張南,倪先光,姚永濤,李智,魏強(qiáng)
(1.同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,濟(jì)南250101;2.山東三箭房地產(chǎn)開發(fā)有限公司,濟(jì)南250101)
本工程為超限高層建筑,位于濟(jì)南市中央商務(wù)區(qū),總建筑面積約為5.6×104m2,主要建筑功能為商務(wù)辦公、酒店公寓。地上35 層,地下2 層,結(jié)構(gòu)高度為144.65m,主體結(jié)構(gòu)形式采用框架-核心筒,地下室地面標(biāo)高為-10.0m。 主樓地下二西北角接商務(wù)區(qū)的地下環(huán)道,環(huán)道入口標(biāo)高為-15.800m,坡道位于塔樓基礎(chǔ)范圍之內(nèi)(見圖1)。
圖1 某超高層建筑地下室平面布置圖
根據(jù)地質(zhì)剖面,本工程基礎(chǔ)大部分以④3 層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r作為持力層,持力層下層土為④層較完整的中風(fēng)化石灰?guī)r,為非壓縮層。如圖2 所示,地基持力層的承載力特征值為550kPa,壓縮模量為30MPa,地下環(huán)道入口位置基底標(biāo)高較深,基礎(chǔ)持力層基本接近第4 層較完整的中風(fēng)化石灰?guī)r,如圖3 所示。故地下環(huán)道位置采用天然地基沒(méi)有異議,現(xiàn)根據(jù)計(jì)算結(jié)果討論本工程塔樓基礎(chǔ)采用天然地基的可行性(見表1)。
圖2 地質(zhì)剖面1(普通位置)
圖3 地質(zhì)剖面2(地下環(huán)道入口位置)
表1 相關(guān)巖土層設(shè)計(jì)參數(shù)
框架-核心筒結(jié)構(gòu)中,核心筒既承擔(dān)豎向荷載又承擔(dān)大部分的水平荷載,而且自重較大,故核心筒位置的地基反力較之外筒框架柱大很多,地基沉降結(jié)果也顯示核心筒處的沉降較大,根據(jù)豎向?qū)Ш傻慕Y(jié)果,本工程核心筒承擔(dān)豎向荷載(含自重)占總重的比值約為50%,核心筒范圍內(nèi)的地基反力平均值為800kPa,最大值為874.2kPa,外筒框架的地基反力平均值為550kPa,最大值為650kPa,塔樓整個(gè)筏板基礎(chǔ)的平均反力為700kPa。
基礎(chǔ)持力層④3 層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r,根據(jù)GB 50007—2011《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》【1】,地基土的深度修正系數(shù)及寬度修正系數(shù)可根據(jù)其風(fēng)化后的土的性質(zhì)來(lái)確定,本工程的地質(zhì)勘察報(bào)告提供了此2 項(xiàng)參數(shù),④3 層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r的深度修正系數(shù)為2.0,寬度修正系數(shù)為3.0。塔樓的南側(cè)和西側(cè)為室外回填土,可滿足主樓側(cè)限要求,北側(cè)和東側(cè)接地下車庫(kù),根據(jù)GB 50007—2011《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算地基承載力時(shí),主樓周邊車庫(kù)的超載可作為主樓的地基承載力深度修正,其前提條件是主樓周邊2 倍基礎(chǔ)范圍內(nèi)車庫(kù)的基礎(chǔ)采用整體性較好的筏板基礎(chǔ),本工程車庫(kù)及裙房的基礎(chǔ)均采用筏板基礎(chǔ),主樓周邊車庫(kù)的超載可作為主樓的地基承載力深度修正。為滿足地基承載力的要求,同時(shí)結(jié)合核心筒范圍內(nèi)電梯底坑、集水坑等,核心筒范圍整體下臥3.6m,核心筒范圍內(nèi)筏板厚度取3.0m,電梯底坑位置局部筏板厚度2.0m,西北側(cè)地下環(huán)道位置基礎(chǔ)下臥5.1m,基礎(chǔ)標(biāo)高示意見圖4,各區(qū)域的筏板厚度及下臥尺寸見表2。
圖4 基底標(biāo)高示意圖
表2 各區(qū)域筏板厚度及下臥尺寸
整體大面積筏板基礎(chǔ)撓曲值為0.05%左右,筏板基礎(chǔ)的整體彎矩逐漸成為控制彎矩,因此,對(duì)局部應(yīng)力集中區(qū)域應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)【2】。為了避免核心筒錯(cuò)臺(tái)引起較大的應(yīng)力集中,與核心筒交接的車庫(kù)筏板基礎(chǔ)厚度逐漸變薄,同時(shí)放坡的角度放緩,降低到30°,同時(shí)提高筏板配筋率,提高基礎(chǔ)的整體性。
取2個(gè)典型的基礎(chǔ)剖面,可以比較直觀地看出基礎(chǔ)錯(cuò)臺(tái)(見圖5、圖6)。
圖5 基礎(chǔ)剖面圖1(普通位置)
圖6 基礎(chǔ)剖面圖2(地下環(huán)道位置)
1)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,塔樓基礎(chǔ)選?、? 層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r作為基礎(chǔ)持力層,采用整體筏形基礎(chǔ),地基承載力和地基變形均可以滿足計(jì)算要求,采用天然地基筏板基礎(chǔ)是可行的。
2)框架核心筒結(jié)構(gòu)地下室核心筒范圍內(nèi)的底坑較多,結(jié)合建筑底坑,核心筒基礎(chǔ)做整體下臥是可行的。
3)核心筒范圍內(nèi)地基變形較大,核心筒基礎(chǔ)局部下臥,可以降低地基壓縮層,減小地基變形。
4)超高層建筑基礎(chǔ)錯(cuò)臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)交接處筏板基礎(chǔ),減小放坡角度,加強(qiáng)基礎(chǔ)配筋。
5)大面積筏板基礎(chǔ)的主樓的基礎(chǔ)承載力復(fù)核時(shí),可以考慮主樓相鄰的車庫(kù)超載折算成土層厚度。