帶裙房高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的沉降相關(guān)問題討論

張學(xué)斌

摘 要：該文介紹了高層建筑基礎(chǔ)沉降產(chǎn)生的因素，討論了帶裙房高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)與沉降相關(guān)的一些問題，著重提出了主樓與裙房基礎(chǔ)的調(diào)平設(shè)計(jì)方法，給出減少沉降差的技術(shù)措施建議。

關(guān)鍵詞：高層建筑 裙房 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 沉降差

中圖分類號(hào)：TU 375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（a）-00-01

隨著建筑功能的日益多樣化、復(fù)雜化，高層住宅樓、商住樓、寫字樓、飯店等主樓經(jīng)常在相鄰側(cè)邊設(shè)有多層或低層裙房，其主樓地下室與裙房地下室連成一體，用做車庫、機(jī)電設(shè)備用房或人防。有的主樓旁沒有裙房，但是有地下車庫與主樓地下室連成整體，也可以認(rèn)為是帶裙房高層建筑的特殊形式。

帶裙房的高層建筑在主樓和裙樓之間存在著非常顯著的荷載差異，容易使基礎(chǔ)產(chǎn)生過大的差異沉降，從而對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。在帶裙房高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，不均勻沉降問題是需要認(rèn)真解決的重點(diǎn)之一，本文就此方面進(jìn)行一些討論。

1 沉降的產(chǎn)生因素

地基沉降量是指地基土在上部荷載作用下達(dá)到壓縮穩(wěn)定時(shí)地基表面的沉降量。地基沉降大小與地基的底部大小有著直接關(guān)系。一般，建筑物的層數(shù)越高，自重就會(huì)越大，作用在基礎(chǔ)底面上的接觸壓力就越大，地基的豎向變形即沉降量值也就越大。土體壓縮主要是由于土中孔隙體積的減小，也就是孔隙中一部分水和空氣被擠出， 同時(shí)土顆粒重新排列，靠攏擠緊。不同土的壓縮性也有很大不同，其主要影響因素包括：環(huán)境因素（如應(yīng)力歷史、應(yīng)力路線、溫度等）和土的本身性狀（如土粒粒度、成分和結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)、孔

隙水）。

2 沉降差相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法

（1）主樓與裙房之間設(shè)沉降縫。高層建筑設(shè)計(jì)的早期階段，由于對(duì)帶裙房高層建筑沉降解決受設(shè)計(jì)理論、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、觀測數(shù)據(jù)等因素的影響，為穩(wěn)妥起見，要解決兩者間的沉降不均問題，主樓與裙樓之間大多采用設(shè)置沉降縫的方法。采用雙柱、雙墻等措施將結(jié)構(gòu)完全斷開，讓沉降不同的兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元自由運(yùn)動(dòng)，也就是所謂“放”的辦法。為了解決高層主樓的側(cè)限問題，要在沉降縫之間填塞密實(shí)的粗砂等材料；在主樓與裙樓之間的所有地下部分連接處設(shè)置止水帶，可以解決防水問題，這些止水帶雖然有一些變形的性能，但畢竟是有限的，過大的沉降，將會(huì)使防水失效；為了盡量避免沉降較大的主樓對(duì)用沉降縫另一側(cè)的裙樓基礎(chǔ)產(chǎn)生過大的下拉力，裙樓基礎(chǔ)最好要遠(yuǎn)離主樓，裙樓的上部結(jié)構(gòu)往往要靠懸挑來解決，但這樣，又限制了裙樓與主樓的基礎(chǔ)。

（2）主樓與裙房采用整體基礎(chǔ)。當(dāng)基礎(chǔ)座置于基巖、卵石層等堅(jiān)硬地基，或采用樁基時(shí)，當(dāng)建筑總沉降較小時(shí)，主樓與裙樓的差異不是很大，可以將主樓、裙房的基礎(chǔ)做成整體，不設(shè)縫。常采用以下幾種形式：a.通過樁基整體支撐在基巖或承載力較大的持力層上；b.同置于剛度很大的厚筏板基礎(chǔ)上，以抵抗差異沉降引起的內(nèi)力；c.當(dāng)裙房僅有一、兩跨時(shí)，也可將裙房放在懸挑基礎(chǔ)上，懸挑基礎(chǔ)長度有限。

（3）主樓與裙房基礎(chǔ)的沉降差調(diào)平設(shè)計(jì)。采用輕質(zhì)材料減少主樓自重或采用補(bǔ)償式基礎(chǔ)以減少主樓附加壓力，是不均勻的沉降差控制到最小甚至忽略；主樓施工期間要自由沉降，則在主樓與裙房之間應(yīng)設(shè)后澆帶，要想使后期的不均勻沉降很小，就要待主樓結(jié)構(gòu)施工完畢后再澆混凝上。而這種方案在實(shí)踐中通常有以下幾種做法。

①筏基與獨(dú)立柱基的調(diào)平設(shè)計(jì)。當(dāng)主樓有一定沉降，希望裙房基礎(chǔ)產(chǎn)生盡可能大的協(xié)同沉降，以利于減少沉降差。這時(shí)裙房設(shè)置柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，獨(dú)立柱基的承載力按深寬修正后采用，以增大其基底附加壓力。當(dāng)設(shè)置防水板時(shí)，防水板下設(shè)軟墊層消除板下應(yīng)力。這是目前新疆地區(qū)采用較多的聯(lián)合設(shè)計(jì)方式。 ②筏基與柱下條基的調(diào)平設(shè)計(jì)。主樓有多層地下室，采用補(bǔ)償式筏基，基底附加壓應(yīng)力小，沉降不大。這時(shí)，裙房采用柱下條形基礎(chǔ)，以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的沉降，從而基本消除主、裙房之間的沉降差，兩者的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)則連成整體。③樁筏基礎(chǔ)與獨(dú)立柱基或筏基的調(diào)平設(shè)計(jì)。當(dāng)主樓總高很高或地基土條件決定要采取樁箱或樁筏基礎(chǔ)時(shí)，按沉降差盡可能小的要求，決定裙房采用獨(dú)立基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁或筏基。而這些，都應(yīng)由沉降分析來和地質(zhì)條件綜合確定，處理妥當(dāng)，可保持樓群的整體性。 如果裙房設(shè)有地下室，基底附加壓力甚小，甚至為負(fù)值，而天然地基的壓縮性不大，可采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，應(yīng)指出的是，即便基底附加壓力為負(fù)值，獨(dú)立柱基的沉降雖然數(shù)值很小，但不能不考慮。當(dāng)天然地基壓縮性較大，還可改用筏基。壓縮性不是很小時(shí)，可采用條形基礎(chǔ)。④筏基與筏基的聯(lián)合設(shè)計(jì)當(dāng)?shù)鼗町惓两挡淮蟆⑼翖l件較好，或者功能上有特殊要求時(shí)，則主樓與裙房有可能同時(shí)采用箱基或筏基。問題的關(guān)鍵在于，在保證防水要求的前提下盡可能提高連接處的柔性，且先施工主樓。

（4）設(shè)置后澆帶?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）中規(guī)定，當(dāng)高層建筑與相連的裙房之間不設(shè)置沉降縫時(shí)，宜在裙房一側(cè)設(shè)置用于控制沉降差的后澆帶。一般來說，后澆帶有兩個(gè)作用：消除施工期間主樓、裙房間的不均勻沉降；釋放混凝土硬化過程中的收縮應(yīng)力，起施工后澆縫的作用。要起到減少沉降差的作用，控制后澆時(shí)間至關(guān)重要。理論上，后澆封閉時(shí)間越晚越好，但是從施工工期的角度考慮，不希望推后的時(shí)間過長?？梢愿鶕?jù)沉降實(shí)測值和計(jì)算確定的后期沉降差是否滿足要求，從而來確定具體的時(shí)間間隔。

3 減少沉降差的技術(shù)措施

在設(shè)計(jì)中有必要采取一定的技術(shù)措施減少主樓部分的沉降，同時(shí)防止裙房部分沉降量過小。

（1）減少主樓部分沉降的主要措施有：a.采用壓縮模量較高、中密以上的砂類土或碎石土作為基礎(chǔ)持力層，無軟弱下臥層；b.適當(dāng)擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積，減小基底壓應(yīng)力；c.當(dāng)主樓層數(shù)較多或地基土壓縮模量不高時(shí)，采用柱基、人工處理地基等方案。

（2）防止裙房沉降量過小的主要措施有：a.柱下基礎(chǔ)盡可能地減小基底面積，優(yōu)先考慮獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)；b.盡量提高地基承載力設(shè)計(jì)值，當(dāng)?shù)乜眻?bào)告給出的地基承載力有浮動(dòng)范圍時(shí)取大值，承載力進(jìn)行深、寬修正，這樣做的最終目的是提高基底壓應(yīng)力，從而加大沉降；c.可以通過差別主樓、裙房地下室層數(shù)等方式減小裙房基礎(chǔ)埋置深度，控制裙房地基土壓縮性高于主樓，同時(shí)地基補(bǔ)償少于主樓。

4 結(jié)語

高層建筑主樓和裙樓之間不設(shè)置沉降縫的整體設(shè)計(jì)是一種趨勢，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該通過經(jīng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕A(chǔ)選型、沉降差異計(jì)算和合理減小沉降差的技術(shù)措施，才能既保證結(jié)構(gòu)主體的安全和正常使用，又達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、便于施工的目的。

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