高层建筑主楼与裙楼间基础的整体设计研究

摘 要 本文提出高层建筑的主楼和裙房基础采取整体性设计理念，分析基础整体性设计的可行性，同时重点提出主楼和裙房基础整体性设计的措施。

关键词 高层建筑；主楼和裙房；基础整体性；结构设计

中图分类号TU97 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）55-0020-02

0引言

现代高层建筑，为了提高建筑立面效果以及达到建筑使用功能要求等诸多因素，沉降缝的设置不太现实；尤其对于地震地区，通过设置“缝”把房屋分为独立区域反而会因为不同单元间的碰撞而造成震害；而虽体型复杂但平面布局合理的高层建筑，没有设置缝反而震害较轻。因此，高层建筑设计时，为了满足整体要求尽量避免设置沉降缝，而是从构造或者布置上通过采取措施来减少沉降差。鉴于以上问题，是否能把主楼和裙房的基础采取整体设计，从而解决防水失效问题是值得研究；而如果主楼和裙房基础采取整体设计，那么不均匀沉降又如何解决，这些将是本文深入探讨的问题。

1主楼和裙房基础设计现状

对于高层建筑来说，因为建筑等方面需要一般设计有主楼和裙楼部分，但因为两者之前荷载相差较大以及结构刚度相差较为悬殊，必定会导致主楼和裙房之间存在不均匀沉降。目前针对高层建筑主楼和裙房之间荷载和结构刚度差异较大而引起一系列的问题，如主楼和裙房之间的不均匀沉降是其中首要的难题，笔者总结了对于高层建筑主楼和裙房基础处理的方法主要有3种：1）采取沉降缝把主楼和裙房两者之间完全断开；2）把主楼和裙房两者设置在同一个刚度极大的基础上，也就是相当于不允许两者沉降；3）为了能有效减小主楼和裙房之间的沉降差，两者采取不同的基础形式，但在结构上是连续无缝的。

在过去的做法，为了有效地解决高层建筑主楼和裙房之间的不均匀沉降一般都是采取沉降缝的措施，也就是从裙房顶板开始直到基础底，设置双柱双层形式采取沉降缝完全断开主楼和裙房，从而避免两者之间的不均匀沉降。虽然沉降缝解决了主楼和裙房两者之间的不均匀沉降问题，但是解决防水问题是关键，通常都是在裙楼和主楼之间的沉降缝中所有地下连接部分都设置止水带，虽然止水带具有一定的弹性能力，但是相对于过大的沉降差来说，止水带的弹性应变必定是有限的，从而往往造成止水带的失效。显然，主楼和裙房之间设置沉降缝已不再实用，而两者之间基础采取整体设计将是发展趋势

2主楼和裙房基础整体性设计的可行性分析

主楼和裙楼两者之间的基础整体设计，目前比较侧重于两者采取基础不同形式，主楼和裙房之间不设置沉降缝。事实上，由于高层建筑的裙房和主楼两者之间荷载以及结构刚度相差悬殊，两者之间必定会存在一定量沉降差，若对其沉降差处理不当必定会造成两者的结构与基础出现开裂而影响结构安全与使用要求。因此，裙房和主楼采用不同的基础形式，设法减少两者之间的沉降差，对于确保主楼和裙房基础的整体设计十分重要。

高层建筑的主楼和裙房两者基础采取整体设计，须具备以下几个可行性条件：1）主楼和裙房基础采取整体设计可行性关键是选取合理的基础沉降计算分析以及合理计算出主楼和裙房之间的沉降差，结合该地区可靠的沉降数据，合理选取两者之间的整体基础方案，设置有效的过渡形式；2）设法减小主楼和裙房之间的沉降差，通过增加主楼沉降量的同时减小裙房沉降量。如主楼采取轻质材料，以减小主楼的整体重量，同时对主楼采取补偿式基础形式，以减小主楼的沉降量；而对于裙房来说，则应提高其基础的柔性如可采取独立基础形式，以增加裙房的沉降量；3）如果经准确计算的确裙房和主楼之间的沉降差不能满足两者基础的整体设计，则可通过考虑两者的施工顺序来减小两者沉降差，如先采取主楼施工，让其沉降预先进行，通过设置后浇带来实现，同时加强裙房和主楼两者的沉降观测，对后浇带的高度以及层数进行科学决策。

3主楼和裙房基础整体性设计

3.1 基础整体性分析

对于高层建筑主楼和裙房基础的整体性设计时所采取的结构分析适宜采用子结构法，该分析方法能准确反映整体性基础的上部结构的荷载和刚度的凝聚过程，该方法把整体性基础的上部结构的荷载和刚度的凝聚过程分为两个阶段。第一阶段为主楼结构的荷载和结构刚度凝聚到裙房板顶面；第二阶段为考虑到主楼结构刚度的裙房荷载和刚度凝聚到整体式基础顶面；然后再对基础简化为梁、板、筏，再进行结构分析。

3.2 主楼和裙房的结构和基础形式设计

当高层建筑的主楼和裙房基础采取整体性设计，即采取基础不设缝设计，可采取如下设计措施：尽可能对于建筑平面布置采取简单形式，如果对于建筑体型较为复杂的，则应采取加强结构整体性的方案。对于主楼结构尽可能采取轻型材料，以有效地减小主楼建筑物的自重荷载。应当把主楼和裙房基础分别设置在不同土层上，主楼结构的基础持力层应设置在低压缩性的土层，对于裙房的基础持力层则应设置在中压缩性土层，从而减小两者之间的沉降差。对于裙房面积较小的情况，则可把裙房直接悬挑在主楼基础上。主楼和裙房基础采取不同形式，例如主楼基础采取桩箱基础或箱基外挑，以有效地扩大基础底面积，从而降低地基附加应力，最终减小沉降差。对于场地地基条件良好，而且沉降差不大，或者建筑在使用上没有特殊要求，则主楼和裙房同时采取筏基或者箱基。

3.3 采取灵活的布桩形式

对于带有裙房的高层建筑的基础工作状态来说，基础的平均沉降值越大，对于主楼与裙房的相互影响越大，从而导致主楼和裙房两者的基础“对倾”性概率增大。因此必须控制高层建筑中主楼和裙房两者的平均沉降。工程实践上通常采取长桩基础的高层建筑沉降较小，同时再通过合理调整主楼和裙房的桩长、承载力与桩间距，可有效控制主楼和裙房的差异沉降，从而在满足构造、冲切以及刚度等前提下，减少基础底板的内力。

3.4 基础沉降计算

主楼和裙房整体性基础沉降计算采取共同作用方法进行，先把主楼和裙房考虑沉降缝进行沉降计算，结合两者之间的相互影响预估主楼和裙房基础的沉降差；再把主楼和裙房不考虑沉降缝进行基础整体性计算，在所预估的沉降差前提下，预估整体式基础的整体挠曲和对应的基础应力。对于主楼和裙房两者基础的沉降差在1.5‰~3.0‰范围内，其基础整体挠曲通常在0.33‰内，这时主楼和裙房可以采取整体式基础并且同时施工。对于预估沉降差较大而且两者基础的相对倾斜较大的，则可采用设置后浇带的方式而不设缝。这时由于采取后浇带施工，应当给出后浇带合理的施工流程，以减小建筑物的后期沉降。

4结论

高层建筑主楼和裙房之间的不均匀沉降采取沉降缝的措施以逐渐变得不现实，相反高层建筑主楼和裙房两者基础的沉降差在可控制值内采取整体性设计而不设置沉降缝以及不留后浇带因其有很大的优势，可预测其将广泛应用于高层建筑的基础设计中。而如果预估沉降差较大，则可采用设置后浇带的方式同样可应用到基础的整体性设计而不设缝。但没有经过严谨的基础选型以及主楼和裙房之间的基础沉降差计算而一味追求基础的整体性谁，这将导致工程实践结果不尽人意，同时还会给结构带来较大的安全隐患。因此，笔者认为高层建筑主楼和裙房基础的整体性设计应当建立在科学的设计基础上。

参考文献

[1]黎虹.高层建筑主楼与裙楼问基础的整体设计[C].第二十届全国高层建筑结构学术会议论文，2008(20).

[2]史佩栋.高层建筑基础工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007．