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        高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計

        2011-04-18 05:11:16龐新鳳
        科技傳播 2011年11期
        關(guān)鍵詞:裙房主樓高層住宅

        龐新鳳

        中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院,北京 100045

        0 引言

        高層商住樓相鄰部分設(shè)有多層裙房及地下車庫,其主樓地下室與裙房地下室及地下車庫連成一體,本文介紹了基礎(chǔ)設(shè)計方案的選擇,如何解決主樓與裙房、地下車庫間的沉降差異及超長地下室結(jié)構(gòu)的裂縫問題。

        1 工程概述

        擬建北京市某高層建筑及配套項目總建筑面積96299m2。中國建筑技術(shù)集團有限公司承擔(dān)了本工程建筑場地的巖土工程勘察工作。建設(shè)場地位于北京市朝陽區(qū)十八里店鄉(xiāng),原弘善市場內(nèi),北京華威南路。南依潘家園路,場地地勢平坦。主體部分分為G1,G2,G3及G4,中間地段為大面積的純地下車庫。G1部分為裙房,2~6層,高8.70m~23.80m,框架結(jié)構(gòu);G2部分為高層住宅,24~28層,高69.00m~80.00m,框支剪力墻結(jié)構(gòu);G3部分為高層住宅,24層高69.00m,剪力墻結(jié)構(gòu),G4部分為高層住宅,25~28層,高71.70m~80.00m ,框支剪力墻結(jié)構(gòu)。高層住宅,裙房及純地下車庫各部分均設(shè)3層地下室,基礎(chǔ)設(shè)計埋深在自然地面下11.0m。

        建筑總平面

        2 地質(zhì)背景

        北京市區(qū)的西、北及東北方向三面環(huán)山,東、南及東南面為廣闊的平原區(qū),地貌單元自西部山前向東部平原區(qū),由沖洪積扇過渡為沖擊平原區(qū)。本工程擬建場區(qū)位于永定沙沖洪積扇中下部。場區(qū)地層土質(zhì)以粘性土、粉土與砂土、卵石土交互為主。根據(jù)擬建場地周邊揭示基巖的深部地質(zhì)資料,本場區(qū)第四紀沉積層厚度(相當(dāng)于基巖埋深)在130m左右,在本工程擬建場區(qū)范圍內(nèi),不存在影響擬建場地整體穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用。建筑場地類別Ⅲ類。

        3 地基方案

        3.1 建筑工程特點

        1)根據(jù)設(shè)計計算,本工程高層住宅部分基底平均荷載約為420kN/m2~491kN/m2,與裙房及純地下車庫部分之間的基底荷載差異懸殊,而且高層住宅部分本身也高低錯落,基底荷載也有較大差異。因此,高層住宅部分的總沉降控制,建筑物各部分之間的基礎(chǔ)差異沉降的協(xié)調(diào)與控制是本工程基礎(chǔ)設(shè)計時須重點考慮解決的問題。

        2)本工程建筑物基礎(chǔ)埋置較深,在自然地面以下11.0m,裙房和純地下車庫基礎(chǔ)處于超補償狀態(tài),與其相鄰的高層住宅的建筑基礎(chǔ)的側(cè)限條件則受到永久性削弱,并對本工程高層建筑部分地基承載力控制具有一定影響,也使本工程地基基礎(chǔ)共同作用條件趨于復(fù)雜。

        3)裙房及純地下車庫豎向荷重較小,場區(qū)地下水歷史水位較高且動態(tài)變化規(guī)律較復(fù)雜,因此對該部分須仔細研究和校核建筑基礎(chǔ)抗浮穩(wěn)定性,地下水壓力作用下地下室外墻和基礎(chǔ)底板的承載力問題。

        3.2 地基巖土工程條件分析

        1)本次勘察所揭示的地層土質(zhì)在垂向分布上具有粗細顆粒交互沉積的特征。擬建場區(qū)在人工堆積層以下交互沉積的粗細顆粒土層具有良好的成層性,水平向分布也基本穩(wěn)定。在本工程設(shè)計基底附近分布的土層主要為粉質(zhì)粘土④層(局部為細砂⑤層)。該土層以下的主要下臥層為細砂⑤層和粉質(zhì)粘土⑥層。上述土層在基底以下的分布,巖性相合,工程性質(zhì)的差異性,均會對本工程地基方案產(chǎn)生直接影響。同時,由于基坑開挖較深,場區(qū)內(nèi)分布的第一層地下水(上層滯水),將會對地基基礎(chǔ)、基坑工程設(shè)計與施工帶來直接影響;

        2)根據(jù)設(shè)計條件,本工程高層住宅及裙房和純地下車庫部分基礎(chǔ)設(shè)計埋深在自然地面以下約11.00m,相當(dāng)于絕對標高約為27.40m??辈旖Y(jié)果表明上述基底標高處的直接持力層主要為第四紀粉質(zhì)粘土④層,但該持力層的厚度不大,局部地段的持力導(dǎo)為細砂⑤層。由于本工程同一基礎(chǔ)底面上高層住宅,裙房和純地下車庫各部分建筑高低錯落。荷載分布很不均勻,基底以下直接持力層厚度較大的細砂⑤層時,使得對基礎(chǔ)總沉降和差異沉降控制較為有利,這也是本工程基礎(chǔ)方案設(shè)計時重點考慮的問題之一;

        3)通過對本工程建筑設(shè)計條件和地基土層工程條件分析,按照有關(guān)規(guī)范的要求,以控制建筑物的總沉降,差異沉降及傾斜和穩(wěn)定為基本原則。如果本工程高層住宅與裙房及純地下車庫部分不設(shè)永久性的沉降縫,通過對驗算結(jié)果的分析,并結(jié)合實際工程分析評價的經(jīng)驗,如考慮采用天然地基方案時,地基持力土層的承載力不能完全滿足基礎(chǔ)設(shè)計的要求,并且基礎(chǔ)總沉降特別是高低建筑基礎(chǔ)差異沉降較大,難以控制在規(guī)范要求的范圍之內(nèi),并有不能對本工程后期正常使用帶來不利影響。因此綜合考慮地基基礎(chǔ)方案安全性及經(jīng)濟適用性后,本工程高層住宅部分可主要考慮采用CFG復(fù)合地基或樁基礎(chǔ)(灌注樁)方案,裙房及純地下車庫部位采用天然地基方案。

        3.3 地基方案

        方案:高層采用CFG復(fù)合地基或樁基礎(chǔ)(灌注樁)方案,裙房及純地下車庫部位采用天然地基方案。

        1)為解決本工程高層住宅部分高低層之間以及高層建筑與裙房、純地下車庫之間差異沉降問題。本工程高層住宅部分考慮采用CFG樁復(fù)合地基方案,確保CFG樁復(fù)合地基的承載力、變形滿足設(shè)計要求,使本工程差異沉降能夠安全可靠地控制在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。裙房及純地下車庫部分仍采用天然地基方案;

        2)高層住宅部分采用CFG樁復(fù)合地基方案

        (1)基礎(chǔ)砌置標高及樁間天然直接持力層土質(zhì)。本工程高層住宅部分的基底設(shè)計標高約在27.4m左右。該標高處分布的CFG樁復(fù)合地基的槽底天然土層為粉質(zhì)粘土④層,局部為細砂⑤層;

        (2)CFG樁加固處理到中砂⑦層,根據(jù)有關(guān)規(guī)程,基底下地層分布特點,結(jié)合工程實踐經(jīng)驗,計算滿足擬建高層住宅對地基承載力,建筑基礎(chǔ)沉降控制的設(shè)計要求;

        (3)主樓采用筏板基礎(chǔ),裙房及地下車庫采用獨立柱基加防水板;

        (4)為解決主樓與裙房間的不均勻沉降,在主樓和裙房之間設(shè)置了沉降后澆帶,后澆帶待主樓封頂后在澆注。

        后澆帶設(shè)置平面:

        3)為控制超長地下室基礎(chǔ)底板混凝土裂縫采取了下列措施:

        基礎(chǔ)底板混凝土強度等級采用C35。為減少混凝土硬化過程中的收縮應(yīng)力,設(shè)置施工后澆帶?;A(chǔ)底板采取分層澆注、階梯式推進,每層混凝土在初凝前完成上層澆注;

        4)為控制超長地下室的外墻混凝土裂縫也采取了以下措施:墻體一般養(yǎng)護困難,受溫度影響大,容易開裂。為了控制溫差和干縮引起的豎向裂縫,水平鋼筋間距不大于150mm,配筋率不小于0.5%混凝土強度等級采用C35;

        5)本工程建筑場區(qū)范圍較大,高層住宅部分高低錯落,且與其周邊裙房、純地下車庫之間基底壓力分布差異懸殊,因此差異沉降能否得到有效控制是本工程地基與基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵問題。根據(jù)地質(zhì)報告提供的地層條件,結(jié)合建筑物實際荷載分布,基礎(chǔ)形式、基底埋深等條件進行地基變形預(yù)測分析,并根據(jù)計算分析結(jié)果,采取在建筑荷載變化懸殊部位合理設(shè)置施工后澆帶及合理安排高低層施工順序等設(shè)計施工措施。且充分考慮高層住宅與裙房、純地下車庫之間因地基方案、基礎(chǔ)形式不同以及施工順序等所造成的相互影響問題。

        3.4 觀測結(jié)果(沉降后澆帶兩側(cè)部分觀測點的觀測成果)

        4 結(jié)論及建議

        在一般多層建筑中主樓與裙房層數(shù)差異較大或建筑物平面形狀較復(fù)雜時常常采用設(shè)沉降縫,但用于高層建筑時,情況比一般建筑更不好處理,主要因為:

        1)高層建筑的使用要求及立面效果要求高。主-裙接縫的沉降差妨礙通行,降低立面效果,管線設(shè)置不便,防水處理困難;

        2)在地震區(qū)上部結(jié)構(gòu)間設(shè)縫會出現(xiàn)縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)在地震時的撞沖問題,為了避免相互撞懷,則要求拉大縫的寬度,這又使上面的問題進一步尖銳;

        3)沉降縫處要設(shè)雙墻雙柱,造成浪費和建筑立面處理困難。結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)基礎(chǔ)板懸挑,基礎(chǔ)偏心受力,布樁困難等問題;

        4)設(shè)了沉降縫只是人為地限定了上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)豎向錯位的位置,但并不能減少地基中主-裙樓應(yīng)力區(qū)的重迭。主樓下沉大,依然會對裙房有影響,造成裙房在沉降縫處的下沉較大,傾斜甚至裂縫。

        所以,高層與裙房之間設(shè)置沉降縫會帶來很多麻煩。不設(shè)沉降縫需注意沉降計算要精確且后期要保證定期觀測。

        [1]GB50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

        [2]李國勝 李軍軍.高層主樓與裙房之間的基礎(chǔ)設(shè)計[J].建筑結(jié)構(gòu),2005,7.

        [3]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007-2002)[S].中國建筑工業(yè)出版社,2002.

        [4]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002)[S].中國建筑工業(yè)出版社,2002.

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