【摘要】高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尤為重要。所謂“基礎(chǔ)不牢地動(dòng)山搖”，如果基礎(chǔ)不好，那么容易使建筑出現(xiàn)裂縫，情況嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)高層建筑傾塌。本文立足于研究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，著重闡述設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)；結(jié)構(gòu)；分析

1 工程概況

該項(xiàng)目是由10棟高層組成，地下有兩個(gè)相互連通的一層地下室。其中1號(hào)棟地上27層，地下1層，由A、B、C三個(gè)單體組成，單機(jī)之間設(shè)260mm寬的縫彼此脫開(kāi)。1號(hào)棟1、2層為商業(yè)用房， 3層以上為住宅，地下為一層的五級(jí)人防地下室，B座上部剪力墻不允許落地，從而形成鋼筋混凝土框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.1 地基土構(gòu)成與特征

勘察場(chǎng)地的地貌單元屬?zèng)_積階地，按其結(jié)構(gòu)特征，地層成因，土性不同和物理力學(xué)的差異劃分為8層。地基土的構(gòu)成和特征見(jiàn)表1。擬建場(chǎng)地淺部土層中的地下水屬于潛水， 設(shè)計(jì)抗浮水位標(biāo)高為-5.00m。

2.2樁基設(shè)計(jì)

1號(hào)棟地下1層板面標(biāo)高為-4.70 米。由表1可以看出，地下室板下土由層②、③、④構(gòu)成，其承載力不高，變形模量較大，作為1號(hào)棟的天然地基土承載顯然不夠。若采用人工挖孔灌注樁，有兩個(gè)制約因素：其一是樁端持力層落在層⑧上，樁長(zhǎng)達(dá)到將近30米，不經(jīng)濟(jì)；其二是層⑨中富含潛水，將對(duì)人工挖孔樁的施工造成困難。參考文獻(xiàn)1，文獻(xiàn)2，結(jié)合本地經(jīng)驗(yàn)，在本工程中采用了水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基（CFG樁） 。筆者在之前的幾個(gè)項(xiàng)目中采用了該種復(fù)合地基，采用參考文獻(xiàn)1的計(jì)算方法，其沉降計(jì)算值與實(shí)測(cè)值接近，載荷板試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為理想，證明在長(zhǎng)沙地區(qū)采用水泥粉煤灰碎石復(fù)合地基是可行的。1號(hào)樁CFG樁徑500，樁間距1500， 其他基承載力特征值fspk =620kPa，完全可以作為主樓的持力層。地下室主樓以外車(chē)庫(kù)部分荷載較小，在控制好沉降的前提下采用層②、③、④作為持力層。

地下室結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，主樓與主樓外車(chē)庫(kù)部分基礎(chǔ)持力層不同，有可能產(chǎn)生較大的沉降差，造成連接處開(kāi)裂。考慮到以上因素，工程中采用將主樓周邊設(shè)置沉降后澆帶的做法在施工期間與其余部分脫開(kāi)，可以有效減少沉降差。

針對(duì)結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，在結(jié)構(gòu)底板、側(cè)壁、頂板中摻入適量的微膨脹劑，加強(qiáng)帶的間距20～30米為宜，由此加強(qiáng)整個(gè)地下室的整體抗裂能力。

3. 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工程抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0. 05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地土的類(lèi)型為中硬場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，設(shè)計(jì)地震特征周期值為0. 35S。主樓上部結(jié)構(gòu)A、C座采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架一剪力墻結(jié)構(gòu)， B 座為框支剪力墻結(jié)構(gòu)。A、C座框架抗震等級(jí)為三級(jí)，剪力墻抗震等級(jí)為三級(jí)； B座框支框架抗震等級(jí)為二級(jí)，底部加強(qiáng)部位剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)，非底部加強(qiáng)部位剪力墻抗震等級(jí)為三級(jí)。地下車(chē)庫(kù)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為三級(jí)。在設(shè)計(jì)中主要有以下問(wèn)題需要解決。

3. 1 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換

工程層3以上為剪力墻小戶型住宅，層1、2為商業(yè)、娛樂(lè)用房，需要較大開(kāi)間及空間，上部的短肢剪力墻無(wú)法落地，因此存在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。針對(duì)工程實(shí)際情況，并考慮到造價(jià)的因素，在轉(zhuǎn)換層設(shè)置轉(zhuǎn)換大梁，以承托上部短肢剪力墻。由于轉(zhuǎn)換梁承托著上部24層的剪力墻，受力很大，因此需要很大的截面和配筋，即需要轉(zhuǎn)換層下層有較大的層高。按照抗震規(guī)范表3. 4. 2 - 2對(duì)于側(cè)向剛度不規(guī)則的定義，盡量使層2與層3的側(cè)向剛度比大于70%。經(jīng)與建筑專(zhuān)業(yè)人員協(xié)商，在轉(zhuǎn)換層以下部分山墻兩端及房間開(kāi)間兩側(cè)設(shè)置剪力墻，加大房屋的整體剛度及抗扭剛度。同時(shí)轉(zhuǎn)換層以下不設(shè)管道層，在3米標(biāo)高處設(shè)置管道通廊，將設(shè)備管道由此引出室外，從而將轉(zhuǎn)換層下層的層高由5. 4米降到4. 8米。經(jīng)過(guò)計(jì)算，滿足了側(cè)向剛度規(guī)則的要求，該轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)方案?jìng)髁ν緩矫鞔_，受力狀況相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)框支構(gòu)件另采用平面有限元的程序進(jìn)行單獨(dú)分析，并與總體計(jì)算結(jié)果對(duì)比，以保證關(guān)鍵構(gòu)體的抗震安全。值得注意的是，轉(zhuǎn)換層大梁不是框支梁?？蛑Я荷喜砍型型暾募袅π铦M足高規(guī)規(guī)定的條件，框支梁整截面受拉。轉(zhuǎn)換梁和普通梁一樣單面受壓或受拉，在構(gòu)造要求上與框支梁不同。高規(guī)對(duì)框支梁的構(gòu)造有非常詳細(xì)的要求，對(duì)轉(zhuǎn)換梁的規(guī)定很少。結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)換梁在滿足框支梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)、開(kāi)洞構(gòu)造要求、縱向鋼筋、箍筋構(gòu)造要求以外，還需要滿足已下兩點(diǎn)。（ 1）轉(zhuǎn)換梁斷面宜由剪壓比控制計(jì)算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率，適宜剪壓比限值在有地震作用組合時(shí)，不大于0. 15。（2）轉(zhuǎn)換梁腰筋構(gòu)造以梁高中點(diǎn)為分界，下部腰筋間距100，上部腰筋間距200，直徑不小于Φ18，尚應(yīng)滿足：Ash≥S·bw （λx - ft ） / fyh。

3. 2 結(jié)構(gòu)抗扭

A、C座平面不規(guī)則，中部樓電梯間凹進(jìn)比較嚴(yán)重，按照抗震規(guī)范3. 4. 2條的定義，已屬凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)的平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。

工程采用廣廈結(jié)構(gòu)計(jì)算程序按平扭耦聯(lián)進(jìn)行抗震計(jì)算分析。在結(jié)構(gòu)初步計(jì)算時(shí)，沒(méi)有對(duì)剪力墻的平面布置作出適當(dāng)調(diào)整，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期壓與平動(dòng)為主的第一自振周期下之比為0. 96，扭轉(zhuǎn)周期偏大。由于實(shí)際條件的限制，建筑專(zhuān)業(yè)能做的調(diào)整有限，只能由結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)采取措施：即通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，從面提高結(jié)構(gòu)的抗扭能力，當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)時(shí)也能保證安全。從力學(xué)基本概念可知，構(gòu)件離質(zhì)心越遠(yuǎn)，其抗扭剛度就越大。所以，在建筑物外圍盡可能布置抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，可以顯著加大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。經(jīng)與建筑專(zhuān)業(yè)協(xié)商，在A、C座的兩端盡可能布置縱向剪力墻，從計(jì)算結(jié)果看，其扭轉(zhuǎn)周期顯著減小，周期比滿足規(guī)范要求。在設(shè)計(jì)時(shí)將兩端剪力墻、框架柱、框架梁剛度適當(dāng)提高，端跨板加厚，雙層雙向配筋，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的連接。

針對(duì)中部樓電梯間凹進(jìn)比較嚴(yán)重，計(jì)算時(shí)該部分樓梯采用彈性假定，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)核心筒剪力墻配筋適當(dāng)加強(qiáng)，核心筒樓板及與之相連的兩側(cè)梁板截面加大，配筋加強(qiáng)。從計(jì)算結(jié)果分析，樓層的最大彈性水平位移與該樓層兩端彈性水平位移的平均值之比均小于1. 2，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)并不明顯。說(shuō)明通過(guò)采取一定的構(gòu)造措施，可以改善建筑平面不規(guī)則布置所引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，高層建筑的發(fā)展很快，日新月異。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)和提高，通過(guò)力學(xué)知識(shí)和力學(xué)規(guī)律建立結(jié)構(gòu)受力與變形規(guī)律的各種概念，并注意吸取國(guó)內(nèi)外的震害經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，重視結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究成果，結(jié)合施工實(shí)踐，通過(guò)大量工程經(jīng)驗(yàn)的日積月累，精心設(shè)計(jì)才能夠作出技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的各種高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

（1）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（ JGJ79 -2002） ，中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2002。

（2）徐至鈞，王曙光《水泥粉煤灰碎石復(fù)合地基》機(jī)械工業(yè)出版社， 2004。