侨福大厦岩石地基上地下室的设计

而般粘地 是于者 间情 ，基与 基相 刚增 时趋 于性 一的土基务 二之 的况 当础地 的对 度 加 ，向刚
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第十九届全国高层建筑结构学术会议论文
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基础，反之趋向于柔性基础。 根据以上分析，座落在岩石地壳上的基础，因地基变形小．刚度大，基础的相对刚 度小，可按柔性基础设计。基础设有调整内 力分布的能力， 上部荷载几乎直接传递到地基 上， 基础荷载与基底反力基本一致。反力 集中 在柱底， 分布极不均匀， 跨中板带儿乎没有 基底反力。 侨福大厦地下室底板设计成平板式，计算按倒置的无梁楼盖模型，底板不考虑 基底反力， 仅考虑地下水向上的浮力，因此底板厚度取得较小， 仅满足柱下局部区域的抗 冲切即可。 这种设计受力分析清楚， 经济合理， 底板刚度小，受力小， 配筋也小。平板式 底板避免了 在岩石上开槽， 便于施工， 大受甲 方和施工单位的 欢迎。底板配筋分成柱上板 带和跨中板带，也可在柱间设置暗梁。当柱直接落在微风化岩上时，冲切锥体范围内的地 基提供了足够的反力，足以 抵消柱传轴力， 底板满足抗冲切要求，当局部柱落在破碎带上 （ 按中风化设计）时，因冲切锥体范围内的 地基提供的反力不足以 抵消柱传轴力，因此要 验算局部抗冲切。抗冲切不满足时，可利用底板上 ２０ 厚的建筑垫层，局部加厚，或加 ５二 抗冲切筋。本工程轴力较大的框支柱都直接落在微风化岩上， 最大轴力 Ｎ． ０Ｋ， ． ２８８Ｎ 柱 ． ２ ＝ 截面 １０ｍ ｘ ０ｍ １０ｍ １ ｍ ，底板厚 ６０ｍ １０ ０ｍ ，冲切锥体范围内的地基反力：Ｒ２３ ． ｘ ＝． ｘ２３ ５０＝６５Ｋ ＞Ｎ ００２４０Ｎ －，所以满足抗冲切验算。局部落在破碎带上的柱轴力较小， ＝０５Ｎ Ｎ５７Ｋ ， 柱 截面 ６０ ０ｍ ０Ｘ ｍ，冲切锥体范围内 ６ ０ 地基提供的反力Ｒ１８ ８ ５０４６Ｋ， ＝． ． ０＝８０Ｎ 冲切荷 Ｘ Ｘ １ １ 载：Ｆ ＮＲ５５－８０２５Ｎ ， －＝０７４６＝１Ｋ，而硅底板的抗冲切承载力：０７ ｈ ｑ ＝． Ｘｌ ．３ ＝ ． ０ ｆ ＂ ０７ ｘ１４ ， Ｘ ４０ Ｘ ＝５２ ５Ｎ ｉ １ ６０ ５ ２３． ＞Ｆ，也满足抗冲切要求。 Ｘ ５０ Ｋ
四、基岩对底板的约束
岩石地基对底板的约束， 远远大于土对底板的约束． 一方面是因为两种接触面的摩 擦系数不同，另一方面是因为岩石本身不会随底板的收缩而产生变位， 而土在约束底板的 同时， 也受底板的 作用而产生水平变位。 岩石对底板的约束可以 理解为 “ 刚性约束” 而土 ， 对底板的约束可以 理解为 “ 弹性” 约束． 底板硷自 当 身收缩时， 岩的约束限 基 制了 硷收缩，
（ 中待 。 心载 》
图 柔基 的底 力沉 一 性 础墓 反和 降
图 刚基 的 底 力沉 二 性 础基 反和 降
３ 、相对刚度 实际工程中。 理想的刚性基础和柔性基础是不存在的， 影响基底反力分布的因 素是 地基与基础的相对刚 度。柔性基础模型适合于岩石地基，刚性基础模型适合子室的地下水与普通地下室的 情况不同， 普通地下室的地下水位可以 根据勘探资料确定，而岩石地基的地下室周围 地下水与外界不连通，无法消散， 一旦形成 就成了 死水 （ 集聚水） 地下水的来源主要是施工用水、 。 大气降水和裂隙水等。 集聚水与地 质勘探的水位无关，而与建筑物所处的 地势、 地貌、环境有关， 与岩石的风化程度．裂隙 发育情况有关，集聚水对地下室的作用是稳定的水头， 不随季节 变化。针对这一特点，设 计上充分考虑了集聚水对底板和侧壁的不利影响， 计算上取满水头。施工上也采取相应措 施，回填土前，将四 周的水抽干并保 证回填土质量。另外，为了防止长期使用过程中地面 雨水直接渗入地下室周围，做一层永久的 硷配筋地面，并与地下室外墙可靠连接， 堵住地 下水的主要来源。 、
约束。
４ 底板采用双层双向 、 配筋， 抵抗主拉应力。 根据以上分析， 采用合理的设计计算模型，并有针对性地采取构造措施， 侨福大厦 地下室使用多年来效果良 未出现过裂缝， 好， 证明 我们的分析是正确的， 采取的措施是合 理有效的。以 上措施可根据工程实际酌情采用。根据笔者经验， 岩石地基上底板后浇带间 距应比一般的小；因岩石对底板的约束是 连续的，无处不有的， 而膨胀剂产生的膨胀应力 也是连续的，因此措施２ 具有较好的针对性和适用性；要彻底消除岩石对底板的约束，采 用措施 ３ 最直接；措施４ 则是普通的， 常规的方法。 结论：岩石地基上地下室设计与普通地下室的设计有很大不同。 地基刚度大，底板相对刚 度小，可按柔性底板设计。 底板传力以 直接传递为主，基本不扩散。 底板反力不均 匀， 跨中 集中在柱底， 板带无反力。 应考虑集聚水对地下室的不利影响， 并采取相 应措施。岩石对底板的约束是引 起底板开裂的主要原因， 应采取专门 措施防止底板 开裂。 上观点为个别工程的点滴经验， 以 如有不对之处， 欢迎各方面专家批评指正。
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侨福大厦岩石地基上地下室的设计
黄勋林
（ 深圳市电子院设计有限公司， 深圳 ５８３） １００
提
要
本文通过一个工程实例，论述了岩石地基上地下室设计与普通地下室的不同，提出了设计中 遇到的问题，并给出了解决方法，供同类工程参考． 地下室，岩石，刚性基础，柔性基础，地下水
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在底板中产生拉应力，当 拉应力超过抗拉强度时， 底板就会开裂。岩石地基上的底板比普 通地下室底板更易开裂， 这就是主要原因。 基于以 上分析， 设计上采取了 如下措施防止底
板开裂。
１ 用后浇带将底板划分成几块，分块浇筑，减少硷自 、 身的收缩； ２ 、在底板硅中 掺入适量的膨胀剂， 用以 抵消部分收缩产生的应力， ３ 、在底板与垫层之间， 做一道沥青砂垫层，形成一道滑动面，减少岩石对底板的
．６ ． ｓ
关健词
一、 工程概况
侨福大厦位于深圳市深南大道与新洲路交汇点的西北方， 西侧是深茂大厦， 北侧为 景田三号路，东侧是深圳特区报业大厦，南侧距深南大道约 ｌｏ。 ｏｍ 地上 ２ 层， ９ 地下两层， 其中一 层为人防地下室，总高 ４５，建筑面积３４０２ ２ 度９． ｍ ００ｍ ， 本场地原始地貌为残丘，原地形西高东低，勘察资料显示， 场地内各地层岩性 自 上
而下分为 ：
１ 人工 ， 层厚。 ． 、 填土 （ ） 旷， 一１ ｍ ５．
２ （＂，砾质粉质粘土，由 、第四系残积层 Ｑ） 粗粒花岗岩风化残积而成， 层厚 １ － ． ２ １， ． ，层底标高 １． ４２ｍ １５，层顶埋深 ０ ５ｍ ｍ ．１ ０ １９－１． ． ５ ４ ３ 、基岩， 场地下卧基岩是燕山 期粗粒花岗 岩， 按风化程度划分如下： ① 强风化岩， 层厚 １ ０ － ０， ． ＾７ ０ 层顶埋深０ １ ０，顶 ０ ． －１ ５ｍ 板标高１９ １． ． ． ． ４２ｍ ８ ８ ② 中风化岩， 层厚０３ － ２，层顶埋深２５ ６０， ． ． ＾２ ｍ ． ． －１ ｍ ③ 微风化岩， 层厚３１ ３０， ． ． 层顶埋深０４－６５， 一１ ｍ ．－１．ｍ 根据地质报告， 场地下卧基岩面起伏较大，呈西高东低的 走势。因设计为 两层地下室，底 板面标高－． ，地下室开挖后西部地段己到微风化岩，可直接作为建筑物基础持力层， ７５ｍ ０ 而东部地段还在残积土或强风化岩上。根据不同 地段基岩埋深的 不同，设 计分别采用了三 种不同的基础形式。具体是： ⑥轴以 西为岩石锚杆基础 （ 锚杆的 作用是解决施工过程中地 下室抗浮） ⑥一⑦轴为墩基础， ， ⑦轴以东为人工挖孔桩基础， 持力层全部为微风化岩 （ 局 部为破碎带） 这样， 。 虽然有三种不同的基础形式， 但持力层都在同 一岩层上， 地基变形甚 微，有效控制了地基不均匀沉降。 墩基础与桩基础的划分界限目 前尚无明 确标准， 根据相 关资料与经验，本工程当 １ｄ 时按墩基础设计，１ ＞ 时按桩基础设计。墩基础地基 ／＜５ ／ ５ ｄ 承载力标准值 ｆ ５０Ｋａ 挖孔桩端承力 ｋ ００ｐ， ＝ 标准值ｑ ８０Ｋａ 墩基、 ， ０ｐ， ０ 桩基部分的地下室底 板设计方法属常规的、 典型的方法， 在此不多讨论， 而岩石地基上的底板在深圳比较少见，
今考文献：
［］ 高等学校教学用书 《 １ 地墓及墓础》 ，华南理工大学等编
〔 幻
第十七届高 筑结 术会 文集 《 地基中高 筑地下 层建 构学 议论 岩石 层建 室的设 ， 计） 李华亭、 张冬云：
［１ 《 ３ 工程结构裂缝控制》 ，王铁梦．
黄勋林，男，１６－ ９４７出生，工学硕士。高级工程师
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属“ 非典型” 例子， 下面就岩石地基上地下室底板的受力特征，设计中遇到的问
题进行分析讨论，以便同类工程借鉴参考。
二、地基与基础受力分析
建筑物基础的 沉降、内力以 及基底反力的 分布，是与地基、基础和上部结构的刚度 有关的， 这三个部分相互作用，相互制约， 对结构的 整体内力和变形产生影响。分析这三 者之间的相互作用，必须同时满足静力平衡条件和变形协调条件。要精确分析这三者之间 的相互作用是很困难的，下面仅考虑地基与基础的相互作用，忽略上部结构的影响， 把基 础分成柔性基础和刚性基础两种特例，定性地分析地基基础的相对刚度对基础沉降和地基 反力分布的影响。 １ 、柔性基础 柔性基础的抗弯刚度很小，好象是放在地上的海绵，可以随着地基的变形而任意弯 曲。 基础上任一点的 荷载传递到基底时，不能向旁边扩散， 就象直接作用在地基上一样。 均布荷载作用下柔性基础的基底沉降是中部大， 边缘小。由 此可见，柔性基础因刚度小， 无力调整基底的不均匀沉降，就不可能使传至基底的荷载改变原来的分布。所以 柔性基础 的基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致，荷载传递方式为直接传递．没有扩 散。见图（ 一） ２ 、刚性基础 刚性基础具有非常大的抗弯刚度，受荷后基础不挠曲，不变形，相当于刚体。因此 原来是平面的基底， 沉降后仍然保持平面。 如基础的 荷载合力通过基底形心，则沿基底的 沉降处处相同，而当 荷载偏心时，沉降后基底为一倾斜平面，基底反力分布是边缘大，中 部小，见图（ 。由 二） 此可见，刚性基础在调整基底沉降的同时，也使基底压力由中 部向 边 缘转移，这就是通常 所说的基础架越作用。 刚性基础基底反力分布的 特点是只与荷载合力 的大小、作用点有关，而与荷载分布情况无关，通过刚性基础的调整重新分配反力分布。