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阅读 2382 次 不规则建筑物地基处理及基础设计探讨

摘要:文章介绍了不规则高层建筑中不同高度主楼之间及主楼与其裙房之间,采用经济合理的地基处理方法和不同的基础形式减少不均匀沉降的方法。...

不规则建筑物地基处理及基础设计探讨

李晓萍

陕西建工集团总公司建筑设计院 710054 西安

带裙楼不同高度的不规则高层建筑,因为建筑物各部分主体及裙楼高度不同,所受荷载差异大,造成持力层地基土的附加应力不均匀,从而使土体总压缩变形的不均匀,形成建筑物不均匀沉降,影响建筑物的安全和整体结构的稳定。

本文以某商住楼为实例,探讨了在不改变建筑设计方案,满足建筑功能要求的前提下,选择经济合理的地基处理方法和基础形式以减少不规则高层建筑不均匀沉降的方法。

1、工程概况

某商住楼为主裙楼一体,平面为“L”型,地下2层,地上裙房为3层,地上主楼分别为16+1,19+1层和22+1层三个单元组成,其中一至三层为商场、四层以上为住宅,地下一层为商场和商业停车场,地下二层为丙类库房和商业停车场。图1 为结构整体平面布置图,图2 为结构三维模型图。

2、工程地质概况

场地地层自上而下依次由①-素填土(Q4ml),土层厚度1.403.40m、②-细砂(Q4eol),土层厚度4.207.80m、③-粉砂(Q4al+pl),土层厚度0.802.40m、④-粉土(Q4al)该层未揭穿,最大揭露厚度45.00m,全场分布。

场地地下水稳定水位为11.2012.10m,地下水属潜水类型。④层粉土(Q4al)不具湿陷性,该土层地基土承载力特征值fak =240 KPa

3、减少不均沉降的方法探讨

对于带裙楼不同高度的不规则建筑物,为了减少建筑物不均匀沉降,除了选择合适的持力层和进行必要的地基处理以满足地基承载力要求外,在结构设计时,一般对主楼和裙楼采用不同的基础形式,降低主楼的沉降量,加大裙楼的沉降量,这样既能减少主裙楼之间的差异沉降,又能节约成本。

因此为了减少不规则建筑物主楼各单元之间及主楼与裙房之间基础不均匀沉降。可采取以下几种方法:

减少高层主楼基础沉降

择压缩性较低,厚度大于4m并且无软柔下卧层的土层作为地基持力层;

适当扩大基础底面面积,以减少基础底面单位面积上的压力;

当地基持力层为压缩性较高的土层时,采取高层建筑建筑的基础采用桩基础或复合地基、裙房为天然地基的方法,或高层主楼与裙房采用不同直径、长度的桩基础,以减少沉降差。

使裙房基础沉降量接近主楼基础沉降值:

裙房基础埋置在与高层主楼基础不同的土层、使裙房基底持力层土的压缩性大于高层主楼基底持力层土的压缩性;

裙房采用天然地基,高层主楼采用桩基础或复合地基;

裙房基础尽可能减小基础底面面积,不宜采用满堂基础,以柱下单独基础或条形基础为宜,并考虑主楼基底压力的影响。当裙房地下室需要有防水时,地面可采用抗水板做法,柱基之间设梁支撑抗水板或无梁平板,在抗水板下铺设一定厚度的易压缩材料,如泡沫聚苯板或干焦碴等,使之避免因柱基或条形梁基础沉降时抗水板成为满堂底板。易压缩材料的厚度可根据基础最终沉降值估计。抗水板上皮至基底的距离宜不小于1m,抗水板下原有土层不应夯实处理,当压缩性低的土层可刨松200mm

裙房基础宜采用较高的地基承载力。此时地基承载力可进行深度修正。

4、地基处理方法及基础形式的选择

本工程平面布置和竖向布置均不规则,由于高层主楼各单元高度不同,各单元之间建筑荷载的差别,及裙房部分和高层部分之间建筑荷载的差别更大,都存在一定的沉降差异。

1 结构整体平面布置图

2结构三维模型图

根据本工程建筑场地大小,建筑物平立面体型、建筑物高度以及工程地质特征,建筑基础选择④层冲积粉土作为建筑物持力层。在降低成本又满足建筑要求的同时,对于裙房,④层冲积粉土的地基承载力已经满足设计要求,可以根据当地已有建筑物设计经验,对于裙房部分采用换填垫层法, 裙房部分从基坑底用级配良好的砂石分层回填夯实0.3米,从基础边外放500,要求压实系数不得小于0.97,经过换土垫层处理后,基础承载力特征值不小于250KPa,满足建筑物要求。

对主楼部分采用满堂布置CFG桩处理,桩长10.0米,要求地基承载力特征值不小于400KPa,水泥粉煤灰碎石桩法(CFG桩)单桩承载力特征值为500kN;该桩在工程施工所在地具有成熟的施工经验,经过整片地基处理后,基础持力土层的压缩模量提高,主楼部分的沉降减小,且能较大幅度的提高地基承载力。

除了对地基进行处理外,本次建筑结构设计时,裙房部分基础采用柱下条形基础,主楼部分基础采用梁式筏型基础,在主楼各单元依次扩大基础底面积,以减少基础底面单位面积上的压力,减少沉降差异;主楼部分在16+1层和19+1层、22+1层之间布置一道伸缩缝兼做沉降缝,在主楼和裙房之间设置沉降后浇带。

相比采用灌注桩进行地基处理,满堂采用筏形基础减少建筑物不均匀沉降的方法,本设计方案大大降低了地基处理和建筑物基础部分的造价,设计方案满足建筑结构要求的同时经济合理。

3 基础平面布置及后浇带布置图

5、结语

住宅作为商品,开发商要求在满足使用要求的前提下,尽可能降低建筑成本,以获得良好的经济效益。消费者则要求房屋房价适中,建筑质量好,房屋安全可靠。因此,根据房屋的建造特点,在满足安全性、耐久性和舒适性要求的前提下,对带裙楼不同高度的不规则高层建筑采用不同的地基处理和不同的基础形式,既能降低建筑成本,满足建筑物的功能需求,又能减少建筑物不均匀沉降,保证建筑物的结构安全。

参考文献

[1] GB5007-2011 建筑地基基础设计规范.北京:中国建筑工业出版社,2012

[2] 李国胜、多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例,北京:中国建筑工业出版社,2006

(本文来源:陕西省土木建筑学会 文径网络:刘军 吕琳琳 编辑 刘真 文径 审核)