摘 要：本項目為剪力墻結(jié)構(gòu)高層住宅。工程設(shè)計從概念設(shè)計入手，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)布置，對兩種基礎(chǔ)形式進(jìn)行比較，選擇合適的基礎(chǔ)形式。

　　關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)設(shè)計,基礎(chǔ)形式,核心論文發(fā)表網(wǎng)

　　1.工程概況

　　本項目場地位于廣東省鶴山市沙坪古勞鎮(zhèn)，主要為住宅建筑、局部為商業(yè)建筑。地面以上為單體塔樓，地上建筑層數(shù)為23~32層，地下1層。地面以上建筑物總高度為72.40~99.40m，基礎(chǔ)埋置深度為7m，除裙房采用框架結(jié)構(gòu)外其余采用剪力墻結(jié)構(gòu)。

　　工程的設(shè)計基準(zhǔn)期為50年，安全等級為二級，抗震設(shè)防烈度為6度，基本地震加速度為0.05g。抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計地震分組為第一組。場地土類型為中軟土。場地類別為二類。基本風(fēng)壓為0.55 kPa。

　　2.結(jié)構(gòu)布置及分析

　　本工程建筑塔樓高度接近100m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。由于建筑功能及平面布置的要求，大部分建筑塔樓平面為狹長矩形狀，如圖1所示。建筑平面的限制使得結(jié)構(gòu)的高寬比及長寬較大，高寬比為6.5~9.9，長寬比為4.1~6.5，特別是高寬比超出《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》相關(guān)條文規(guī)定。經(jīng)過初步分析及上機(jī)計算，本工程對風(fēng)荷載比較敏感，結(jié)構(gòu)位移由風(fēng)荷載作用下Y向的層間位移控制。為此，在結(jié)構(gòu)兩端設(shè)置了較長的Y向剪力墻，并在剪力墻端部設(shè)置端柱，剪力墻之間采用高連梁連接，提高結(jié)構(gòu)在Y向的剛度及結(jié)構(gòu)整體的抗扭剛度，減小結(jié)構(gòu)在此方向的層間位移。本結(jié)構(gòu)平面為狹長結(jié)構(gòu)，兩個樓梯均偏置，抗扭剛度較弱，為減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)及扭轉(zhuǎn)作用下產(chǎn)生的附加層間位移，減少工程造價，故與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，取消了結(jié)構(gòu)角部的轉(zhuǎn)角窗，設(shè)置多肢墻，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗扭剛度。通過是否設(shè)置轉(zhuǎn)角窗進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算及經(jīng)濟(jì)性對比，取消設(shè)置轉(zhuǎn)角窗后，結(jié)構(gòu)端部剪力墻長度及厚度可明顯減小，并且對減少土建工程造價效果明顯。其中B11棟塔樓有無設(shè)置轉(zhuǎn)角窗結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)比較詳表1。

　　本工程采用SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計算， B11棟結(jié)構(gòu)周期為3.1、2.7、2.1s， 表1有無設(shè)置轉(zhuǎn)角窗結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)比較

　　扭轉(zhuǎn)周期比為0.68，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下Y向?qū)娱g位移角最大值為1/1002，在規(guī)定水平力作用下的最大位移比為1.17，均能滿足相關(guān)規(guī)范要求。根據(jù)廣東省實施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)補(bǔ)充規(guī)定DBJ/T15-46-20 05相關(guān)條文，對于建筑高度小于150m剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)彎曲變形的影響明顯時，某層層間有害位移小于層間位移的50%，該層層間位移角限制可放松至1/800。Y 方向風(fēng)荷載作用下， B11棟層間位移角最大值位于19層，有害位移比僅為0.3%。考慮到廣東省沿海地區(qū)常遭受臺風(fēng)影響，所以 B11棟塔樓層間位移最大值控制在1/1002是合適的。

　　3.地基與基礎(chǔ)

　　本項目場地位于鶴山市古勞鎮(zhèn)。根據(jù)勘察報告，工程場地屬于沖積平原地貌單元，勘察范圍內(nèi)各土層分別為;素填土、淤泥質(zhì)粘土、粘土、中粗砂、卵石土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖、微風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、微風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。不良地質(zhì)問題主要為軟弱土層的存在，砂土的液化、土洞的存在，局部鉆孔發(fā)現(xiàn)溶洞。特殊性巖土為人工填土、軟土層。場地及地質(zhì)情況較為復(fù)雜，場地等級為一級(復(fù)雜場地)，場地等級為二級(中等復(fù)雜地基)。

　　經(jīng)過對地基情況的具體分析，本工程可采用預(yù)應(yīng)力管樁(PHC)及沖孔灌注樁基礎(chǔ)。預(yù)應(yīng)力管樁有造價低、施工速度快、驗收較簡單等優(yōu)點，但本工程的地質(zhì)條件存在以下不利情況：管樁穿越卵石土層難度較大，可能會導(dǎo)致斷樁;強(qiáng)風(fēng)化巖面較淺，上軟下硬，管樁施工易出現(xiàn)樁位偏差;軟弱土層對管樁樁側(cè)產(chǎn)生較大的負(fù)摩阻力，且樁長較短，對承載力及沉降計算影響較大。沖孔灌注樁對上述管樁不利地質(zhì)條件適應(yīng)性較強(qiáng)，但施工速度較慢，成本高，驗收相對較復(fù)雜且施工管理要求較嚴(yán)。根據(jù)過往工程的經(jīng)驗，通過優(yōu)化設(shè)計，加以試驗驗證，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)是可行的。

　　經(jīng)過對各種情況的比較分析，本工程采用預(yù)應(yīng)力管樁(PHC)基礎(chǔ)，以強(qiáng)風(fēng)化巖作為基樁持力層，樁型采用D600(AB型)，單樁豎向承載力特征值取2500kN。基于場地復(fù)雜程度及基礎(chǔ)安全的考慮，在設(shè)計階段，從設(shè)計、施工及試驗方面通盤考慮，通過不同措施確保基礎(chǔ)的安全。

　　[1]設(shè)計方面：考慮到預(yù)應(yīng)力管樁穿越軟弱土層，且部分在溶巖面上施工，故樁壁采用130mm厚，設(shè)計樁長約8.5~28.5m。預(yù)應(yīng)力管樁采用C型樁尖，有利于基樁穿越卵石土層，并嚴(yán)格控制施打速度，避免基樁進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖時因上軟下硬問題產(chǎn)生樁身偏位及斷樁。因本場地尚未固結(jié)的素填土及淤泥質(zhì)粘土厚度離散性較大，基樁持力層厚度及埋深差異較大，基樁存在差異沉降問題，故在承臺設(shè)計時，將塔樓投影范圍設(shè)置為整體大承臺，純地下室部分采用獨立樁基承臺，塔樓與純地下室之間設(shè)置800mm寬的沉降后澆帶，沉降后澆帶明確為塔樓封頂后方可進(jìn)行封閉施工。塔樓部分整體大承臺厚度取為1400~1600mm(按沖切計算1000mm已足夠)，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的整體剛度，盡量減少基樁的差異沉降，加大基礎(chǔ)安全儲備。

　　[2]施工方面：考慮到表層軟弱土層的存在，為減小打樁過程對已施工的基樁產(chǎn)生的擠壓作用，施工時打樁順序嚴(yán)格要求為中間向四周對稱施打。因本項目基底大部分標(biāo)高與設(shè)計基坑標(biāo)高持平，無須進(jìn)行基坑開挖，故不存在打樁與開挖先后順序或者是基坑開挖時對已施打基樁產(chǎn)生擠壓的問題，但考慮到地表土較軟，故要求在機(jī)械行走的位置填埋300mm厚的碎石，減小機(jī)械對場地表面土體的擠壓作用。在鉆孔A-ZK5、6、8、10、13、22等存在較厚(9.8~13.5m)流塑狀淤泥質(zhì)粘土的區(qū)域，特別的設(shè)置了地面防擠溝，溝上寬1000mm、下寬500mm，防擠溝深入至地下水位處，溝中回填松散沙石，盡量減少打樁過程對流塑狀淤泥質(zhì)粘土的擠壓作用。

　　[3]試驗方面：對于勘察發(fā)現(xiàn)溶洞區(qū)域(局部存在)，進(jìn)行施工勘察，施工超前鉆布置如圖3所示，特別注意了溶洞坡頂巖層厚度及施工質(zhì)量對基樁承載力的影響，且選擇最不利的鉆孔位置進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁試樁，通過試樁確定基樁承載力，如試樁發(fā)現(xiàn)管樁的單樁承載力不能滿足設(shè)計要求，則選擇沖孔灌注樁。當(dāng)溶洞為大溶洞時，則只能采用沖孔樁基礎(chǔ)，不需要試預(yù)應(yīng)力管樁。根據(jù)施工勘察超前鉆結(jié)果，本工程發(fā)現(xiàn)溶洞鉆孔區(qū)域加鉆顯示，溶洞均為小溶洞，采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)是適用的。通過單樁豎向抗壓靜載試驗，除樁號SZH-4單樁豎向承載力特征值為1960Kn外，其余基樁豎向承載力均能滿足設(shè)計要求。故除在SZH4處設(shè)置沖孔灌注樁外，其余均采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。由單樁豎向抗壓靜載試驗提供的 Q-S曲線，可以算出本工程地基的基床系數(shù)并算得基樁的沉降量大概在8.46mm，滿足相關(guān)規(guī)范要求，說明本工程采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)是合適的。

　　4.總結(jié)

　　1，對于高寬比較大的住宅結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。減少結(jié)構(gòu)端部轉(zhuǎn)角窗的設(shè)置，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)端部的剛度，可有效減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、層間位移及減少土建工程造價。

　　2，在軟土地區(qū)，住宅結(jié)構(gòu)宜采用鉆(沖)孔灌注樁基礎(chǔ)，當(dāng)考慮工程進(jìn)度及報審程序等因素的情況下，通過優(yōu)化設(shè)計，多方試驗驗證，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，也可以采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。本項目組團(tuán)一基樁施工及檢測已完成，施工質(zhì)量及檢測結(jié)果表明基樁情況良好。在基礎(chǔ)安全的前提下，本項目采用預(yù)應(yīng)力管樁(PHC)基礎(chǔ)方案縮短了建設(shè)工期，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益明顯。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010 中國建筑工業(yè)出版社 2010

　　[2]《錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T15-22-2008 中國建筑工業(yè)出版社 2008

　　[3] 廣東省實施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)補(bǔ)充規(guī)定DBJ/T15-46-2005 中國建筑工業(yè)出版社 2005

　　[4]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010 中國建筑工業(yè)出版社 2010

　　[5]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011 中國建筑工業(yè)出版社 2011

　　[6]《巖土工程勘察規(guī)范》GB 50021—2001 中國建筑工業(yè)出版社 2001