大底盘高层建筑主楼和裙房基础设计探讨

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留齿槽，而在外浇混凝土前，将模板拆除并普遍凿毛，再补浇混凝土。当混凝土坍落度小 时， 如干硬性或半干硬性混凝土时，可在带两侧焊接钢筋骨架， 也可采用双层钢板网或一 层钢板网加一层钢丝网隔断，施工时应掌握好混凝土的振捣密实度，既不应有空腹现象， 也不应有严重的漏浆 现象， 应在钢板网外有均匀的突出 颗粒状， 便新旧混凝土接搓粘结。 以 伸缩后浇带在带两侧混凝土浇灌两个月， 且上一层结构的混凝土浇灌一个月后，采用 比 筏板混凝土设计强 度等级提高一级的补偿收缩混凝土进行灌填，并加强养护。 应注意在 后浇带处不应增设附 加加强钢筋。当筏板为刚性防水时， 在后浇带处筏板下宜采用附加卷 材防 水做法 （ 图一） 由 。 于后浇带浇灌混凝土间隔时间较长， 在水位较高地区施工时 采用降 水。 按一般后浇带做法，在未浇灌混凝士前不能停止降水，从而将增加降水费用， 为此可 采用如图二． 所示做法。在后浇带的基础底板和外墙处增设抗水及防水措施，只需要结 三 构重量能平衡水压力即 可停止降水。由 于此时后浇带混凝土并未浇筑，停止降水并不影响 后浇带对高层建筑与裙房差异沉降的调节作用。 在沉降后浇带裙房一侧， 可在裙房独立柱 基或钢筋混凝土条基范围之外，于钢筋混凝土防水底板下铺设聚苯等松散材料，从而人为 地加大低层裙房基础的沉降变形。
４ 后浇带的设计
鉴于土力学的复杂性和目 前人们对它的 认知水平， 不管采取何种计算手段与计算方法． 在设计阶段对地基基础进行的沉降计算及钢筋应力分析， 后的 与日 观测结果相吻合的极少、 极少． 根据工程实践经验和现有的工程地基反力及沉降的实际观测，在大底盘高层建筑主 楼和裙房的基础交接部位设置沉降后浇带， 在主体结构封顶且沉降稳定后浇灌后浇带，也 是一种难得的、 成功的工程经验。 高层建筑之下， 沉降后浇带范围以内的基础梁板均 按高层建筑的基底反力进行设计计 算，并对周边外挑部分按悬挑梁板复核。沉降后浇带之外邻跨的 低层建筑基础，设计要求 其基底反力在裙房产生的基底反力的 基础之上适当 提高， 作为裙房基础梁板设计取值。这 主要是考虑到沉降后浇带浇灌完成后，高层部分的沉降还未完全结 束，随着高层建筑沉降 量的增加， 高层建筑的荷载会向 裙房基底扩散，裙房的 基底反力会 有所提高，提高 值与地 基类别、后浇带浇筑时高层建筑的沉降完成量有关。 此外，为减少基础筏形在混凝土硬化过程中收缩应力，沿基础长度每间隔 ２ｍ ４ｍ ０至 ０
３ 高水位地区的基础设计
地下水位高于基础底时，地下水对基础 （ 包括地下室底板 ） 有浮托作用， 地下室的抗 浮稳定性应满足下式要求：
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式中 贾 地下室自 一 重及上部结构作用的 永久荷载标准值的总和： Ｆ 地下水浮力 － 当结构重量不满足式 （要求时。 １ ） 地下室应采取有效抗浮措施： （ 增大需抗浮部分结构自 将底板加厚或加深， １ ） 重。 或将底板设计成无梁楼盖， 底板上铺 级配砂石等配重材料，当需抗浮部分地下室无上部结构时， 有条件时可在地下室顶板上增
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加覆土厚度。 但这种措施将会加大底板混凝土用量，加大开挖的土方量，而且降水、设隔 水围幕、挖土、填砂石材料等综合费用较大。 （ 将底板沿外墙向 ２ ） 外延伸，以 利用向 外延伸部分自 重． 及其上回 填土自 重压力与整体结 构一起共同抗浮。但仅有地下室或仅有裙房的部分，而此部分又满足不了 抗浮要求时，此 部分还需要进行抗浮设计或采取抗浮措施． （ 采用抗拔锚杆或抗拔桩方案。 ３ ） 裙房自 重抵消一部分水的浮力， 不足部分由 抗拔锚杆或抗 拔桩来承担， 这样施工方案与主楼相同， 便于施工组织设 计。 ３１ 抗拔锚杆方案 ． 锚杆宜进入岩层， 如果岩层较深，可锚入坚硬土层，并 应通过现场抗拔试验确定其抗 拔承载力。当 有可靠依据时，亦可按下式计算， 但应采用现场单根抗拔锚杆承载力特征值
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式中
Ｇ。 — 桩自 重， 地下水位以下取有效重度： ｑ ｂ一 桩 侧摩阻力特征值； ｓ
Ｕ — 桩周长； ，
．— 抗拔 阻 折减 数。 系 ‘ Ｌ 桩摩 力
叶立班．男，１ ５ 出生．工学硕士，高级工程师 ６ ６ ９．
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够，尚 未形成一套完整的设计计算方法，尚 需继续深入研究，不断积累工程实践经验。
２ 理论研究与工程试验
土非弹性匀质体， 它是是由 矿物颗粒、 水和空气构成的三相体系材料， 地基的线性弹 性地基模型有文克尔地基模型和弹性半无限 体地荃模型。文克尔地基模型没有考虑土介质 的连续性，忽略了地基中的剪力， 完全不考虑土的 应力扩散：弹性半无限体地基模型将土 视为弹性、匀质、连续的介质， 夸大了土的应力扩散能力，它们反映了 地基性状的 两个极 端状况。非线性弹性地墓模型、 弹塑性地基模型进入工程实用阶段的仍然为数不多 （ 前 目 地基模式型已 达一百种以 ， 建筑科学研究院 上）中国 地基所对大底盘框架厚筏基础进行了 较 为系统的 模型试验研究， 采用以 分层总和法为基础的有限压缩层地基模型及 Ｍｎｌ 厚 ｉｉ ｄｎ中 板理论和框架结构的有限 元法， 对基础进行了 数值计算分析， 得出了一些有价值的 结论： 由于主楼扩大部分裙楼的作用，降低了基础的绝对沉降值，主楼的荷载仅传递于邻近 的裙楼基础，以塔楼区域为中心，通过裙房基础沿径向向外扩散。但扩散范围有限，传递 的数值自 一跨外就明显降 低。 对于大底盘多 塔结构， 可用叠加原理计算基础的沉降变形和 地基反力． 以各塔楼下面一定范围的区域为沉降中心， 基础沉降变形各自 沿径向向外衰减， 并在共同的影响范围内相互叠加：地基反力也是以 各塔楼下面某一区域为中 心， 通过塔楼 的裙房基础沿径向向外扩散，并在共同的荷载扩散范围内相互叠加。在高层建筑、地基与 荃础的 相互作用下，由于裙房基础对高层建筑荷载的 扩散作用， 存在一个以 塔楼为中心的 “ 作用有效范围” 为充分发挥“ 共同 ， 有效共同 作用范围” 的合理受力形式， 当需要减薄裙 房筏板厚度以节省材料时， 或者设置后浇带以调节基础筏板变形时，变截面位置或后浇带 位置应设在 “ 有效共同作用范围” 对于通常的２ －层大底盘框架厚筏基础， 外。 ＾４ 其范围界 定在主楼连同周向的一跨裙房的范围内， 在保证基础筏板厚度不小于 １ 柱跨的前 ／ ６ 提下， 该范围内 地基反力基本上呈均匀分布。
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大底盘高层建筑主楼和裙房基础设计探讨
叶立寰
〔 总后建筑设计研究院，北京 １０３ ） ００６
提 共 本文对大底盘高层建筑与裙房的基础设计进行了 探讨， 如高层主楼与裙房的差异沉降、 层主楼 高 与裙房之间的有效共同作用范围、 伸缩后浇带与沉降后浇带的设里、 高水位地区基础抗浮与差异沉降的调 节等， 鉴于土力学的复杂性、 建筑结构多样性和目 前人们的认知水平， 我们还需大力提倡对原体工程进行
现场实测。
关键词 高层主樱，裙房，基础设计 ，有效共 同作用范围，后洛带
１ 前言
土力学是实践先于理论的科学。到目 前为止仍属于半经验、半理论的学科，目 前我们 解决了 体型较简单的刚性建筑物的 沉降计算及反力 分布问 题， 但不能解决平面复杂的、 荷 载差异较大的建筑物的 变形，难以 计算实际的 相对弯曲 或局部挠曲 值，难以实现按变形控 制设计的原则。 高层建筑基础费用在整个工程项目 总造价中占 有很大的比例，合理设计基础承台板， 做到既安全可靠又经济合理，能有效降低工程造价，具有可观的经济效益。高层建筑与一 般建筑一样， 往往可以 采用多种基础方案，箱形基 础、筏形基础、以及桩箱、 桩筏基础是 高层建 筑的几种常用形式，裙楼建筑则多采用独立柱基、条基、筏基、桩基。在我国， 有 关的国 家规范、各地方的标准均未对高层建筑桩 一筏和桩一箱基础承台板的计算方法进行 详细规定， 一般仅笼统地提示采用考虑地基一基础一上部结构共同作用的电算法或倒楼盖 法等简 化算法。 显然， 倒楼盖法等简化算法一般仅考虑局部弯矩， 应用时有很大的局限 性； 而考虑地基一基础一上部结构共同作用的电 算法虽然可行，但计算工作量十分大，且因各 计算分析软件对上部结构刚度、 节点约束等处理的 不同，经常导致不同软件计算结果差异 很大。因 此， 高层建筑承台 板的计算是一个十分重要但至今仍未很好解决的问 题。 由 于大底盘基础上高层建筑主楼和裙房的高 度相差很大， 造成荷载的差异也很大。 各 个建筑的结构的形式都不相同，对基础的 要求也不同， 造成基础结构的刚度很不均匀。 对 于这种基础的 不均匀沉降如何控制，地基反力如何分布，基础内力如何计算，主楼和裙楼 的 基础如何 连成整体，基础各部分的 应力状态如何， 基础设计构造要求如何等等， 这些都 是设计人员必须面对的问 题。高层建筑大底盘框架厚筏基础的地基反力、变形特征、 后浇 施工缝的设置等，虽做了一些模型试验，对照实际工程也做了一些计算分析， 但这还很不
采用预应力管桩作为抗拔桩时， 其单桩抗拔承载力特征值还应符合下式： 凡， ａ ５ 创 （ ４ ） 式中 Ｒｒ — 桩身抗拔承载力特征值； ｐ ａ ｓ— 管桩混凝土有效应力。 对抗拔桩应验算桩身裂缝宽度， 其最大裂缝宽度不 应超过０２ｍ 值得一提的是， ． ｍ。 在 抗拔桩中不妨放置一些预应力钢筋， 这对减少普通钢筋用量、减小抗拔桩的裂缝宽度、提 高混凝土耐久性均有较大益处。 由 上所述可知， 抗浮设计主要有两种方法：一在基础上增加配重：二在基础上设抗浮 锚杆或抗拔桩。 由于地下室设防水位是根据历年最高水位结合近几年的水位变化提出 来的， 一般情况下地下水位是达不到设防水位的， 而且一年中水位也不断变化， 如果采用抗拔桩， 抗拔桩实际上是长期处于受压状态， 仅仅在水浮力大于建筑物重量时，抗拔桩才起抗浮作 用。因此，抗拔桩实际上长期充当着地下室裙房的桩基，如果主楼采用天然基础，无形中 加大了 主楼与裙房的 沉降差， 这正是基础设计中不愿发生的情况， 因此在地下室基础抗浮 设计时，除了 采取 “ 抗”的办法外， 条件允许时，还应考虑通过疏排水，使地下水位保持 在预定标高之下的 “ 浮力消除型疏排措施， ． ’
试验去验证。
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（ ２ ）
式中 Ｒ — 单根抗拔锚杆承载力 ｏ 特征值： ｄ — 锚杆孔直径； ｉ — 第１ 层土层或岩体中锚杆锚固长度；
— 第ｉ 层土层或岩体与水泥砂浆或细石混凝土的粘结强度特征值。
锚杆可采用集中 布置或均匀布置， 布置时将锚杆集中布置在基础桩或独立基础内： 集中 均匀布置时， 锚杆本身可利用作为底板上层钢筋的架立筋及底板上层筋的支撑筋， 锚杆形 状成Ｌ 形，呈正方形网格布置，锚杆位于网格交点上。集中布置受力明 确，传力直接， 可 保证防水做法的完整性， 但由 于基础桩或独立基础面积较小，且又有较多纵向钢筋， 造成 锚杆施工困难，施工质量不宜保证； 均匀布置则对底板的防水做法破坏较多，防水层的施 工质量也不宜保证。 在以 岩石层作为持力层时，锚杆直接锚入岩层， 锚杆本身防腐简单， 但若锚杆需穿超非岩层进入坚硬土层时， 应注意锚杆的防腐问 题． 因锚杆施工技术强， 要求较高， 不少人担心锚杆施工会延长工期， 但实践表明 对工期 没有什么影响或影响 很小，关键是要有效地组织流水作业。当桩 （ 人工挖孔灌注桩） 浇筑 完混凝土后， 立即组 织在桩周围 进行锚杆施工， 甚至可提前与桩施工同时进行，只是在桩 的周围的旁边留出 桩的开挖、 浇筑混凝土的作业面即可， 力争桩与锚杆同时检测，同时验 收，不因锚杆施工影响工期。 ３２ 抗拔桩方案 ． 对本已 采用桩基础的建筑结构， 可将承重桩同时设计成抗拔桩。若原有承重桩作为抗 拔桩后仍不足以承受地下水产生的 浮力，可增设纯抗拔桩：若原为 独立柱基或筏板等天然 基础，则设纯抗拔桩。 纯抗拔桩可设在独立柱基、 地下室底板地梁或地下室底板下。 抗拔桩极限承载力宜通过现场单桩抗拔静荷载试验确定，当 未进行单桩抗拔试验时， 可按下式计算抗拔桩极限承载力特征值。
留 一道伸缩后 浇带， 带宽８ －００ ， ０ ｌ ｍ 此带宜设 ０ ０ｍ 在柱距 三等分的 间范围内， 板钢筋 中 梁、 贯通 不断， 侧的 带两 支模方法， 则视带两 侧混凝土坍 落度的大小而 定。当 混凝土 坍落度很 大时， 可采用 Ａ铆搏或用木模板支撑。 此时一般在带的 两侧预留 槽；若板厚不大，可不 齿