朱春強　梁建娣

摘要：高層建筑筏板基礎(chǔ)設(shè)計是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的比較重要的部分，其設(shè)計是否合理，直接關(guān)系到建筑物的安全使用、施323-期和投資額度。鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)具有施工簡單、基礎(chǔ)整體剛度較好以及能調(diào)節(jié)建筑物不均勻沉降等特點，它的抗震性能也比較好。因此，在滿足安全、經(jīng)濟和正常使用的前提下可以考慮采用筏板基礎(chǔ)。本文通過工程實例，簡單介紹了高層賓館筏板基礎(chǔ)的選型、埋深和內(nèi)力分析要點，充分考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基之間的共同作用，闡述了筏板基礎(chǔ)的施工注意事項。

關(guān)鍵詞：高層賓館；筏板基礎(chǔ)；內(nèi)力分析；施工要點

中圖分類號：TU471.1+5 文獻標識碼：B 文章編號：1674-3954（2013）21-0152-02

引言

筏形基礎(chǔ)在高層建筑設(shè)計中的使用變得越來越普遍，其不僅能結(jié)合地下室的埋深，充分利用天然地基建造補償性基礎(chǔ)，具有整體剛度好、能調(diào)整地基不均勻沉降的特點，同時，也能配合未來城市對地下空間的相關(guān)需求進行合理的開發(fā)利用。除此之外，筏形基礎(chǔ)抗震性能相對較好，而且施工簡便、工期短，技術(shù)質(zhì)量比較容易得到保證。

1 工程概況

某高層賓館，地面以上樓高9層，層高為3m，地下1層，地下室為停車庫和設(shè)備問，基礎(chǔ)埋深4.50m。上部采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。本工程抗震設(shè)防烈度Ⅵ度，場地類別為Ⅲ類。一般地質(zhì)條件下，高層建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)工程包括基坑支護和開挖施工的費用約占建筑總造價的20～30%，施工工期約占建筑總工期的30～40%，同比之下，采用筏板基礎(chǔ)分別為10～20%和20～25%。因此，相對于樁基礎(chǔ)而言，筏板基礎(chǔ)的經(jīng)濟效益較為明顯。本工程初步設(shè)計為樁基礎(chǔ)，由于考慮到場地附近挖方相對較多，因此對場地進行填土1m后優(yōu)化設(shè)計采用筏板基礎(chǔ)。

2 筏形基礎(chǔ)選型

通常來說，筏形基礎(chǔ)有兩種類型，分別為梁板式和平板式。本建筑工程除前面提到的主體結(jié)構(gòu)為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系外，其平面布置也比較特殊。若采用梁板式筏基，則基梁的布置相對較復(fù)雜，同時節(jié)點不宜處理，基梁之間的相互傳力關(guān)系不明確；若采用平板式筏基，則可不受平面布置不規(guī)則的影響，能夠較好地解決梁板式筏基中遇到相關(guān)問題，有效提高筏基的整體剛度及調(diào)整應(yīng)力和變形的能力。相比之下，平板式筏基還具有施工簡便、施工工期短以及施工質(zhì)量比較容易得到保證的特點。綜上所述，不管從經(jīng)濟、工期還是工程技術(shù)質(zhì)量考慮，該建筑工程采用平板式筏基，能夠很好的滿足相關(guān)設(shè)計要求。

3 筏板基礎(chǔ)埋深

筏板基礎(chǔ)的埋置深度，當采用天然地基時不宜小于建筑物地面以上高度的1/12，但對于非抗震設(shè)計的建筑物或抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度時，筏基的埋置深度可適當減小。為此當室內(nèi)外高差為0.6m時，筏板基礎(chǔ)的埋置深度H：

H=1/12（3×9+0.6）=2.3m

取H=2.0m，其中地質(zhì)勘察報告提供的地基剖面如表1所示。

4 筏板面積的確定

筏板面積的大小與上部結(jié)構(gòu)的荷載和地基承載能力有關(guān)。該工程地基承載力設(shè)計值由地質(zhì)勘察報告提供，在2m深處粉土層有f=130kPa。

中柱：P=12×3.6×（2.4+5.7）/2×9=1574.6kN

邊柱：P=12×3.6×5.7/2×9=1108.08kN

上部框架結(jié)構(gòu)的荷載值可根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)計算荷載的取值方法，按表2經(jīng)驗數(shù)值進行估算。

5 筏板基礎(chǔ)的內(nèi)力分析計算

對于高層建筑的筏板基礎(chǔ)內(nèi)力分析，通常簡化計算方法，由于其具有將由上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三部分構(gòu)成的一個完整的靜力平衡體系的基本的特點，因此可以將筏板基礎(chǔ)分割成三個部分，逐一進行獨立求解?？紤]到上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者之間具有相互影響、相互制約的關(guān)系。筏板上部結(jié)構(gòu)部分，由于考慮了因基礎(chǔ)變形而引起的相關(guān)變形，這種變形會使上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力，考慮了這種次應(yīng)力，結(jié)構(gòu)將更安全；筏板基礎(chǔ)部分，由于考慮了上部結(jié)構(gòu)的貢獻，一定程度上能夠減小其整體彎曲變形和內(nèi)力，因此取得較為經(jīng)濟的效果。分析筏板基礎(chǔ)內(nèi)力時，主要應(yīng)考慮以下幾方面：

（1）當進行筏板基礎(chǔ)內(nèi)力分析時，理論上應(yīng)充分考慮上部結(jié)構(gòu)的剛度，但是一定程度上會增加計算工作量。通常而言，對多層建筑可以不考慮上部結(jié)構(gòu)的剛度，只須將地下室部分的結(jié)構(gòu)剛度考慮進去，可以得到足夠準確的工程精度，而不必考慮所有的上部結(jié)構(gòu)剛度。

（2）由于筏板基礎(chǔ)的板厚一般較大，而且其空間受力性較強，所以普通的薄板理論己不能滿足其要求，此時應(yīng)采用考慮板剪切變形的中厚板理論或三維實體單元來分析。對于相對規(guī)則或可簡化為規(guī)則的筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可采用類似邊界元法的域外奇點法來進行分析。當采用有限元法或域外奇點法進行基礎(chǔ)內(nèi)力分析計算時，應(yīng)該考慮如何解決地基彈簧剛度的問題。一些相關(guān)學者提出在計算地基彈簧剛度時考慮與地基土之間的相互影響，這種方法理論上是正確的，但在實際工程設(shè)計施工中卻很難行得通。通常情況下，在設(shè)計中應(yīng)先計算基礎(chǔ)的總沉降，求得地基土的總彈簧剛度，然后再根據(jù)局部的地基情況對地基的彈簧剛度進行適當修正，最后在計算基礎(chǔ)內(nèi)力的過程中考慮與地基土之間的相互影響。

（3）由于筏板基礎(chǔ)的空間受力性相對比較強，因此，在采用三維實體單元法求得基礎(chǔ)板的內(nèi)力會產(chǎn)生彎矩及剪力的同時，也會有軸力，所以根據(jù)此類方法求出的基礎(chǔ)板的內(nèi)力進行配筋計算時，應(yīng)按偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件進行計算。

6 筏板基礎(chǔ)施工

該高層賓館為一類高層建筑，工程量相對較大，具有一定的施工難度，因此要求施工單位必須具備較復(fù)雜高層建筑施工組織、管理和施工能力。在施工中應(yīng)特別注意以下工序的操作：

6.1 施工降水

該高層賓館基地地下水位深-6.50～7.00m，所以在基坑開挖護臂和基礎(chǔ)施工時必須做好降水工作。根據(jù)場地條件，采用井點降水進行合理降水，砂卵石層的綜合滲透系數(shù)K取17m/d。

6.2 基坑開挖護臂

該工程開挖深度較大，所以在開挖過程中必須進行支護。由于該建筑場地四周分布已有建筑、市政設(shè)施等建筑物，為了避免對市政設(shè)施以及已有建筑產(chǎn)生不良影響，基坑開挖時應(yīng)該采用人工挖孔護臂樁進行支護。人孔挖空護臂樁開挖深度為13m，樁徑1.1m，混凝土強度采用C20。護臂樁間連系梁也采用C20混凝土，截面尺寸b×h為1000mm×400mm。

6.3 局部地基加固

基底下局部地段分布圓礫，對埋深較小的圓礫應(yīng)予以挖除，同時應(yīng)回填級配良好的砂卵石并進行夯實；對埋深較大的圓礫應(yīng)采用旋噴樁進行加固處理。該工程加固完工后，為了檢測加固效果，取得復(fù)合地基的相關(guān)力學指標，有關(guān)檢測部門進行了現(xiàn)場靜載試驗和動力觸探試驗，并將測得的復(fù)合地基與原狀土有關(guān)力學指標進行比對，結(jié)果滿足設(shè)計要求。

6.4 基礎(chǔ)底板大體積混凝土澆筑

該工程底板混凝土用量較大，具有大體積混凝土的施工特點，同時采用C35混凝土。由于內(nèi)外溫差比較大，所以容易產(chǎn)生收縮、裂縫等現(xiàn)象，而且運輸距離較遠，運輸能力相對有限。為此，施工單位制定了大體積混凝土澆筑方案，以防止產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，同時最大限度地解決了混凝土運輸能力不足的問題。該基礎(chǔ)底板大體積混凝土澆筑劃分為三個施工段，沿長邊方向推進，每段方量約4000m³，I段用4d澆筑完畢后休整間隔6d，Ⅱ、Ⅲ段用8d澆筑完畢。在此期間為保證混凝土質(zhì)量，必須保證1200m³/d以上的混凝土澆筑量。在整個澆筑過程中，成立由監(jiān)理及甲、乙雙方共同組成的指揮組，24h輪流值班負責整個生產(chǎn)過程中的運輸、泵送、攪拌、技術(shù)保證、質(zhì)量控制以及協(xié)調(diào)等工作。

7 變形觀測

該工程在首層共布設(shè)了10個觀測點，施工期間每隔2層觀測1次，以實測資料作為建筑物地基基礎(chǔ)工程質(zhì)量檢查的依據(jù)之一。目前，主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)封頂，正進行外立面裝修，根據(jù)現(xiàn)場的變形觀測結(jié)果，各觀測累計沉降量均在13.53～17.21mm范圍內(nèi)，平均下沉量為15.37nnn，筏板基礎(chǔ)最大傾斜量為0.11‰，滿足規(guī)范允許值3‰范圍之內(nèi)的要求。就觀測結(jié)果進行分析，整個基礎(chǔ)沉降相對比較均勻，預(yù)計最終實際沉降量要比理論計算值小，總沉降量約為25～30mm。

8 結(jié)束語

高層建筑筏板基礎(chǔ)選型和設(shè)計，是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中的比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，直接影響到建筑工程安全、質(zhì)量和投資等方面。因此，相關(guān)工程設(shè)計人員應(yīng)認真研究擬建場地的巖土性質(zhì)和上部結(jié)構(gòu)特點，通過綜合技術(shù)經(jīng)濟比選后保證筏板基礎(chǔ)的質(zhì)量，在工程中具有重要意義。

參考文獻

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