大底盤(pán)高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及處理方法

1、<p>　　大底盤(pán)高層建筑地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及處理方法</p><p>　　摘要：大底盤(pán)多塔結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用在小區(qū)設(shè)計(jì)中,針對(duì)此類工程設(shè)計(jì)中的幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題:如嵌固端的確定,地下室部分的設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)沉降計(jì)算及沉降差異差異的處理以及結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)措施等提出了建議,以推廣大底盤(pán)多塔結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：大底盤(pán)；嵌固端；地下室；沉降差異 </p><p&

2、gt;　　中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>　　近年來(lái),我國(guó)高層建筑的大量興建,大底盤(pán)多塔樓結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越多地被采用。帶地下車(chē)庫(kù)的住宅小區(qū)就是其中的一種。以工程實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明： </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　現(xiàn)在很多工程普遍存在一個(gè)現(xiàn)象，為解決有足夠的汽車(chē)停放位置及有較好

3、的生活環(huán)境，建筑物間設(shè)有庭院綠化，利用地下空間設(shè)置停車(chē)庫(kù)，并與樓房連通，這樣地下部分練成一片，車(chē)庫(kù)頂板上覆土厚度1500~1800mm不等。以淄博市張店區(qū)某居住小區(qū)為例，此工程是由上部多棟高層住宅與底部連成整體的大底盤(pán)地下停車(chē)庫(kù)組成，住宅地下均設(shè)兩層儲(chǔ)藏室。上部各塔樓的層數(shù)均為18層、高度均相同，平面布置截取局部詳附圖1，剖面關(guān)系詳附圖2。 </p><p><b>　　附圖1 </b>&l

4、t;/p><p><b>　　附圖2 </b></p><p>　　二、工程地質(zhì)條件： </p><p>　　本工程自然條件：基本風(fēng)壓0.4KN/m2,基本雪壓0.45KN/m2?？拐鹪O(shè)防烈度7度，地震加速度為0.10g設(shè)計(jì)分組第二組。該場(chǎng)地地形總體較為平坦，地貌類型單一，地層結(jié)構(gòu)較單一，橫向分布較均勻，縱向逐層分布。擬建場(chǎng)地自上而下各土層的特征如

5、下： </p><p>　　主樓和車(chē)庫(kù)均以第4層粉質(zhì)粘土為持力層：從地下室地面起算主樓埋深2.0m，車(chē)庫(kù)埋深1.3m。 </p><p><b>　　三、工程設(shè)計(jì)要點(diǎn) </b></p><p>　　（一）大底盤(pán)多塔樓高層結(jié)構(gòu)的地下室設(shè)計(jì)問(wèn)題 </p><p>　　“多塔樓結(jié)構(gòu)”是在裙樓或大底盤(pán)上有兩個(gè)或兩個(gè)以上塔樓的結(jié)構(gòu)

6、。僅在地下室連為整體的多塔樓結(jié)構(gòu)就是其中的一例。這種結(jié)構(gòu)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)大底盤(pán)部分的內(nèi)力分析時(shí)必須整體計(jì)算，但由于塔樓的側(cè)向剛度相對(duì)于大底盤(pán)的側(cè)向剛度來(lái)說(shuō)比較小, 當(dāng)各塔樓間距離大于2倍“相關(guān)范圍”間距時(shí)，上部單個(gè)塔樓在水平地震力作用下對(duì)于離塔樓位置較遠(yuǎn)的大底盤(pán)構(gòu)件產(chǎn)生的影響就比較小,所以該種情況下對(duì)于大底盤(pán)的構(gòu)件內(nèi)力可以不考慮由于上部多塔樓的存在而對(duì)大底盤(pán)產(chǎn)生的復(fù)雜影響，上部各塔樓可以分開(kāi)單獨(dú)計(jì)算；但當(dāng)各塔樓間距離小于2倍“相關(guān)范圍”間距時(shí)

7、，特別是相鄰樓在本樓的“相關(guān)范圍”內(nèi)時(shí)，相互間的影響就不可忽略，此種情況宜按多塔樓結(jié)構(gòu)校核，二者取最不利組合。高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)程中并未把僅帶地下車(chē)庫(kù)的多塔樓結(jié)構(gòu)歸為復(fù)雜高層建筑，但此類建筑的地下室頂板宜參照《高規(guī)》復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)多塔樓部分的相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)。另外，中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所等單位的試驗(yàn)研究和計(jì)算分析亦表明，多塔樓結(jié)構(gòu)振型復(fù)雜，且高振型對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響大，當(dāng)各塔樓質(zhì)量和剛度分布不均勻時(shí)，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)反應(yīng)大，高振型對(duì)內(nèi)力的影響更為突出

8、。雖然地下室連為整體的多塔樓不屬于復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)，但也應(yīng)在進(jìn)行設(shè)</p><p>　　從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來(lái)講，當(dāng)大底盤(pán)地下室頂板與室外高差不太大（一般不宜大于本層層高的1/3），地下一層相關(guān)范圍與首層側(cè)向剛度比不宜小于2，地下室周邊有與地下室頂板相連的抗震墻等時(shí)地下室頂板可作為上部塔樓的嵌固端。此時(shí)地下室頂板上部各塔樓在水平及豎向荷載作用下是相互獨(dú)立的，結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算可以分開(kāi)進(jìn)行。但地下室頂板應(yīng)采用板厚不小于180mm

9、，宜雙層雙向配筋，每個(gè)方向的配筋率不宜小于0.25%，地下室頂板上下層樓板應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造措施來(lái)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。 </p><p>　　當(dāng)大底盤(pán)地下室頂板不符合上述條件時(shí)，地下室頂板不宜作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，嵌固部位應(yīng)下移。 </p><p>　　車(chē)庫(kù)與主樓負(fù)一層底板的高差高于普通梁高（此數(shù)一般宜小于500mm）時(shí)，錯(cuò)層較大，同時(shí)作為住宅來(lái)說(shuō)，地下室墻體基本就是地上墻體下延，要使地下一層相關(guān)范圍

10、與首層側(cè)向剛度比不宜小于2，難度較大，綜合分析考慮，兩層地下室頂板均不符合作為嵌固端的條件，計(jì)算嵌固端取至基礎(chǔ)頂，但負(fù)一層頂板在實(shí)際受力時(shí)具有一定的嵌固作用，這種情況要如何解決才能保證其安全性呢？ </p><p>　　以本工程14#樓為例，車(chē)庫(kù)頂板與主樓負(fù)一層底板的高差達(dá)到1300mm，車(chē)庫(kù)頂板上覆土實(shí)際作為種植土并不能達(dá)到嵌固的條件，地下一層相關(guān)范圍與首層的側(cè)向剛度比為X向?yàn)?.8倍，Y向1.4倍，均小于2倍

11、，地下一層與地下二層剛度接近。地下室頂板不滿足作為嵌固端的條件，所以本工程取基礎(chǔ)頂作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)考慮車(chē)庫(kù)及頂板上填土對(duì)結(jié)構(gòu)的存在約束作用，地下室頂板有一定的嵌固作用，計(jì)算模型取地下一層頂板作為嵌固端作為模型一，取基礎(chǔ)頂作為嵌固端作為模型二， </p><p>　　取兩個(gè)模型的最不利組合進(jìn)行加強(qiáng)區(qū)豎向構(gòu)件的設(shè)計(jì)。兩個(gè)模型底部計(jì)算結(jié)果如下表： </p><p>　　此外，本工

12、程設(shè)計(jì)還有如下幾點(diǎn)需要注意： </p><p>　　1、本工程加強(qiáng)區(qū)從室外地坪向上取底部二層及結(jié)構(gòu)總高1/10兩者的較大值，向下延伸至基礎(chǔ)頂為加強(qiáng)區(qū)高度，約束邊緣構(gòu)件向上延伸一層； </p><p>　　2、當(dāng)只在地下室設(shè)置擋土墻或通長(zhǎng)混凝土墻體，而相同位置地上部分為普通剪力墻時(shí)，此位置處剪力墻的邊緣構(gòu)件應(yīng)根據(jù)地上剪力墻的軸壓比確定是否設(shè)置約束邊緣構(gòu)件； </p><p

13、>　　3、兩層地下室頂板按《高規(guī)》3.4.3條采用梁板結(jié)構(gòu)，板厚均不小于160mm，宜雙層雙向布置。 </p><p>　　4、地下二層頂板與車(chē)庫(kù)頂板存在樓板錯(cuò)層，傳力途徑中斷，地下一層墻體平面外受力等復(fù)雜受力情況，此時(shí)地下一層墻體按錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求進(jìn)行加強(qiáng)縱筋、邊緣構(gòu)件箍筋設(shè)計(jì)；在車(chē)庫(kù)框架梁與主樓墻體相交處設(shè)計(jì)扶壁柱（按計(jì)算配筋），增強(qiáng)主體外墻平面外剛度，提高墻體平面內(nèi)外承載力；在高差范圍內(nèi)設(shè)置剪力墻暗

14、梁，提高墻體的抗扭能力等措施來(lái)保證地震力的傳遞。保證計(jì)算模型的真實(shí)性。 </p><p>　　然，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,無(wú)論何種情況，都需要進(jìn)行整體模型計(jì)算來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)等構(gòu)件的設(shè)計(jì) </p><p>　?。ǘ┐蟮妆P(pán)多塔樓高層結(jié)構(gòu)的沉降問(wèn)題 </p><p>　　1)高層建筑的沉降計(jì)算 </p><p>　　城市的發(fā)展，建筑物高度越來(lái)越高，基底重量越來(lái)

15、越大，如果此時(shí)沉降計(jì)算時(shí)仍然采壓力段為100Kpa~200Kpa的固定壓力段下壓縮模量值進(jìn)行沉降計(jì)算必然會(huì)引起沉降計(jì)算的誤差，同時(shí)考慮到地基變形的非線性性質(zhì)，因此實(shí)際計(jì)算時(shí)應(yīng)采用不同高度房屋實(shí)際壓力段下的Es值計(jì)算。 </p><p>　　以14#樓為例。本工程為地上18層住宅，地下二層儲(chǔ)藏室，基礎(chǔ)底面土的自重壓力為18.8x7.8=146.64Kpa,基底壓力為280Kpa,附加壓力為133.36Kpa。根據(jù)《

16、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》采用“土的自重應(yīng)力“至”土的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和“的壓力段下的壓縮模量進(jìn)行計(jì)算，基礎(chǔ)平均沉降量為54.26mm，與本地的實(shí)測(cè)值基本吻合。 </p><p>　　2）高層建筑與車(chē)庫(kù)間的沉降差 </p><p>　　車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)底標(biāo)高處原有土的自重應(yīng)力為18.8x7.4=139.12Kpa,離主樓最近點(diǎn)處（柱距主樓外墻邊距離為6100mm）柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基底壓力為204KPa

17、，附加應(yīng)力為204-139.12=64.88Kpa,采用100Kpa~200Kpa壓力段下壓縮模型計(jì)算得車(chē)庫(kù)沉降量為18.13mm。與主樓的沉降差54.26-18.13=36.13mm，大于規(guī)范要求<0.003*6100=18.30mm的要求。 </p><p>　　為解決沉降差異對(duì)主樓及車(chē)庫(kù)帶來(lái)的不利影響，工程設(shè)計(jì)時(shí)采取了以下措施: 1）本工程為中壓縮性土層，預(yù)估施工期間完成的沉降量為最終沉降量的30%,

18、即主體完成時(shí)主樓與車(chē)庫(kù)的沉降差為54.26x0.3-18.13x0.3=25.29mm。設(shè)計(jì)時(shí)采取在主樓周邊第一跨的車(chē)庫(kù)范圍內(nèi)設(shè)置沉降后澆帶，待主樓主體完成且沉降穩(wěn)定后封閉沉降后澆帶；2）考慮剩余沉降差雖然仍大于規(guī)范0.003*6100=18.30mm的要求，但相差較小，設(shè)計(jì)時(shí)采取沿主樓周邊設(shè)置扶壁柱，與車(chē)庫(kù)框架梁形成完整的框架體系，梁端配置因差異沉降增加的負(fù)彎矩筋來(lái)抵抗此不利影響。 </p><p>　　根據(jù)沉

19、降觀測(cè)資料顯示：本工程主體完成時(shí)的實(shí)際沉降量為21mm，為計(jì)算最終沉降量的38.7%，與預(yù)估值基本吻合。本工程目前已投入使用，主樓及車(chē)庫(kù)現(xiàn)狀完好。 </p><p>　?。ㄈ┐蟮妆P(pán)多塔樓高層結(jié)構(gòu)的超長(zhǎng)問(wèn)題 </p><p>　　針對(duì)這種超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，采取了如下措施：1、間隔30m~40m設(shè)置一道溫度后澆帶2、采用低強(qiáng)度混凝土（不超過(guò)C35）；采用低水化熱的水泥； 3、加強(qiáng)施工養(yǎng)護(hù)等。本工程已

20、投入使用，未發(fā)現(xiàn)明顯的溫度裂縫，收到業(yè)主好評(píng)。 </p><p><b>　　四、學(xué)習(xí)體會(huì) </b></p><p>　　高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，嵌固端的選擇是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要假定。嵌固端的正確選擇對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算的真實(shí)性及準(zhǔn)確性有很大影響，而且關(guān)系到結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性。在地震作用下為保證結(jié)構(gòu)塑性鉸能在預(yù)期部位出現(xiàn)，建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前應(yīng)正確選擇結(jié)構(gòu)嵌固端所在的位置。同時(shí)為保證剪力墻

21、底部出現(xiàn)塑性鉸后具有足夠大的延性，塑性鉸區(qū)即“底部加強(qiáng)部位”的設(shè)計(jì)就成為整個(gè)建筑物設(shè)計(jì)的重中之重。 </p><p>　　此外，影響高層建筑設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要因素是地基的變形。地基基礎(chǔ)變形過(guò)大，可能影響正常的生產(chǎn)或生活，給人們帶來(lái)安全隱患，影響人們的心理狀態(tài)。因此正確計(jì)算地基變形亦至關(guān)重要。其中影響地基變形計(jì)算的一個(gè)重要參數(shù)就是土層的壓縮模量。變形計(jì)算時(shí)，不應(yīng)一律采用固定壓力段下的壓縮模量值進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)采用實(shí)際壓力

22、段下的壓縮模量值進(jìn)行計(jì)算，只有這樣才能避免因壓縮模量取值不當(dāng)引起的沉降計(jì)算的誤差，使計(jì)算值更能真實(shí)反映實(shí)際變形情況。 </p><p>　　大底盤(pán)高層、超高層建筑越來(lái)越多，為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)“安全經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)理念，是每個(gè)結(jié)構(gòu)工程師共同的責(zé)任。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2

23、010） </p><p>　　建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010） </p><p>　　建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2011） </p><p>　　北京市建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則（結(jié)構(gòu)專業(yè)） </p><p>　　PKPM系列新規(guī)范設(shè)計(jì)軟件SATWE、JCCAD應(yīng)用指南（08版），中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所 <