商業(yè)廣場(chǎng)裙樓和主樓沉降差分析研究

1、商業(yè)廣場(chǎng)裙樓和主樓沉降差分析研究XXXXXX（XXXXXXXXXXXXXXXXXX）摘 要：對(duì)商業(yè)廣場(chǎng)裙樓及其主樓建筑來(lái)說(shuō)，其基礎(chǔ)各部分（高層主樓區(qū)域、裙房區(qū)域、純地下室區(qū)域）荷載差異較大，控制差異沉降顯得尤為重要。本文通過(guò)結(jié)合結(jié)合實(shí)踐，針對(duì)該類型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出沉降考慮，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)例，從地下結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性以及差異沉降控制等需作重點(diǎn)論述，為同行提供參考。關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；沉降分析；沉降調(diào)節(jié)1 項(xiàng)目概況某市中心廣場(chǎng)項(xiàng)目位于市工業(yè)園區(qū)湖西CBD核心區(qū)域，北臨蘇繡路、南到蘇惠路、西起星陽(yáng)街、東至星港街，地塊東側(cè)面向金雞湖城市廣場(chǎng)。擬建場(chǎng)地地理位置詳見(jiàn)圖1.1。該中心廣場(chǎng)項(xiàng)目占地面積約

2、15.4公頃，規(guī)劃地面總建筑面積約130萬(wàn)平方米，地下總建筑面積約50萬(wàn)平方米，規(guī)劃建筑單體9個(gè)。2 沉降協(xié)調(diào)考慮分析2.1 考慮沉降的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則對(duì)本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、使用條件、荷載特性、施工工藝等條件進(jìn)行，考慮工程水文地質(zhì)、總體規(guī)劃要求、環(huán)境條件，并對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和使用效果作綜合比較，選擇合理的施工方法和結(jié)構(gòu)型式。結(jié)構(gòu)的凈空尺寸除滿足建筑限界和建筑設(shè)計(jì)、施工工藝及其它使用要求外，尚應(yīng)考慮施工誤差，測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形及后期沉降的影響。地下結(jié)構(gòu)在荷載、結(jié)構(gòu)、地層條件發(fā)生變化的部位或因抗震要求需設(shè)置變形縫時(shí)，應(yīng)采取可靠的工程技術(shù)措施，確保變形縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響使用的差異沉降。變形縫的

3、形式、寬度和間距應(yīng)根據(jù)防水和抗震要求等確定。當(dāng)不設(shè)置沉降縫時(shí)，應(yīng)采取有效措施減少差異沉降及其影響。控制絕對(duì)沉降和差異沉降值，使?jié)M足建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002規(guī)定的建筑物的地基變形允許值。2.2 基于沉降考慮的樁基設(shè)計(jì)本工程基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，對(duì)本工程樁筏基礎(chǔ)考慮沉降的設(shè)計(jì)理論。在一般工程的樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，涉及到群樁計(jì)算理論、筏板計(jì)算理論和樁間土承載力計(jì)算理論三方面。目前通常利用有限元方法，根據(jù)靜力平衡、邊界上豎向位移連續(xù)、節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系，引入支承約束條件，進(jìn)行程序計(jì)算。通過(guò)對(duì)大底盤的理論分析和大量的工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的積累，可初步對(duì)該類建筑物中大底盤和群樁的模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。在本工程的群樁

4、設(shè)計(jì)中，樁土一般簡(jiǎn)化為支承在筏板各節(jié)點(diǎn)處的豎向彈簧，彈簧系統(tǒng)的支承剛度就是樁基剛度矩陣。如需考慮樁間土，可根據(jù)彈性地基進(jìn)行考慮，按實(shí)測(cè)土的參數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)剛度的彈簧作用于筏板下。縱觀許多描述樁基實(shí)際沉降現(xiàn)象和沉降發(fā)展過(guò)程的文獻(xiàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，軟土中的樁基沉降實(shí)質(zhì)是由樁身壓縮、樁端刺入變形和樁端平面以下土層受群樁荷載共同作用產(chǎn)生的整體壓縮變形等多個(gè)主要分量組成，并且是一個(gè)需要經(jīng)歷數(shù)年甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能完成的過(guò)程。由于本工程中施工工藝提高和樁底持力層較好，使得樁端刺入變形相對(duì)減少。計(jì)算樁頂沉降可簡(jiǎn)化為計(jì)算樁身壓縮和樁端土層整體沉降?？梢圆捎靡訫indlin 應(yīng)力公式為依據(jù)的單向壓縮分層總和法，計(jì)算群樁

5、中每根樁的樁端沉降。群樁中的樁的剛度同樣可以表示成樁頂荷載和樁頂沉降的比值:，式中：為樁頂荷載；為樁端沉降和樁身壓縮之和，采用實(shí)測(cè)的樁頂沉降確定。筏板-樁基共同作用分析方程可以用下式表達(dá):。式中：，分別為考慮上部剛度的底板結(jié)構(gòu)和樁基結(jié)構(gòu)的剛度矩陣；為基礎(chǔ)位移向量；為上部荷載等效矩陣。通過(guò)建立其基本方程，求解方程后得到筏板上各節(jié)點(diǎn)位移向量，即可得到整個(gè)樁基節(jié)點(diǎn)的位移，從而給出底板各節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)力。2.3 沉降差調(diào)節(jié)對(duì)于目前設(shè)計(jì)較多的商業(yè)住宅群工程，其由多幢主體高層、附屬裙房、商業(yè)、地下車庫(kù)等統(tǒng)一設(shè)置于一個(gè)連通大底盤上，尺寸較大，為超長(zhǎng)超寬結(jié)構(gòu)，且基礎(chǔ)各部分（高層主樓區(qū)域、裙房區(qū)域、純地下室區(qū)域）荷

6、載差異較大，控制差異沉降顯得尤為重要。如某塔樓范圍為核心筒，剪力墻較多，其地下室具有足夠的剛度，能較好的調(diào)節(jié)不均勻沉降，即使上部荷載差異較大，亦可不設(shè)沉降縫，但必須對(duì)沉降對(duì)結(jié)構(gòu)等各方面的影響采取深入分析。從工程實(shí)踐表明，通過(guò)設(shè)置沉降后澆帶既能減少各建筑因荷載不同所引起的不均勻沉降，也解決了“地下室統(tǒng)一貫通建設(shè)，上部結(jié)構(gòu)分期實(shí)施”，因上部各單體施工時(shí)間不同步所引起的不均勻沉降。主樓與裙房和純地下室的結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成整體，但在施工時(shí)用沉降后澆帶把兩部分暫時(shí)斷開(kāi)，待主樓結(jié)構(gòu)施工完畢，一般情況下，主樓已完成最終沉降量的50-80，然后再采用微膨脹混凝土澆灌沉降后澆帶，將高低層連成整體。沉降后澆帶的設(shè)置

7、旨在通過(guò)沉降后澆帶封閉前，主樓沉降可以大部分獨(dú)立完成，以降低主裙樓之間的沉降差，使主裙樓之間的差異沉降控制在可以接受的程度。如果地基承載力較高，沉降計(jì)算較為可靠時(shí)，可將主樓與裙房的標(biāo)高預(yù)留沉降差，使沉降后兩者標(biāo)高基本一致。另外選擇后澆帶的位置也很重要，通常選擇結(jié)構(gòu)內(nèi)力(彎矩、剪力)較小的部位，一般在梁板的反彎點(diǎn)附近。后澆帶的寬度為800mm1000mm，其具體數(shù)值應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定，可按沉降變形差異反算內(nèi)力，再據(jù)此確定配筋。后澆帶處的鋼筋應(yīng)直通，并根據(jù)計(jì)算配足鋼筋。如梁板過(guò)長(zhǎng)，鋼筋可進(jìn)行焊接。3 實(shí)例分析本工程地下室平面長(zhǎng)121，寬89.6m，商業(yè)廣場(chǎng)上有9棟單體，8棟單體建筑功能均為辦公樓，建筑

8、層數(shù)為26層，建筑高度為90.5m，辦公樓單體的結(jié)構(gòu)類型均采用鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)；另外有一棟為高層酒店，建筑層數(shù)為20層酒店，建筑高度為77m，采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)；地面以上辦公樓和酒店之間由裙房整體連接，屬雙塔結(jié)構(gòu)。該工程采用變剛度樁基工程，兩幢塔樓采用樁徑800mm、樁長(zhǎng)51m的鉆孔灌注樁，樁端持力層為第9-1層粉砂夾粉質(zhì)黏土。裙房與外擴(kuò)地下室采用樁徑600mm、樁長(zhǎng)31m的鉆孔灌注樁抗拔樁。26層辦公樓底板厚度設(shè)計(jì)為1.6m，20層酒店底板厚度設(shè)計(jì)為1.3m，裙房與外擴(kuò)地下室底板厚度0.8m。對(duì)本工程竣1年后對(duì)其采取沉降量測(cè)量，實(shí)測(cè)最大沉降量分別是：26層辦公樓為14mm，20

9、層酒店樓為12mm，4層裙房為10mm。對(duì)商業(yè)裙樓和塔樓之間一般均設(shè)置后澆帶，待主體結(jié)構(gòu)封頂后再澆筑后澆帶。從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于外擴(kuò)地下室的沉降很小甚至為零，主樓雖有一定的沉降，但由于在結(jié)構(gòu)封頂時(shí)已完成部分沉降。針對(duì)此，本工程沉降調(diào)節(jié)采取的設(shè)計(jì)，為了將主樓和裙房之間的沉降差控制在2030mm以內(nèi)，再考慮到高層建筑樁基礎(chǔ)竣工時(shí)一般已完成最終沉降量的50%左右，因此在設(shè)計(jì)樁基時(shí)先將主樓的計(jì)算沉降控制在6070mm左以內(nèi)，然后按“彈簧常數(shù)法”計(jì)算主樓承臺(tái)板內(nèi)力。外擴(kuò)地下室（地面以上無(wú)大建筑物）的計(jì)算沉降為零；當(dāng)結(jié)構(gòu)封頂時(shí)認(rèn)為主樓沉降完成30%50%左右，按此沉降差計(jì)算外擴(kuò)地下室程底板內(nèi)力；通過(guò)對(duì)

10、本工程3#9#塔樓以及塔樓一跨范圍內(nèi)裙房下的樁反力計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖1圖3所示。其中，“平均樁反力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）”為區(qū)域內(nèi)所有樁在標(biāo)準(zhǔn)組合（恒*1.0+活*1.0）下樁反力的平均值，“最大樁反力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）”為區(qū)域內(nèi)所有樁在包絡(luò)所有標(biāo)準(zhǔn)組合（考慮偏心荷載）下樁反力的最大值。通過(guò)計(jì)算結(jié)果表明，主樓及過(guò)渡區(qū)樁反力在平均荷載和偏心荷載下均滿足規(guī)范要求，并在某些區(qū)域有一定富余，這也是按照變剛度調(diào)平的設(shè)計(jì)思路去控制主樓絕對(duì)沉降量，也就是塔樓蝶形沉降區(qū)域下的樁數(shù)并非按承載力控制而是為滿足預(yù)期沉降得出的設(shè)計(jì)結(jié)果。圖1 3#9#塔樓樁反力計(jì)算結(jié)果圖2 靠3#9#塔樓區(qū)域的裙房樁反力計(jì)算結(jié)果（700樁徑）圖3 靠3#9#塔樓區(qū)域的裙房樁反力計(jì)算結(jié)果（800樁徑）4 結(jié)語(yǔ)對(duì)于商業(yè)裙樓和塔樓之間采取整體設(shè)計(jì)，而不采取分縫處理，對(duì)此分析其沉降并且采取有效的沉降協(xié)調(diào)是關(guān)鍵，文章通過(guò)結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)地下室沉降影響采取分析，提出了相應(yīng)的沉降調(diào)節(jié)措施，為同類工程提供參考借鑒。參考文獻(xiàn)：1 葉天生.  大底盤高層對(duì)單層地下室的沉降影響