大底盤建筑工程地基與基礎(chǔ)設(shè)計分析

何小燕 張 興 陳婷婷

(中國中元國際工程有限公司,北京 100089)

大底盤建筑工程地基與基礎(chǔ)設(shè)計分析

何小燕 張 興 陳婷婷

(中國中元國際工程有限公司,北京 100089)

針對大底盤多塔建筑的高層與多層之間存在差異沉降的缺陷，介紹了高層部分采用樁基礎(chǔ)設(shè)計，多層部分采用天然地基，基礎(chǔ)不設(shè)沉降縫的施工方法，通過剛度調(diào)平設(shè)計及承臺—樁—土共同作用分析等設(shè)計手段，將主群樓之間的差異沉降控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，合理地解決了這一問題。

大底盤建筑,差異沉降,剛度調(diào)平設(shè)計，沉降分析及觀測

1 工程概況

昆明醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院呈貢新區(qū)醫(yī)院，位于云南省昆明市呈貢新區(qū)，醫(yī)療綜合樓作為其建筑主體，根據(jù)功能劃分為門診部、急診部、醫(yī)技部和住院部四個部分；該建筑整個地下室連為一體，地下1層(另含設(shè)備夾層)，住院部(高層部分)地上13層，門診、醫(yī)技、急診部地上4層～5層(多層部分)，總建筑面積160 256 m2。建筑效果圖如圖1所示。

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，安全等級為二級，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本加速度值0.20g，設(shè)計地震分組為第二組，特征周期0.55 s[1]。本工程抗震設(shè)防類別為重點設(shè)防類(乙類)[1]，地震作用按8度計算，抗震措施滿足9度的要求。

本工程自首層開始通過設(shè)置抗震縫將上部結(jié)構(gòu)分為7個較為規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，主群樓之間因建筑功能影響無法在地下室設(shè)置沉降縫，因此整個大底盤建筑的基礎(chǔ)形式如何確定，如何減少主群樓之間的差異沉降便成為本工程基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵。

2 巖土工程條件

場地位于昆明呈貢新城行政中心東北側(cè)，屬洪積臺地地貌。場地原為一個渾圓低丘，地形略有起伏，最大相對高差9.26 m。根據(jù)地勘報告，場地屬于中軟場地土，Ⅲ類場地，勘察鉆孔控制深度范圍內(nèi)，按場地地基土成因類型、巖性與物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，劃分為5個單元層、16個亞層，其間展布11個層間透鏡體(見表1)。

表1 各土層工程地質(zhì)主要參數(shù)匯總表

3 基礎(chǔ)選型

本工程±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高1 925.30 m，地下室基礎(chǔ)埋深在-6.90 m～-7.60 m之間，因上部結(jié)構(gòu)樓層及荷載差異較大，且多高層之間以純地下室及下沉式花園銜接，如果在多高層間設(shè)置沉降縫，將大大影響建筑功能的使用，因此在不設(shè)置沉降縫的情況下，通過合理調(diào)整基礎(chǔ)形式，達到減小兩部分之間的沉降差異以滿足規(guī)范要求[2]，是基礎(chǔ)設(shè)計的重點。結(jié)合上部結(jié)構(gòu)布置，荷載分布情況及土層情況，高層部分采用樁基，多層部分采用天然地基，多層部分以④2層粘土及④3層粘土層作為基礎(chǔ)持力層，高層部分以⑤7層粉質(zhì)粘土及⑤8層粉土作為高層部分的樁端持力層，該兩層土均為密實的中等壓縮性土，強度較高，厚度較大，是較為理想的樁端持力層。樁型選擇高強混凝土預(yù)應(yīng)力管樁，樁長為35 m，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為3 800 kN。由于本場地地基不均勻，樁基摩擦段及持力層、下臥層段夾較多的透鏡狀土體，各土層空間分布、厚度變化較大，容易導(dǎo)致不同部位同等長度的樁承載力存在較大差異，各基樁沉降量存在較大差異，因此為減小多高層間的沉降差異，基礎(chǔ)和樁基設(shè)計采取變剛度調(diào)平設(shè)計[3]，具體措施有：加大高層部分基礎(chǔ)剛度，選用厚板筏基，底板厚度取為1 500 mm，跨高比不小于1/5；對于高層部分應(yīng)力較大部位及多高層銜接部位采取適當(dāng)增加樁數(shù)等措施強化樁基剛度；多層部分基礎(chǔ)適當(dāng)弱化，采用梁板式筏板基礎(chǔ)；厚板與梁板筏基銜接部分通過逐步漸變式處理的方式(見圖2)，減小因剛度變化引起的應(yīng)力集中；在底板變化處設(shè)置沉降后澆帶，并要求待高層部分結(jié)構(gòu)封頂后，根據(jù)沉降實測值判斷多高層基礎(chǔ)的沉降是否穩(wěn)定，且沉降差滿足要求后方可封閉；樁基設(shè)計時通過對上部結(jié)構(gòu)—筏板基礎(chǔ)(承臺)—樁—土共同工作進行分析。

4 沉降分析

基礎(chǔ)分析選用PKPM系列的JCCAD軟件，按單向壓縮分層總和法進行樁筏有限元計算，計算時將多高層的基礎(chǔ)、高層部分的樁基及下沉式花園處的獨立基礎(chǔ)建于同一個模型下，筏板有限元的網(wǎng)格劃分以結(jié)構(gòu)構(gòu)件(墻、梁、板帶)的網(wǎng)格線及樁位為依據(jù)，樁頂與筏板按鉸接，沉降計算經(jīng)驗系數(shù)取1.0。

準(zhǔn)永久荷載下的基礎(chǔ)沉降分布如圖3所示，呈現(xiàn)內(nèi)大外小的形態(tài)，多高層銜接部分沉降差也控制在規(guī)范要求的容許值內(nèi)。

5 沉降觀測數(shù)據(jù)分析

本工程的沉降觀測期從2011年10月～2013年10月為期2年,按照《建筑變形測量規(guī)范》[4]的要求，沉降觀測點布置于建筑物的角部、核心筒等荷載分布較大處，特別是多高層銜接部分，高層部分共布置了20個觀測點，多層部分共布置了55個觀測點。

沉降觀測數(shù)據(jù)表明(見圖4，圖5)：高層部分最大沉降出現(xiàn)在核心筒下，整個高層部分的累計沉降值在19 mm～24 mm之間，沉降差異較小，多層部分整體沉降較為均勻，累計沉降值在11 mm～14 mm之間。2013年4月～2013年10月高層部分的日均沉降量為0.02 mm，多層部分的日均沉降量為0.01 mm，已達到沉降穩(wěn)定的要求。沉降觀測數(shù)據(jù)表明，基礎(chǔ)的總沉降量及多高層間的差異沉降均滿足規(guī)范[3]要求，進一步驗證了基礎(chǔ)方案的合理性。

6 結(jié)語

大底盤建筑的基礎(chǔ)連為一體時，基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵是通過合理調(diào)整基礎(chǔ)剛度，達到減小多高層建筑間的沉降差異的目的。通過一系列設(shè)計手段，以及充分的沉降分析，確定了合理的基礎(chǔ)方案，并通過沉降觀測數(shù)據(jù)得到了驗證。

[1] GB 50011-2010,建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 50007-2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] JGJ 94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JGJ 8-2007,建筑變形測量規(guī)范[S].

On analysis of enlarged base architectural engineering foundation and basement design

HE Xiao-yan ZHANG Xing CHEN Ting-ting

(ChinaIPPRInternationalEngineeringCorporation,Beijing100089,China)

According to the shortages caused by the different settlement among high-rise and multi-high-rise buildings with enlarged base and towers, the paper introduces the adoption of the pile and the natural basement in the multiple floor buildings, and no settlement joints on the basement, and differential settlement among main building groups can be controlled within the required scopes by the design measures, including the stiffness leveling design and common roles of cushion cap-pile-soil, so as to solve the problem reasonably.

enlarged base building, differential settlement, stiffness leveling design, settlement analysis and observation

1009-6825(2014)11-0078-02

2014-01-26

何小燕(1963- ),女,高級工程師,國家一級結(jié)構(gòu)注冊工程師; 張 興(1981- ),男,高級工程師; 陳婷婷(1980- ),女,工程師

TU473

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