甘肃巨龙住宅项目大底盘结构设计

摘要：本文重点介绍了带多塔结构超长地下室结构设计中的不均匀沉降问题、地下室结构超长问题、基础型式的选取及分析方法，并结合国家现行的相关设计规范和个人多年的工程设计实践经验提出了相应的解决方案，可供类似工程参考。

关键词：不均匀沉降；结构超长；地下室防腐蚀设计

1工程概况

甘肃巨龙住宅商业项目是一个集住宅和商业为一体的综合体，总建筑面积66240m2，地上由数栋住宅和商业用房组成，地下为一层地下车库，其中地上建筑面积47740 m2，地下建筑面积18500 m2。地上由2栋18层，1栋16层，1栋13层，1栋11层，1栋9层和2栋6层的住宅及3栋2层的沿街商业用房组成（见图1）。

图1

工程结构设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数为1.0。抗震设防烈度为7度，建筑抗震设防类别为丙类建筑，设计基本地震加速度为0.15g，场地类别为II类，场地设计特征周期为0.35s，设计地震分组为第一组。

2基础设计

2.1地基土构成与特性

该区在地质构造上属河西走廊过度带西段、酒泉中新凹陷区酒泉盆地中央凹陷带，拟建场地在勘探深度内的沉积地层除上部填土外，其下为第四系全新统冲洪积地层。根据土的成因、结构和物理力学特征共分为7层，地基土的构成与特性表见表1。

拟建场地浅部地下水属于潜水并具承压上升性，测得的的地下水位埋深一般在1.90～2.95m，相应标高在1446.60～1447.45m。

表1地层土构成及特性表

2.2基础形式及持力层的选择

根据场地地基土特征、工程特性及拟建建筑物规模，因各建筑物下的地下车库将个栋楼相连成为一个整体的大底盘，开挖深度较大，因此决定以第⑤层圆砾作为建筑物基础持力层，基础形式采用筏板基础，地基承载力特征值fak按350kPa设计使用。

2.3筏板基础设计

因上部结构高度不一，竖向荷载差异较大，因此采用平板式筏基作为基础形式，平板式筏基具有足够的刚度调整不均匀沉降，并且施工方便等优点。平板式筏基的厚度主要取决于建筑物竖向结构（柱、剪力墙或井筒）之间的距离、荷载分布的情况，以及筏板向建筑物周边外挑的长度等因素，并根据抗冲切和抗剪强度验算来确定筏板厚度，本工程高层部分筏板厚度取900mm，多层框架部分筏板厚度取600mm，地下车库部分筏板厚度取500mm，车库框架柱的下柱墩厚800mm。所有的主体结构因设计了街面商铺，因此均存在挑出一跨，从结构受力角度讲，筏板的周围如果能够出挑板，可降低主楼的基底附加应力，可调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长拉通时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，商铺部分挑出的一跨底板正好起到了这个作用。 因此各楼筏板配筋计算下来均比较均匀。

2.4地下室防腐蚀设计

本工程场地环境地质条件上层水属高寒区、干旱区弱透水层中的地下水；各气候区湿、很湿的弱透水层湿润区直接临水；场地环境类型属Ⅱ类。场地上层地下水对混凝土结构具中腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋长期浸水时具微腐蚀性，干湿交替时具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。结合工程特点和当地经验采取了一下几条基础地下室的防腐蚀措施。

⑴有迎土面的结构构件如地下室外墙、地下室底板混凝土强度等级采用C35。

⑵垫层下采用100mm厚沥青混凝土作为垫层的耐腐蚀材料，基础底板和地下室外墙迎土面，采用环氧沥青或聚氨酯沥青涂层，厚度≥300um。

⑶地下室外墙及底板迎土面混凝土保护层厚度为50mm。

⑷浇筑在混凝土中并部分暴露在外的防水套管、吊环、支架、紧固件、连接件等预埋件宜与受力钢筋隔离。

图2基础平面图

3大底盘不均匀沉降结构设计

由于建筑使用功能和地下室防水的需要，地下室部分要求连成整体，使地下室形成一个超长结构，同时各栋楼的结构体系和层数均不一样，对于基础而言上部结构荷载差异较大，沉降量也不同，这些因素都需要在设计中予以考虑。本工程中采用各栋楼和地下车库间设置沉降后浇带来解决沉降不均的问题，通过温度后浇带解决施工过程中超长结构的温度应力的问题，部分温度后浇带兼做沉降后浇带。设置沉降后浇带的大底盘高层建筑的沉降分析，应分两阶段进行：沉降后浇带封闭前，应根据沉降后浇带设置位置，按几个分块独立建筑，考虑其相互影响， 按《建筑地基基础设计规范》的方法计算其变形；沉降后浇带封闭后，根据《建筑地基基础设计规范》规定，在同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑时，按照上部结构、基础与地基的共同作用进行变形计算。考虑上下共同作用来协调多塔楼结构的不均匀沉降，使得筏板内力更趋均匀，差异沉降有效减少，设计更合理、更符合实际情况、更经济。

图3分开计算的四号楼沉降等值线图/mm

图4整体计算的四号楼区域沉降等值线图/mm

根据图2单独计算的四号楼的沉降图中可以看出筏板基础呈现出蝶形沉降和马鞍形反力分布，而这种变形与反力分布模式必然导致整个地下室箱筏整体弯矩、冲切力和剪力增大，引发上部结构产生过大的次应力，降低使用寿命。在图三的整体计算中我们发现纯地下室部分沉降明显偏小，甚至在水浮力作用下没有沉降，因此通过设置沉降后浇带使得主楼沉降得到有效释放后，再与纯地下室部分后浇连接成整体将有效减少沉降差的不利影响。根据以往经验，本场地的地基持力层圆砾层属于低压缩性土，一般在施工期间能完成沉降量的50%～80%，根据计算结果已经和纯地下室部分的沉降很接近，因此后浇带的浇筑时间一般应在高层主楼主体完工且沉降趋向稳定以后，但由于场地条件较好，如果在有详实的沉降观测记录的条件下，根据观测结果证明高层建筑的沉降在结构主体全部完工之前已经趋向稳定，也可适当提前封闭，这样可以提前结束地下室降水、模板支撑等诸多施工费用。

4地下室超长结构设计

本工程地下空间尺度较大（平面尺寸为约160m*120m），为超长结构。为减少结构超长带来的混凝土收缩和温度应力等对结构带来的不利影响，经方案必选，确定不设置（或少设置）变形缝，设置施工后浇带或膨胀加强带，并加强混凝土的抗裂性能，既可以减少混凝土收缩，提高抵抗温度应力的能力，根据工程特点采取了下列措施：

⑴设置施工后浇带：每隔30m左右设置一道1000mm宽后浇带，后浇带采用比相应构件部位混凝土强度等级高一级的微膨胀混凝土进行浇筑。

⑵配筋控制：适当提高基础及地下室顶板的最小配筋率，顶板采用双层贯通钢筋。由于地下室外墙养护较困难，受温度影响大，水分蒸发速率大，容易开裂，故应适当提高墙体的水平钢筋配筋率。

⑶材料：混凝土原材料应采用低收缩、低水化热水泥，基础底板、顶板、侧墙的混凝土加入适量的膨胀剂和抗裂纤维，同时应严格控制混凝土外加剂的品种、质量和剂量。

⑷施工：控制混凝土的浇筑时间和浇筑温度，以减少混凝土收缩和温度应力对结构带来的不利影响。同时应确保混凝土振捣密实并加强养护。

5结语

通过对该大型住宅地下空间基础设计计算结果的分析，我们可以找到有效协调主裙连体建筑差异沉降的合理解决方案。针对该类建筑平面复杂、建筑高度或荷载相差较大、结构或基础类型不同的工程特点，宜根据地质报告给出的持力层及地下水的实际情况，采用恰当的结构形式和基础形式。

减小沉降差的最佳方法就是根据地质条件和上部结构合理的选择基础形式，适当扩大高层部分基础底面积，尽量减小纯地下室部分的基础面积使其沉降增大，以减少沉降差和底板应力梯度，是一条合理又可行的途径。同时通过沉降后浇带、加强连接处构造等方法，完全可以避免设置沉降缝。通过以上各种设计手段既可达到与设置沉降缝相同的目的，又可避免由于设置沉降缝所带来的各种不利因素的影响。