淺談主樓和裙房的基礎如何協(xié)調設計

淺談主樓和裙房的基礎如何協(xié)調設計

摘要：現(xiàn)代高層建筑常要求裙房與主樓間不設置沉降縫，以保持建筑空間的連續(xù)和完整。常規(guī)的設置沉降縫的方法既因采用雙墻、雙柱而不經濟，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)合設計的方案以及需要注意的問題。關鍵詞：差異沉降；內應力；基礎；變形縫1、前言在高層飯店、寫字樓、商住樓等建筑中，根據便用功能的需要，有不少工程在高層主樓的一側或兩邊布置有層數不多的裙房，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，建筑的質量分布和結構剛度變化宜均勻，否則需要設防震縫將建筑分成規(guī)則的結構單元。按建筑地基基礎設計規(guī)范，在建筑高度或荷載差異部位，結構或基礎類型不同的部位，宜設沉降縫。根據混凝土結構設計規(guī)范，現(xiàn)澆框架結構和剪力墻結構的伸縮縫最大問距，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置變形縫，將對采暖通風、電氣管線的設置帶來不便，尤其是建筑的室內外裝修處理有不少困難，而且既費工費料，又難以保證質量。有不少大型重要公共建筑，其長度遠大于規(guī)范伸縮縫最大間距，平面和立面建筑質量分布、結構剛度分布并不均勻，高度和荷載相差懸殊，而不設變形縫，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之上；設法減少不均勻沉降，使兩者基礎可以采用不同的形式，但在結構上是連續(xù)無縫的。前者是傳統(tǒng)的辦法；第二種方法工程造價較高；第三種方法經濟合理，日益受到重視，下面將主要分析討論其設計要點。2、主樓與裙房基礎的協(xié)調設計近來已逐步發(fā)展起來一種綜合采取如下措施的主樓與裙房基礎協(xié)調設計方法：采用輕質材料減少主樓自重或采用補償式基礎以減少主樓附加壓力，使不均勻沉降可以忽略或可按經驗方法處理；在主樓與裙房之間設后澆帶，主樓施工期問可自由沉降，待主樓結構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箱基與基礎梁的聯(lián)合設計主樓采用箱基，取得補償，以大大減少沉降；裙房采用條形基礎梁，以產生較大沉降，從而基本消除主、裙房之間的沉降差，兩者的基礎和上部結構則連成整體，這是目前采用較多的聯(lián)合設計方式。2.2箱基與獨立柱基礎的協(xié)調設計當主樓箱基埋深有限，屬欠補償基礎時，希望裙房基礎沉降更大些，以利于減少沉降差。這時可將裙房條基改為柱下獨立基礎。上部結構在主、裙房連接處設置后澆施工縫，且連接構件采取可適應一定沉降差的結構構造。2.3樁箱基礎與獨立濃袖或段基的協(xié)調設計當主樓層樓相當多或地基土條件決定要采取樁箱或樁筏基礎時，按沉降差盡可能小的要求，決定裙房采用獨立基礎、基礎梁或筏基。這些都應由地質條件和沉降分析來綜合確定，處理得當則仍可保證上部結構連為整體。如果裙房設有地下室，基底附加壓力甚小，甚至為負值，而天然地基的壓縮性不大，可采用柱下獨立基礎，應指出的是，即便基底附加壓力為負值，獨立柱基的沉降仍不能認為可以不必考慮，不過數值很小。當天然地基壓縮性不是很小時，可采用條形基礎；如壓縮性較大，還可改用筏基。2.4筏基與筏基的聯(lián)合設計當地基土條件較好、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、主樓與裙房基礎協(xié)調設計應注意的問題3.1主、裙房之間差異沉降的準確預測，地區(qū)性持久的沉降觀察與經歷效年的分析研究結果的積累，采用高質量、高可靠度的現(xiàn)場與試驗數據，結合計算分析，是解決這一關鍵問題必不可少的。3.2基本設計原則是盡可能減少主樓的重量和沉降量（例如采用輕質材料、采用補償式基礎或樁基），同時在不導致破裂的前提下提高裙房基礎的柔性，甚至可能采用獨立柱基。但應指出的是，即使基底附加壓力為負值，其沉降仍不能忽略不計。3.3采取和不斷改進主、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。又允許承受可能產生的后期沉降差。3.4主樓應先行施工，讓沉降盡可能預先發(fā)生，設計良好的后澆帶，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整到較小的范圍（一般在3cm以內）。在軟土地區(qū)，沉降計算的準確程度一般較低，完工后的長期沉降量很大，預測更困難，故在軟土地區(qū)應慎重采用。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)也應慎重采用，分析中應考慮地震可能產生的地基永久變形。3.6主樓與裙房之間設不設變形縫。根據工程的具體情況確定，應考慮的主要問題有3.6.1建筑平面體形。從抗震設計考慮，裙房的結構剛度與高層主樓的結構剛度相比顯然是懸殊的，如果裙房在高層主樓一側伸出較長，在地震作用下，由于剛度中心與質量中心偏心距較大，扭轉影響就大。因此，設不設變形縫必須根據建筑平面情況別對待。3.6.2地基土質。由于高層主樓與裙房的基礎附加壓力相差較大，基礎差異沉降是顯然的。為此設法把基礎埋置在不同土層，采取不同基礎形式或高層主樓下采用樁基，使差異沉降減小。3.6.3施工后澆帶的構造。為減少高層主樓與裙房之間差異沉降引起的結構內力，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，寬度可取800～1000mm，通過施工后澆帶的梁、板、墻鋼筋，當直徑小于等于20mm時可以連通不斷，當直徑大于等于22mm時宜先斷開，待后澆帶灌混凝土之前進行焊接。后澆帶灌混凝土的時間，當高層主樓的基礎置在天然地基時，應待到高層主樓主體結構到頂：當高層主樓基礎采用以端承型樁基時，考慮到樁基沉降量較小，可根據施工期間沉降觀測情況，在高層主體結構到一定高度時進行；如