[01395264]既有建筑地下增层关键技术研究与应用

本项目属土木建筑技术领域,主要用于既有建筑地下增层改造。 既有建筑地下增层不仅可以增设地下车库,节约利用土地资源,解决停车难等问题,还可以作为人防工程,提高城市防灾减灾能力。该技术关键是需要利用托换桩支撑上部结构。但随着桩周土的开挖,桩的承载力和稳定性逐步降低;同时,托换构件受力复杂,缺少成熟的设计方法;另外,地下增层的工艺方法亟需创新。本项目在国家自然科学基金等项目资助下,通过理论分析、模型试验、数值模拟和现场原位测试,研究了桩周土开挖条件下的上部荷载的传递规律以及桩基稳定性变化规律,提出了基于虚拟嵌固点法的桩基稳定性计算公式;阐明了托换构件的受力机理;发明了多项地下增层方法,形成成套技术,取得如下创新成果： （1）阐明了桩周土开挖条件下桩基础稳定性变化规律,提出了增设侧向支撑提高桩基稳定性的技术措施,提出了基于虚拟嵌固点法桩基稳定性计算公式。解决了传统方法半嵌固状态计算长度系数不连续的问题,计算结果与试验值吻合较好。 （2）揭示了托换桩地下增层过程中的荷载传递规律和承载特性,优化了托换桩的设计参数。充分利用原桩基础,减少了桩基数量。 （3）研究了型钢混凝土托换梁受剪承载机理和钢筋混凝土托换承台承载特性,提出了托换构件的设计方法。减少了托换构件的截面尺寸,获得更大净空。 （4）研发了既有建筑原位地下增层方法,发明了与移位、纠倾等加固改造技术相结合的移位地下增层方法,充分利用了托换底盘和托换桩。发明了适用于有限空间的分段设置并连接为一体的钢管桩支撑装置,形成成套技术体系。 项目在济南商埠区历史建筑原位地下增层,济南天主教修女会院和济南宏济堂移位地下增层等多项工程中应用,增设多层地下室或地下停车场,保护了既有建筑,提升了使用功能。项目平均降低成本20%~35%,节约工期1/4~1/3。通过隔震使建筑物地震力降低至原有的25%。 授权国家发明专利13项,发表论文16篇。编制完成山东省技术规程1项。