主樓與裙房如何降低沉降差的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

王志明

(重慶卓創(chuàng)國(guó)際工程設(shè)計(jì)有限公司，重慶市 400020)

主樓與裙房如何降低沉降差的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

王志明

(重慶卓創(chuàng)國(guó)際工程設(shè)計(jì)有限公司，重慶市 400020)

對(duì)裙樓及其主樓建筑來(lái)說(shuō),其基礎(chǔ)各部分(高層主樓區(qū)域、裙房區(qū)域、純地下室區(qū)域)荷載差異較大,控制差異沉降顯得尤為重要。文章結(jié)合實(shí)踐,針對(duì)該類(lèi)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出沉降考慮,從結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性以及差異沉降控制等需作重點(diǎn)論述,為同行提供參考。

建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；沉降分析

引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展, 高層建筑大量出現(xiàn)。由于功能上的需要, 有時(shí)也由于造型上的需要, 而把高層主樓與低層裙樓緊緊連在一起, 從原有的結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看, 希望將高層與低層分開(kāi), 這就需要在墻體或柱間設(shè)變形縫, 基礎(chǔ)也要進(jìn)行處理, 但從建筑設(shè)計(jì)的要求看, 他們不希望設(shè)縫，因?yàn)樵O(shè)縫往往出現(xiàn)雙柱、雙墻, 使平面布局受局限。

一、主樓和裙房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，因?yàn)榻ㄖ确矫嫘枰话阍O(shè)計(jì)有主樓和裙樓部分，但因?yàn)閮烧咧昂奢d相差較大以及結(jié)構(gòu)剛度相差較為懸殊，必定會(huì)導(dǎo)致主樓和裙房之間存在不均勻沉降。目前針對(duì)高層建筑主樓和裙房之間荷載和結(jié)構(gòu)剛度差異較大而引起一系列的問(wèn)題，如主樓和裙房之間的不均勻沉降是其中首要的難題，筆者總結(jié)了對(duì)于高層建筑主樓和裙房基礎(chǔ)處理的方法主要有3種：1）采取沉降縫把主樓和裙房?jī)烧咧g完全斷開(kāi)；2）把主樓和裙房?jī)烧咴O(shè)置在同一個(gè)剛度極大的基礎(chǔ)上，也就是相當(dāng)于不允許兩者沉降；3）為了能有效減小主樓和裙房之間的沉降差，兩者采取不同的基礎(chǔ)形式，但在結(jié)構(gòu)上是連續(xù)無(wú)縫的。

在過(guò)去的做法，為了有效地解決高層建筑主樓和裙房之間的不均勻沉降一般都是采取沉降縫的措施，也就是從裙房頂板開(kāi)始直到基礎(chǔ)底，設(shè)置雙柱雙層形式采取沉降縫完全斷開(kāi)主樓和裙房，從而避免兩者之間的不均勻沉降。雖然沉降縫解決了主樓和裙房?jī)烧咧g的不均勻沉降問(wèn)題，但是解決防水問(wèn)題是關(guān)鍵，通常都是在裙樓和主樓之間的沉降縫中所有地下連接部分都設(shè)置止水帶，雖然止水帶具有一定的彈性能力，但是相對(duì)于過(guò)大的沉降差來(lái)說(shuō)，止水帶的彈性應(yīng)變必定是有限的，從而往往造成止水帶的失效。顯然，主樓和裙房之間設(shè)置沉降縫已不再實(shí)用，而兩者之間基礎(chǔ)采取整體設(shè)計(jì)將是發(fā)展趨勢(shì)

二、主樓和裙房基礎(chǔ)整體性設(shè)計(jì)的可行性分析

主樓和裙樓兩者之間的基礎(chǔ)整體設(shè)計(jì)，目前比較側(cè)重于兩者采取基礎(chǔ)不同形式，主樓和裙房之間不設(shè)置沉降縫。事實(shí)上，由于高層建筑的裙房和主樓兩者之間荷載以及結(jié)構(gòu)剛度相差懸殊，兩者之間必定會(huì)存在一定量沉降差，若對(duì)其沉降差處理不當(dāng)必定會(huì)造成兩者的結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)出現(xiàn)開(kāi)裂而影響結(jié)構(gòu)安全與使用要求。因此，裙房和主樓采用不同的基礎(chǔ)形式，設(shè)法減少兩者之間的沉降差，對(duì)于確保主樓和裙房基礎(chǔ)的整體設(shè)計(jì)十分重要。

高層建筑的主樓和裙房?jī)烧呋A(chǔ)采取整體設(shè)計(jì)，須具備以下幾個(gè)可行性條件：1）主樓和裙房基礎(chǔ)采取整體設(shè)計(jì)可行性關(guān)鍵是選取合理的基礎(chǔ)沉降計(jì)算分析以及合理計(jì)算出主樓和裙房之間的沉降差，結(jié)合該地區(qū)可靠的沉降數(shù)據(jù)，合理選取兩者之間的整體基礎(chǔ)方案，設(shè)置有效的過(guò)渡形式；2）設(shè)法減小主樓和裙房之間的沉降差，通過(guò)增加主樓沉降量的同時(shí)減小裙房沉降量。如主樓采取輕質(zhì)材料，以減小主樓的整體重量，同時(shí)對(duì)主樓采取補(bǔ)償式基礎(chǔ)形式，以減小主樓的沉降量；而對(duì)于裙房來(lái)說(shuō)，則應(yīng)提高其基礎(chǔ)的柔性如可采取獨(dú)立基礎(chǔ)形式，以增加裙房的沉降量；3）如果經(jīng)準(zhǔn)確計(jì)算的確裙房和主樓之間的沉降差不能滿(mǎn)足兩者基礎(chǔ)的整體設(shè)計(jì)，則可通過(guò)考慮兩者的施工順序來(lái)減小兩者沉降差，如先采取主樓施工，讓其沉降預(yù)先進(jìn)行，通過(guò)設(shè)置后澆帶來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)加強(qiáng)裙房和主樓兩者的沉降觀測(cè)，對(duì)后澆帶的高度以及層數(shù)進(jìn)行科學(xué)決策。

三、主樓和裙房基礎(chǔ)整體性設(shè)計(jì)

3.1 基礎(chǔ)整體性分析

對(duì)于高層建筑主樓和裙房基礎(chǔ)的整體性設(shè)計(jì)時(shí)所采取的結(jié)構(gòu)分析適宜采用子結(jié)構(gòu)法，該分析方法能準(zhǔn)確反映整體性基礎(chǔ)的上部結(jié)構(gòu)的荷載和剛度的凝聚過(guò)程，該方法把整體性基礎(chǔ)的上部結(jié)構(gòu)的荷載和剛度的凝聚過(guò)程分為兩個(gè)階段。第一階段為主樓結(jié)構(gòu)的荷載和結(jié)構(gòu)剛度凝聚到裙房板頂面；第二階段為考慮到主樓結(jié)構(gòu)剛度的裙房荷載和剛度凝聚到整體式基礎(chǔ)頂面；然后再對(duì)基礎(chǔ)簡(jiǎn)化為梁、板、筏，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

3.2 主樓和裙房的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式設(shè)計(jì)

當(dāng)高層建筑的主樓和裙房基礎(chǔ)采取整體性設(shè)計(jì)，即采取基礎(chǔ)不設(shè)縫設(shè)計(jì)，可采取如下設(shè)計(jì)措施：盡可能對(duì)于建筑平面布置采取簡(jiǎn)單形式，如果對(duì)于建筑體型較為復(fù)雜的，則應(yīng)采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性的方案。對(duì)于主樓結(jié)構(gòu)盡可能采取輕型材料，以有效地減小主樓建筑物的自重荷載。應(yīng)當(dāng)把主樓和裙房基礎(chǔ)分別設(shè)置在不同土層上，主樓結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)持力層應(yīng)設(shè)置在低壓縮性的土層，對(duì)于裙房的基礎(chǔ)持力層則應(yīng)設(shè)置在中壓縮性土層，從而減小兩者之間的沉降差。對(duì)于裙房面積較小的情況，則可把裙房直接懸挑在主樓基礎(chǔ)上。主樓和裙房基礎(chǔ)采取不同形式，例如主樓基礎(chǔ)采取樁箱基礎(chǔ)或箱基外挑，以有效地?cái)U(kuò)大基礎(chǔ)底面積，從而降低地基附加應(yīng)力，最終減小沉降差。對(duì)于場(chǎng)地地基條件良好，而且沉降差不大，或者建筑在使用上沒(méi)有特殊要求，則主樓和裙房同時(shí)采取筏基或者箱基。

3.3 采取靈活的布樁形式

對(duì)于帶有裙房的高層建筑的基礎(chǔ)工作狀態(tài)來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)的平均沉降值越大，對(duì)于主樓與裙房的相互影響越大，從而導(dǎo)致主樓和裙房?jī)烧叩幕A(chǔ)“對(duì)傾”性概率增大。因此必須控制高層建筑中主樓和裙房?jī)烧叩钠骄两?。工程?shí)踐上通常采取長(zhǎng)樁基礎(chǔ)的高層建筑沉降較小，同時(shí)再通過(guò)合理調(diào)整主樓和裙房的樁長(zhǎng)、承載力與樁間距，可有效控制主樓和裙房的差異沉降，從而在滿(mǎn)足構(gòu)造、沖切以及剛度等前提下，減少基礎(chǔ)底板的內(nèi)力。

3.4 基礎(chǔ)沉降計(jì)算

主樓和裙房整體性基礎(chǔ)沉降計(jì)算采取共同作用方法進(jìn)行，先把主樓和裙房考慮沉降縫進(jìn)行沉降計(jì)算，結(jié)合兩者之間的相互影響預(yù)估主樓和裙房基礎(chǔ)的沉降差；再把主樓和裙房不考慮沉降縫進(jìn)行基礎(chǔ)整體性計(jì)算，在所預(yù)估的沉降差前提下，預(yù)估整體式基礎(chǔ)的整體撓曲和對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)應(yīng)力。對(duì)于主樓和裙房?jī)烧呋A(chǔ)的沉降差在1.5‰～3.0‰范圍內(nèi)，其基礎(chǔ)整體撓曲通常在0.33‰內(nèi)，這時(shí)主樓和裙房可以采取整體式基礎(chǔ)并且同時(shí)施工。對(duì)于預(yù)估沉降差較大而且兩者基礎(chǔ)的相對(duì)傾斜較大的，則可采用設(shè)置后澆帶的方式而不設(shè)縫。這時(shí)由于采取后澆帶施工，應(yīng)當(dāng)給出后澆帶合理的施工流程，以減小建筑物的后期沉降。

四、結(jié)束語(yǔ)

高層建筑主樓和裙房之間的不均勻沉降采取沉降縫的措施以逐漸變得不現(xiàn)實(shí)，相反高層建筑主樓和裙房?jī)烧呋A(chǔ)的沉降差在可控制值內(nèi)采取整體性設(shè)計(jì)而不設(shè)置沉降縫以及不留后澆帶因其有很大的優(yōu)勢(shì)，可預(yù)測(cè)其將廣泛應(yīng)用于高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中。而如果預(yù)估沉降差較大，則可采用設(shè)置后澆帶的方式同樣可應(yīng)用到基礎(chǔ)的整體性設(shè)計(jì)而不設(shè)縫。但沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕A(chǔ)選型以及主樓和裙房之間的基礎(chǔ)沉降差計(jì)算而一味追求基礎(chǔ)的整體性誰(shuí)，這將導(dǎo)致工程實(shí)踐結(jié)果不盡人意，同時(shí)還會(huì)給結(jié)構(gòu)帶來(lái)較大的安全隱患。因此，筆者認(rèn)為高層建筑主樓和裙房基礎(chǔ)的整體性設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)建立在科學(xué)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上。

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1007-6344（2015）06-0094-01