陳方亮

建發(fā)房地產(chǎn)集團(tuán)有限公司

1 引言

在寧德的部分山區(qū)縣市，丘陵密布，基巖埋藏較淺。在房屋建設(shè)中，巖石露頭的情況偶有出現(xiàn)，尤其是設(shè)置地下室的高層建筑，挖掘巖石的施工難度極大，工期較長，因此個(gè)別工程的塔樓未設(shè)置地下室，采取基礎(chǔ)淺埋的方式來處理，一般采用巖石地基上的擴(kuò)展基礎(chǔ)，輔以巖石錨桿或其他抗滑移措施。按照規(guī)范《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）5.1.3 條：“位于巖石地基上的高層建筑，其基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足抗滑穩(wěn)定性要求”及8.2.7條，《高層建筑箱形和筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 6—11）5.1.1 條：“高層建筑筏形與箱形基礎(chǔ)的地基應(yīng)進(jìn)行承載力和變形計(jì)算，當(dāng)基礎(chǔ)埋深不符合本規(guī)范第5.2.3條的要求或地基土層不均勻時(shí)應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)的抗滑移和抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算及地基的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算”，擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足整體抗傾覆、整體抗滑移、地基承載力、抗彎承載力、抗剪承載力、抗沖切承載力的要求，本文僅討論基礎(chǔ)的整體抗傾覆和抗滑移設(shè)計(jì)。

2 整體抗滑移、抗傾覆公式的探討

2.1 整體抗滑移

現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》未給出建筑整體抗滑移的計(jì)算公式，而《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50135—2006）第7.4.6條給出了基礎(chǔ)抗滑穩(wěn)定計(jì)算的公式，高層建筑可參考這一方法。

7.4.6 基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算

式中：

Ph——基底上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的水平力代表值（kN）；

N——上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的豎向力代表值（kN）；

μ——基礎(chǔ)頂面對(duì)地基的摩擦系數(shù)，可按現(xiàn)行國家標(biāo)注《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007）的規(guī)定采用《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）。

表1 土對(duì)擋土墻基底的摩擦系數(shù)μ

0.30～0.40 0.40～0.50 0.40～0.60 0.40～0.60 0.65～0.75粉土中砂、粗砂、礫砂碎石土軟質(zhì)巖硬質(zhì)巖

2.2 整體抗傾覆

由于巖石上的高層建筑未設(shè)置地下室，且基礎(chǔ)淺埋，基礎(chǔ)剛度較弱，在這種情況下結(jié)構(gòu)的整體傾覆計(jì)算十分重要，直接關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)安全度的控制。如果結(jié)構(gòu)的整體傾覆不滿足計(jì)算要求，在水平荷載的作用下，將會(huì)產(chǎn)生過大的P-Δ效應(yīng)，造成地基轉(zhuǎn)動(dòng)變形，整個(gè)結(jié)構(gòu)將發(fā)生傾覆破壞。

建筑整體抗傾覆計(jì)算實(shí)際上可轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)整體零應(yīng)力區(qū)的計(jì)算，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3—2010）12.1.7條“在重力荷載與水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值或重力荷載代表值與多遇水平地震標(biāo)準(zhǔn)值共同作用下，高寬比大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)”，條文說明：“滿足本條規(guī)定時(shí)，高層建筑的抗傾覆能力具有足夠的安全儲(chǔ)備，不需再驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的整體傾覆”。計(jì)算示意圖如圖1。

圖1 傾覆計(jì)算示意圖

假定傾覆力矩計(jì)算作用面應(yīng)為基礎(chǔ)底面，傾覆力矩計(jì)算的作用力應(yīng)為水平地震作用或水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，由計(jì)算示意圖可得傾覆力矩為MOV=G×EO，抗傾覆力矩為MR=G×B∕2，基礎(chǔ)合力偏心距：

若要求不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，即B-X=0，得MR=3MOV，抗傾覆力矩應(yīng)為傾覆力矩的3倍以上即可保證基礎(chǔ)底面不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，滿足抗傾覆要求。

3 工程實(shí)例 (按中震計(jì)算地震力)

寧德市某小區(qū)商住樓，地上32層，主樓下無地下室，小區(qū)地下室為輔建式，純剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑安全等級(jí)二級(jí)，基本風(fēng)壓Wo=0.4kN∕m2，6 度抗震。由于平整場(chǎng)地后基巖出露，故墻下設(shè)置獨(dú)立基礎(chǔ)（按筏板計(jì)算），采用SATWE 和JCCAD 計(jì)算，基礎(chǔ)持力層為中風(fēng)化凝灰熔巖，地基承載力特征值為3.0MPa，基礎(chǔ)厚度2m～2.5m不等，基礎(chǔ)頂距地面僅20cm。平面布置詳圖2。

在實(shí)踐中要提高重視程度，從教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施入手，對(duì)教學(xué)中需要的教學(xué)設(shè)備進(jìn)行不斷的完善和補(bǔ)充，使得基礎(chǔ)設(shè)備得到極大的更新，為學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的展開提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。比如說引進(jìn)新時(shí)期的信息技術(shù)，創(chuàng)新聽力教學(xué)模式，在實(shí)踐中為教師充分利用網(wǎng)絡(luò)資源打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)多樣化，提高學(xué)生的“聽”能力。

圖2 某商住樓基礎(chǔ)平面布置圖

3.1 抗滑移計(jì)算

（1）地基持力層為中風(fēng)化凝灰熔巖，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 5007—2011）表6.7.5-2查得μ=0.60[2]。

（2）根據(jù)計(jì)算文件總信息（SATWE），恒荷載N=34185T即341850kN，活荷載Q1=3955T即39550kN，重力荷載代表值：

基礎(chǔ)自重：G=0kN（忽略，當(dāng)安全儲(chǔ)備）

（3）根據(jù)計(jì)算文件總信息（SATWE），風(fēng)荷載引起的Y向總剪力：

根據(jù)計(jì)算文件（WZQ），地震引起的總剪力：

無地震作用組合時(shí)，總水平力組合值：

地震作用組合時(shí)，總水平力組合值：

二者取大值，無地震作用組合起控制作用，Ph=8386kN。

抗滑移滿足要求。

3.2 抗傾覆計(jì)算

由于本工程基礎(chǔ)寬度僅比主樓邊界大出一點(diǎn)，近似偏安全的以建筑外墻邊為抗傾覆計(jì)算點(diǎn)，即B=14.9m。

（1）根據(jù)計(jì)算文件總信息（SATWE），風(fēng)荷載引起的Y向傾覆彎矩：

（2）根據(jù)計(jì)算文件（WZQ），地震引起的Y向傾覆彎矩：

（3）抗傾覆力矩：

分別是風(fēng)荷載和地震引起的傾覆彎矩的7.69 倍、22.56 倍，未出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，滿足要求。

3.3 構(gòu)造措施

本工程基礎(chǔ)淺埋，未設(shè)置地下室，整個(gè)基礎(chǔ)的剛度較弱，雖然整個(gè)建筑的整體抗傾覆計(jì)算滿足規(guī)范的要求，但是考慮到基礎(chǔ)作為上部結(jié)構(gòu)嵌固的條件不夠理想,且建筑基底基本上與上部結(jié)構(gòu)同寬,有必要采取一定的技術(shù)構(gòu)造措施來加強(qiáng)基礎(chǔ)的安全性和穩(wěn)定性。本工程采用構(gòu)造措施如下。

（1）故每個(gè)基礎(chǔ)之間均設(shè)有剛度較大的拉梁相連,加大基礎(chǔ)整體剛度，保證了基礎(chǔ)之間的沉降和水平變形的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

（2）基礎(chǔ)肥槽與筏板混凝土一同澆筑，使基礎(chǔ)嵌于基巖內(nèi)，基巖對(duì)基礎(chǔ)側(cè)面的約束力遠(yuǎn)大于建筑的水平滑移力，如圖3所示。

圖3 基礎(chǔ)肥槽示意圖

（3）在基礎(chǔ)底下均布設(shè)置一定數(shù)量的巖石錨桿，加強(qiáng)基礎(chǔ)與基巖的連接，作為基礎(chǔ)抗傾覆工況的安全儲(chǔ)備，如圖2、圖3所示。

3.4 其他

本工程比較特殊，持力層埋極淺，尚可通過肥槽來約束基礎(chǔ)，對(duì)于基礎(chǔ)底直接坐落于基巖面的工程，可采用其他方式加強(qiáng)基礎(chǔ)與巖面的連接，以加大抗滑移安全儲(chǔ)備，如在個(gè)別基礎(chǔ)底增加抗滑移趾，其原理同肥槽，可通過抗滑移趾自身混凝土的抗剪切力來計(jì)算抗滑移趾的數(shù)量、寬度和高度，布置如圖4、圖5。

圖4 抗滑移趾平面布置圖

圖5 抗滑移趾剖面示意圖

4 結(jié)語

巖石上做擴(kuò)展基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的，但是由于埋深不足，建筑整體抗滑移和抗傾覆計(jì)算的重要性尤為突出，特別是對(duì)于地震高烈度區(qū)和沿海風(fēng)壓較大的區(qū)域的高層建筑應(yīng)高度重視，在滿足計(jì)算的基礎(chǔ)上也應(yīng)采取構(gòu)造措施加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性，以盡可能滿足作為上部嵌固端的條件。