•从上面5幢超高层建筑桩筏基础实测变形，尤其是金茂大厦有竣工后有十年以上的宝贵测量数据（本报告的数据仅到2004年止）已经证实，超高层建筑的桩筏基础不是刚性体，而是弹性体，应按照弹性体理论设计，不应采用刚性偏心受压公式计算桩筏基础，建议采用上部结构与地基基础共同作用理论，相当于<建筑桩基技术规范>(JGJ 94 –2008)的3.1.8”以减少差异沉降和承台内力为目标的变刚度调平设计….”是否适当？请同行提出宝贵意见。
•至于桩筏基础作为弹性体和刚性体的计算和比较,请见刊登在岩土力学即将发表的论文.这里从略.your name yourcaptionhere 2 阻尼器或深埋基础对风载影响桩顶反力的宏观探讨对于超高层建筑，为了抗风抗震的需要，往往要安装阻尼器，在台北-101层和上海环球金融中心-101层均分别安装阻尼器。
可是，阿联酋百吉迪拜（Burj Dubai）828m高的大楼却不用阻尼器，为什么？因此，有必要分：1.安装阻尼器的超高层建筑，2.不用阻尼器的超高层建筑和，3. 安装阻尼器或深埋基础时，可否不考虑或部分考虑风载对桩顶反力的影响进行宏观探讨.2your nameyour captionhere a)台北-101大楼在该大楼的87楼至92楼间装有目前世界上最大的被动式风阻尼系统（Tuned Mass Damper ），直径5.5m 实心钢球，总重量达(650+30)吨，见图7。
这样，运用物理学反作用之原理，可大幅度减低大楼遭受强风振动之影响，可承受17级强风以及地震力500gal （回归期2500年）的摇晃力量。
2.1 安装阻尼器的超高层建筑台北101大楼yourname yourcaption herea) 阻尼器b) 阻尼器位置图7台北——101层的阻尼器台北101大楼your nameyour captionhereb ）上海环球金融中心在该大楼的90层安装2台长宽各9m 重150吨的风阻尼器（图8），能使强风施加在建筑物上的加速度（重力）降低40%，也可减低强震对建筑物顶部的冲击。