淺談主樓和裙房的基礎(chǔ)如何協(xié)調(diào)設(shè)計

淺談主樓和裙房的基礎(chǔ)如何協(xié)調(diào)設(shè)計

摘要：現(xiàn)代高層建筑常要求裙房與主樓間不設(shè)置沉降縫，以保持建筑空間的連續(xù)和完整。常規(guī)的設(shè)置沉降縫的方法既因采用雙墻、雙柱而不經(jīng)濟(jì)，又滿足不了使用功能上的要求。如何滿足這兩方面的要求，文章闡述了幾種聯(lián)合設(shè)計的方案以及需要注意的問題。關(guān)鍵詞：差異沉降；內(nèi)應(yīng)力；基礎(chǔ)；變形縫1、前言在高層飯店、寫字樓、商住樓等建筑中，根據(jù)便用功能的需要，有不少工程在高層主樓的一側(cè)或兩邊布置有層數(shù)不多的裙房，用作門廳、商店、餐廳等公共用房。高層主樓連同裙房總長度往往很長?？拐鹪O(shè)計規(guī)范要求，房屋建筑在平面和立面的布置宜規(guī)則、對稱，建筑的質(zhì)量分布和結(jié)構(gòu)剛度變化宜均勻，否則需要設(shè)防震縫將建筑分成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范，在建筑高度或荷載差異部位，結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同的部位，宜設(shè)沉降縫。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的伸縮縫最大問距，分別為55m和45m.按上述規(guī)范要求，許多公共建筑就得設(shè)置變形縫（防震縫，沉降縫、伸縮縫）。但是在一些使用功能要求較高的公共建筑中，如果高層主樓與裙房之間設(shè)置變形縫，將對采暖通風(fēng)、電氣管線的設(shè)置帶來不便，尤其是建筑的室內(nèi)外裝修處理有不少困難，而且既費工費料，又難以保證質(zhì)量。有不少大型重要公共建筑，其長度遠(yuǎn)大于規(guī)范伸縮縫最大間距，平面和立面建筑質(zhì)量分布、結(jié)構(gòu)剛度分布并不均勻，高度和荷載相差懸殊，而不設(shè)變形縫，這些建筑為保證因溫差不出現(xiàn)或少出現(xiàn)裂縫；減少差異沉降，采取了行之有效的措施，取得了較好的效果。具有深埋箱基、樁基或其它深基礎(chǔ)的高層建筑主樓與荷重相對很輕的低層裙房相毗連，兩者之間的不均勻沉降問題是其中一個首要的難題。處理的辦法不外乎三種：將兩者之間用沉降縫完全斷開；將兩者同置于一個剛度極大的基礎(chǔ)之上；設(shè)法減少不均勻沉降，使兩者基礎(chǔ)可以采用不同的形式，但在結(jié)構(gòu)上是連續(xù)無縫的。前者是傳統(tǒng)的辦法；第二種方法工程造價較高；第三種方法經(jīng)濟(jì)合理，日益受到重視，下面將主要分析討論其設(shè)計要點。2、主樓與裙房基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)設(shè)計近來已逐步發(fā)展起來一種綜合采取如下措施的主樓與裙房基礎(chǔ)協(xié)調(diào)設(shè)計方法：采用輕質(zhì)材料減少主樓自重或采用補償式基礎(chǔ)以減少主樓附加壓力，使不均勻沉降可以忽略或可按經(jīng)驗方法處理；在主樓與裙房之間設(shè)后澆帶，主樓施工期問可自由沉降，待主樓結(jié)構(gòu)施工完畢后再澆混凝上，使余下的不均勻沉降可忽略或可按經(jīng)驗處理。這種方法處理在實踐中有以下幾種做法2.1箱基與基礎(chǔ)梁的聯(lián)合設(shè)計主樓采用箱基，取得補償，以大大減少沉降；裙房采用條形基礎(chǔ)梁，以產(chǎn)生較大沉降，從而基本消除主、裙房之間的沉降差，兩者的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)則連成整體，這是目前采用較多的聯(lián)合設(shè)計方式。2.2箱基與獨立柱基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)設(shè)計當(dāng)主樓箱基埋深有限，屬欠補償基礎(chǔ)時，希望裙房基礎(chǔ)沉降更大些，以利于減少沉降差。這時可將裙房條基改為柱下獨立基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)在主、裙房連接處設(shè)置后澆施工縫，且連接構(gòu)件采取可適應(yīng)一定沉降差的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。2.3樁箱基礎(chǔ)與獨立濃袖或段基的協(xié)調(diào)設(shè)計當(dāng)主樓層樓相當(dāng)多或地基土條件決定要采取樁箱或樁筏基礎(chǔ)時，按沉降差盡可能小的要求，決定裙房采用獨立基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁或筏基。這些都應(yīng)由地質(zhì)條件和沉降分析來綜合確定，處理得當(dāng)則仍可保證上部結(jié)構(gòu)連為整體。如果裙房設(shè)有地下室，基底附加壓力甚小，甚至為負(fù)值，而天然地基的壓縮性不大，可采用柱下獨立基礎(chǔ)，應(yīng)指出的是，即便基底附加壓力為負(fù)值，獨立柱基的沉降仍不能認(rèn)為可以不必考慮，不過數(shù)值很小。當(dāng)天然地基壓縮性不是很小時，可采用條形基礎(chǔ)；如壓縮性較大，還可改用筏基。2.4筏基與筏基的聯(lián)合設(shè)計當(dāng)?shù)鼗翖l件較好、差異沉降不大，或功能上有特殊要求，主樓與裙房有可能同時采用箱基或筏基。問題的關(guān)鍵在于，在保證防水要求的前提下盡可能提高連接處的柔性，且先施工主樓。3、主樓與裙房基礎(chǔ)協(xié)調(diào)設(shè)計應(yīng)注意的問題3.1主、裙房之間差異沉降的準(zhǔn)確預(yù)測，地區(qū)性持久的沉降觀察與經(jīng)歷效年的分析研究結(jié)果的積累，采用高質(zhì)量、高可靠度的現(xiàn)場與試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合計算分析，是解決這一關(guān)鍵問題必不可少的。3.2基本設(shè)計原則是盡可能減少主樓的重量和沉降量（例如采用輕質(zhì)材料、采用補償式基礎(chǔ)或樁基），同時在不導(dǎo)致破裂的前提下提高裙房基礎(chǔ)的柔性，甚至可能采用獨立柱基。但應(yīng)指出的是，即使基底附加壓力為負(fù)值，其沉降仍不能忽略不計。3.3采取和不斷改進(jìn)主、裙房之間連接的有效形式，使之保待整體性，滿足較高的抗震要求。又允許承受可能產(chǎn)生的后期沉降差。3.4主樓應(yīng)先行施工，讓沉降盡可能預(yù)先發(fā)生，設(shè)計良好的后澆帶，并精心觀察與施工。3.5在中密至密實地基上較有可能將沉降差調(diào)整到較小的范圍（一般在3cm以內(nèi)）。在軟土地區(qū)，沉降計算的準(zhǔn)確程度一般較低，完工后的長期沉降量很大，預(yù)測更困難，故在軟土地區(qū)應(yīng)慎重采用。這也對軟土地區(qū)沉降觀測、計算和其可靠度提出了更高、更迫切的要求。此外，對高烈度地震區(qū)也應(yīng)慎重采用，分析中應(yīng)考慮地震可能產(chǎn)生的地基永久變形。3.6主樓與裙房之間設(shè)不設(shè)變形縫。根據(jù)工程的具體情況確定，應(yīng)考慮的主要問題有3.6.1建筑平面體形。從抗震設(shè)計考慮，裙房的結(jié)構(gòu)剛度與高層主樓的結(jié)構(gòu)剛度相比顯然是懸殊的，如果裙房在高層主樓一側(cè)伸出較長，在地震作用下，由于剛度中心與質(zhì)量中心偏心距較大，扭轉(zhuǎn)影響就大。因此，設(shè)不設(shè)變形縫必須根據(jù)建筑平面情況別對待。3.6.2地基土質(zhì)。由于高層主樓與裙房的基礎(chǔ)附加壓力相差較大，基礎(chǔ)差異沉降是顯然的。為此設(shè)法把基礎(chǔ)埋置在不同土層，采取不同基礎(chǔ)形式或高層主樓下采用樁基，使差異沉降減小。3.6.3施工后澆帶的構(gòu)造。為減少高層主樓與裙房之間差異沉降引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，采取施工后澆帶是行之有效的措施。施工后澆帶留在裙房一側(cè)，寬度可取800～1000mm，通過施工后澆帶的梁、板、墻鋼筋，當(dāng)直徑小于等于20mm時可以連通不斷，當(dāng)直徑大于等于22mm時宜先斷開，待后澆帶灌混凝土之前進(jìn)行焊接。后澆帶灌混凝土的時間，當(dāng)高層主樓的基礎(chǔ)置在天然地基時，應(yīng)待到高層主樓主體結(jié)構(gòu)到頂：當(dāng)高層主樓基礎(chǔ)采用以端承型樁基時，考慮到樁基沉降量較小，可根據(jù)施工期間沉降觀測情況，在高層主體結(jié)構(gòu)到一定高度時進(jìn)行；如