高层建筑结构筏板基础设计探讨

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1、高层建筑结构筏板基础设计探讨　　摘要：高层建筑基础设计是整个结构设计的重要一环，其设计合理与否，关系到建筑物的安全和使用及施工工期和投资额度。本文通过工程实例，对高层建筑筏板结构设计进行探讨，介绍了基础选型、设计计算、沉降差控制措施等。关键词：高层建筑；基础选型；筏板基础；设计计算；沉降差　　某项目主楼共36层，建筑从12层沿长度方向退缩615m，从21层沿长度方向再退缩。层高地下1，3层为，地下2层为；地上1层为，2～7层为，架空层为，以上各层为。建筑总高。　　结构体系采用钢筋混凝土框架-剪力墙，上部结构采用钢筋混凝土预应力楼盖，地下室采用普通

2、钢筋混凝土梁板结构楼盖，以全风化粉质砂岩作为基础持力层，采用筏板基础，筏板厚，混凝土强度等级为C40。底层剪力墙、框架柱混凝土强度等级为C50，底层竖向主要受力构件尺寸为：中筒剪力墙外壁厚400，内壁厚250；抗侧力剪力墙厚450；框架柱截面700@900～1400@1600；地下室内分隔剪力墙厚250，外侧壁剪力墙厚500。　　二、工程地质资料　　　　三、基础选型　　由于基础的基底标高位于全风化粉质粘土层，静压桩难以施工，如采用人工挖孔桩，以最大的柱底轴力F=40000kN计，需要桩径、桩长20m的人工挖孔桩6根，折算成负荷面积范围内的混凝土厚

3、度为，如计入承台及地下室底板厚度，则折算成负荷面积范围内的混凝土厚度达。而核心筒的底部组合轴力则更大，人工挖孔桩几乎要满堂红布置，因此采用人工挖孔桩不可行。其它桩型也不合适。　　板厚度，则折算成负荷面积范围内的混凝土厚度达。而核心筒的底部组合轴力则更大，人工挖孔桩几乎要满堂红布置，因此采用人工挖孔桩不可行。其它桩型也不合适。　　在仔细研究地质资料后，认为筏板基础在本工程中应用较合理，并且可行。原因如下：　　工程基坑周边情况复杂，建筑物及道路管线均邻近基坑，尤其是靠近中科院宿舍区一侧，基坑底离宿舍地面标高最高处达22m，且距基坑　　边2m便有多层建

4、筑物数幢，采用筏板基础设计可以大大缩减基坑底暴露时间，从而可以大幅度降低基坑结构的危险性。　　基底标高处地质土为全风化粉质粘土，标贯击数N=17～49不等，由于工程场地为半山坡地形，基坑开挖将挖除10～20m厚的覆土，该部分土对基础地基承载力的补偿作用非常大，补偿后地基承载力设计值最大可达550kPa。只要在设计中采取措施控制基础的不均匀沉降，天然地基基础设计应是较优的基础方案。　　为便于施工，采用局部扩大柱墩的平板式筏板基础设计，选取全风化泥质粉砂岩层作为基础持力层。　　　　四、设计计算　　1.地基承载力验算　　选取全风化粉质粘土层作为基础的持

5、力层，取标图贯值N=30，地基承载力标准值fk=12N=360kPa，经深度和宽度修正后，地基承载力设计值取f=550kPa。　　按程序计算结果，主体结构竖向构件底部总轴力设计值为F=771000kN，筏板基础面积A=1800m2，则基底平均设计压应力p=F/A=430kPa，基底附加压力设计值按补偿性基础设计，p=230kPa。显然，地基承载力满足规范设计要求。　　2.沉降计算　　最终沉降量s按简化的叶果罗夫法计算　　式中各符号含义同5高层建筑箱形与筏板基础技术规范699）[3]，变形模量取E0==75MPa，pk=360kPa，b=26m，=

6、。　　沉降计算深度参照规范取值如下：　　=×=18m　　上式计算中筏板基础近似按L×B=×26m考虑，L/B=，用内插法按表41018-1，可求得=，=，由于表41018-2中无全风化岩选项，偏于安全地近似取B=，设计中取=20m计算基础总沉降量，最后求得总沉降量s=45mm，在规范允许范围内，满足规范要求。　　3.板厚的确定　　板厚按柱及剪力墙的冲切要求确定，对独立柱及剪力墙，按下式确定筏板厚度：　　对中筒剪力墙，按下式确定筏板厚度：　　上述二式中各符号含义同规程99）。　　设计中筏板基础板厚取值h=212m，对两根柱底轴力F=40000kN的

7、柱下筏板采取局部加厚的扩大墩式设计以提高筏板的受冲切承载力。筏板基础的受剪承载力验算、偏心距验算等均按规程要求进行。　　由于轴力较大的边柱在底层均与地下室内分隔剪力墙连接，因此这些柱的受剪承载力不必验算，仅对两根柱底轴力F=40000kN，弯矩M=的柱下基础进行受剪承载力验算，扩大墩厚3m，求得max=五、沉降差控制措施　　　　由于地下室外边缘超出主体结构柱边较多，外伸尺寸大小不一，最大14m，最小，且上部结构于层12与层21均有较大的不规则退缩，这给基础沉降差控制增加了难度。　　对沉降差的控制，不外乎抗与放两种手段，经过反复计算比较，采取如下措

8、施控制沉降差并降低沉降差引起的对上部结构内力的影响：　　从轴2-5至轴2-7范围，建筑仅设计有两层地下室，无上部结构，从轴2-5处外伸1