大底盘建筑工程地基与基础设计分析

何小燕 张 兴 陈婷婷

(中国中元国际工程有限公司,北京 100089)

大底盘建筑工程地基与基础设计分析

何小燕 张 兴 陈婷婷

(中国中元国际工程有限公司,北京 100089)

针对大底盘多塔建筑的高层与多层之间存在差异沉降的缺陷，介绍了高层部分采用桩基础设计，多层部分采用天然地基，基础不设沉降缝的施工方法，通过刚度调平设计及承台—桩—土共同作用分析等设计手段，将主群楼之间的差异沉降控制在规范要求的范围内，合理地解决了这一问题。

大底盘建筑,差异沉降,刚度调平设计，沉降分析及观测

1 工程概况

昆明医学院第一附属医院呈贡新区医院，位于云南省昆明市呈贡新区，医疗综合楼作为其建筑主体，根据功能划分为门诊部、急诊部、医技部和住院部四个部分；该建筑整个地下室连为一体，地下1层(另含设备夹层)，住院部(高层部分)地上13层，门诊、医技、急诊部地上4层～5层(多层部分)，总建筑面积160 256 m2。建筑效果图如图1所示。

本工程结构设计使用年限为50年，安全等级为二级，抗震设防烈度为8度，设计基本加速度值0.20g，设计地震分组为第二组，特征周期0.55 s[1]。本工程抗震设防类别为重点设防类(乙类)[1]，地震作用按8度计算，抗震措施满足9度的要求。

本工程自首层开始通过设置抗震缝将上部结构分为7个较为规则的抗侧力结构单元，主群楼之间因建筑功能影响无法在地下室设置沉降缝，因此整个大底盘建筑的基础形式如何确定，如何减少主群楼之间的差异沉降便成为本工程基础设计的关键。

2 岩土工程条件

场地位于昆明呈贡新城行政中心东北侧，属洪积台地地貌。场地原为一个浑圆低丘，地形略有起伏，最大相对高差9.26 m。根据地勘报告，场地属于中软场地土，Ⅲ类场地，勘察钻孔控制深度范围内，按场地地基土成因类型、岩性与物理力学性质指标，划分为5个单元层、16个亚层，其间展布11个层间透镜体(见表1)。

表1 各土层工程地质主要参数汇总表

3 基础选型

本工程±0.00相当于绝对标高1 925.30 m，地下室基础埋深在-6.90 m～-7.60 m之间，因上部结构楼层及荷载差异较大，且多高层之间以纯地下室及下沉式花园衔接，如果在多高层间设置沉降缝，将大大影响建筑功能的使用，因此在不设置沉降缝的情况下，通过合理调整基础形式，达到减小两部分之间的沉降差异以满足规范要求[2]，是基础设计的重点。结合上部结构布置，荷载分布情况及土层情况，高层部分采用桩基，多层部分采用天然地基，多层部分以④2层粘土及④3层粘土层作为基础持力层，高层部分以⑤7层粉质粘土及⑤8层粉土作为高层部分的桩端持力层，该两层土均为密实的中等压缩性土，强度较高，厚度较大，是较为理想的桩端持力层。桩型选择高强混凝土预应力管桩，桩长为35 m，单桩竖向极限承载力标准值为3 800 kN。由于本场地地基不均匀，桩基摩擦段及持力层、下卧层段夹较多的透镜状土体，各土层空间分布、厚度变化较大，容易导致不同部位同等长度的桩承载力存在较大差异，各基桩沉降量存在较大差异，因此为减小多高层间的沉降差异，基础和桩基设计采取变刚度调平设计[3]，具体措施有：加大高层部分基础刚度，选用厚板筏基，底板厚度取为1 500 mm，跨高比不小于1/5；对于高层部分应力较大部位及多高层衔接部位采取适当增加桩数等措施强化桩基刚度；多层部分基础适当弱化，采用梁板式筏板基础；厚板与梁板筏基衔接部分通过逐步渐变式处理的方式(见图2)，减小因刚度变化引起的应力集中；在底板变化处设置沉降后浇带，并要求待高层部分结构封顶后，根据沉降实测值判断多高层基础的沉降是否稳定，且沉降差满足要求后方可封闭；桩基设计时通过对上部结构—筏板基础(承台)—桩—土共同工作进行分析。

4 沉降分析

基础分析选用PKPM系列的JCCAD软件，按单向压缩分层总和法进行桩筏有限元计算，计算时将多高层的基础、高层部分的桩基及下沉式花园处的独立基础建于同一个模型下，筏板有限元的网格划分以结构构件(墙、梁、板带)的网格线及桩位为依据，桩顶与筏板按铰接，沉降计算经验系数取1.0。

准永久荷载下的基础沉降分布如图3所示，呈现内大外小的形态，多高层衔接部分沉降差也控制在规范要求的容许值内。

5 沉降观测数据分析

本工程的沉降观测期从2011年10月～2013年10月为期2年,按照《建筑变形测量规范》[4]的要求，沉降观测点布置于建筑物的角部、核心筒等荷载分布较大处，特别是多高层衔接部分，高层部分共布置了20个观测点，多层部分共布置了55个观测点。

沉降观测数据表明(见图4，图5)：高层部分最大沉降出现在核心筒下，整个高层部分的累计沉降值在19 mm～24 mm之间，沉降差异较小，多层部分整体沉降较为均匀，累计沉降值在11 mm～14 mm之间。2013年4月～2013年10月高层部分的日均沉降量为0.02 mm，多层部分的日均沉降量为0.01 mm，已达到沉降稳定的要求。沉降观测数据表明，基础的总沉降量及多高层间的差异沉降均满足规范[3]要求，进一步验证了基础方案的合理性。

6 结语

大底盘建筑的基础连为一体时，基础设计的关键是通过合理调整基础刚度，达到减小多高层建筑间的沉降差异的目的。通过一系列设计手段，以及充分的沉降分析，确定了合理的基础方案，并通过沉降观测数据得到了验证。

[1] GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[2] GB 50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].

[3] JGJ 94-2008,建筑桩基技术规范[S].

[4] JGJ 8-2007,建筑变形测量规范[S].

On analysis of enlarged base architectural engineering foundation and basement design

HE Xiao-yan ZHANG Xing CHEN Ting-ting

(ChinaIPPRInternationalEngineeringCorporation,Beijing100089,China)

According to the shortages caused by the different settlement among high-rise and multi-high-rise buildings with enlarged base and towers, the paper introduces the adoption of the pile and the natural basement in the multiple floor buildings, and no settlement joints on the basement, and differential settlement among main building groups can be controlled within the required scopes by the design measures, including the stiffness leveling design and common roles of cushion cap-pile-soil, so as to solve the problem reasonably.

enlarged base building, differential settlement, stiffness leveling design, settlement analysis and observation

1009-6825(2014)11-0078-02

2014-01-26

何小燕(1963- ),女,高级工程师,国家一级结构注册工程师; 张 兴(1981- ),男,高级工程师; 陈婷婷(1980- ),女,工程师

TU473

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