2018带裙房高层建筑的基础设计

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　　关键词：高层减数 设计
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　　内容摘要：随着城市建设的高速发展，高层建筑越来越多地出现在各个城市中。在高层住宅、写字楼、宾馆饭店等建筑中，由于使用功能的要求，很多工程需要在高层主楼周边布置层数不多的裙房，用作餐饮、商店、门厅等功能用房。根据新颁布的高层规范的要求，建筑物在平立面的布置宜规则、对称，建筑物的质量分布和刚度变化宜均匀，否则需要设置防震缝将建筑划分为若干个规则的单元。按地基基础设计规范的要求，在建筑物高度或荷载差异部位、结构或基础类型不同的部位，宜设沉降缝。根据混凝土设计规范，框架和剪力墙等结构的伸缩缝间距分别为55米和45米。按上述规定，很多建筑物必须设置变形缝（防震缝、伸缩缝、沉降缝）。但从建筑专业角度不希望设缝，因为设缝往往出现双柱、双墙，使平面布局受限制，而且在一些建筑中设缝会给暖通、电气专业带来不便。
　　高层主楼与裙房相连时，高层部分与裙房的荷载差异很大，不均匀沉降是首要问题，前些年的常用处理方法有以下几种：
　　1 利用柱基的交错布置，使高层部分与裙房基础断开，但有时受条件限制错不开；
　　2 裙房基础后退，裙房结构中用挑梁与主楼相接，但有时建筑专业不允许；
　　3 裙房与主楼基础同样埋深，待主楼完工后再施工裙房，使施工周期加长。
　　鉴于高层主楼与低层裙房间设缝时会使基础和上部结构复杂化，给设计施工带来很多不便，近几年随着研究和实践的增多，普遍采用施工后浇带的方法来替代设置永久变形缝。
　　后浇带分为沉降后浇带、伸缩后浇带和温度后浇带，分别用于解决高层主楼和低层裙房间差异沉降、钢筋混凝土收缩变形及减小温度应力等问题。这种后浇带一般具有多种变形缝的功能，设计时应以一种功能为主，其他功能为辅。后浇带是整个建筑，包括基础和上部结构施工中的预留缝，待主体完工后，将后浇带用混凝土补齐后，这种缝就不存在了，既在整个结构中解决了差异沉降，又达到了不设永久变形缝的目的。
　　高层建筑主体与裙房之间是设置永久变形缝，还是在施工阶段设置后浇带，需要根据建筑场地的地基持力层情况，基础形式和上部结构等情况综合确定。地基基础及上部结构要考虑其空间整体协调作用。高层建筑主体与裙房的连接处要不要设置后浇带，要做出基础方案，慎重选用。后浇带也有其适用条件。当地基持力层土质较好，例如高层建筑基础坐在基岩或卵石层上，或采用桩基时，高层建筑沉降变形小，此时可考虑采用后浇带而不设永久变形缝，将高层建筑与裙房基础或地下室连成整体。当地基持力层压缩性较高，且厚度较大，高层建筑主体与裙房之间的高差悬殊较大，高层建筑荷载大，由于高层建筑与裙房之间差异沉降量大，在采用天然地基时，还是以设置永久变形缝将高层建筑与裙房彻底分开为好。当高层建筑与相邻裙房间设永久变形缝时，高层部分的基础埋深一般应大于裙房基础埋深至少2米，不满足时应计算高层建筑的稳定性，并采取可靠措施防止高层建筑与裙房之间发生相互倾斜。还需要指出，伸缩后浇带只是解决了施工期间的混凝土自收缩，不能解决由于温度变化引起的结构应力集中，更不能替代伸缩缝。有些结构设计人员将伸缩后浇带与伸缩缝等同起来的看法是错误的。
　　后浇带的位置应根据基础及上部结构的具体情况，经认真推敲后确定，特别是基础部位纵横梁交错，结构复杂，沿理想位置直接贯通断开，已非易事，但应遵循基本原则，即应在结构受力较小处。施工后浇带应留在裙房一侧，一般在梁板的变形反弯点附近，此位置弯矩不大剪力也不大，也可以选在梁板中部，弯矩虽大，但剪力很小。目前在工程设计中，有的要求后浇带设置在梁板跨中，有的要求设置在梁板跨度三分之一处，还有的只标注后浇带的大体位置，而无明确尺寸要求，施工时的随意性很大，往往达不到规范要求。
　　对基础后浇带的断面形式，施工图纸应有明确要求，并绘制详图，断面宽度一般应取800mm到1000mm。但有些设计人员只标出后浇带的位置、宽度，对断面形式无具体要求，施工单位根据施工条件，一般作成直缝或斜缝，随意性较大，达不到要求。后浇带的断面形式应考虑浇筑混凝土后连接牢固，一般应避免留直缝。对于板，可留斜缝，对于基础，可留企口缝，而企口缝又有多种形式，可根据结构断面情况确定。为减少上部结构由于高低层间基础差异沉降引起的内力，裙房在与主楼连接的一跨梁线刚度应尽量小。
　　后浇带处混凝土虽为后浇筑，但钢筋不宜断开，施工图应有明确要求。如果梁板跨度不大，可一次配足钢筋，若跨度较大，可按规定断开，在补齐混凝土前焊接后浇带处钢筋。后浇带处结构应该能承担由浇筑混凝土成为一体后的差异沉降产生的内力，一般可按差异沉降变形力为内力，在配筋予以加强。通过后浇带的梁、板、墙钢筋，当直径小于等于20mm时可连通不断，当直径大于等于22mm时宜先断开，待后浇混凝土前焊接。实际中有的工程，设计为后浇带，施工时先建高层，待高层完工后，再施工裙房，不留后浇带，而是预留钢筋，裙房施工时再焊接，造成较长的同一截面中焊接接头过多的问题。
　　对高层主楼与裙房连接的基础梁和上部结构的梁板，预留出的后浇带，待主楼与裙房主体完工后（有条件时可再推迟一些时间），再用微膨胀混凝土将它浇筑起来，使两侧地梁、上部梁板连成一体。这样做目的是为把高层和低层的差异沉降放过一部分，因为高层主楼完工后，一般其沉降量已经完成最终沉降量的百分之六十到八十，剩余沉降量很小了。这时再补齐混凝土，二者的差异沉降较小，这部分差异沉降引起的结构内力，可以由不设永久变形缝的结构承担。对施工后浇带，宜在主体完工两个月后浇筑混凝土，这时估计混凝土收缩已经完成百分之六十以上。根据实际经验，当高层主楼基础置于天然地基上时，应待到高层主楼主体结构到顶再补齐混凝土；当高层主楼基础采用端承型桩基时，考虑到桩基沉降量较小，可根据施工期间沉降观测情况，在高层主体结构到一定高度时补齐混凝土；若高层主楼与裙房基础均采用摩擦型桩基时，后浇带混凝土浇筑时间宜同天然地基一样。
　　在后浇带的施工中，在后浇带两侧须保证混凝土浇筑质量，一般采用钢筋支架镀锌钢丝网或单层钢板网隔断，并留成企口式。对钢筋应采取保护措施。后浇带在浇筑前，应清洗干净，混凝土凿毛并刷界面剂，用强度高一等级的微膨胀混凝土灌实。基础后浇带补浇混凝土，与基础同属隐蔽工程，因此，在补齐混凝土后，应进行观测，包括基础的沉降情况和后浇带的连接情况，待完全符合设计要求后，再进行后浇带处的夯填。
　　高层建筑主楼与裙房之间的基础处理是一个复杂的问题，二者之间是否设缝要根据实际情况来确定。近年来主楼与裙房基础的协调设计技术有很大发展，已逐步发展起来一种综合采取以下几种措施的主楼与裙房基础协调设计方法：采用轻质材料减少主楼自重或采用补偿式基础以减少主楼附加压力，使不均匀沉降可以忽略或可按经验方法处理，也包括上述的后浇带方法。各种处理方法在实践中有以下几种：
　　1 箱基与基础梁的联合设计方法：主楼采用箱基，以大大减少沉降；裙房采用条形基础梁，以产生较大沉降，从而基本消除主楼与裙房间的沉降差，二者的基础和上部结构连成整体，这也是目前采用较多的联合设计方式。
　　2 箱基与独立柱基础的协调设计：当主楼箱基埋深有限，属于欠补偿基础时，希望裙房基础沉降更大些，以利于减小沉降差。这时可将裙房条基改为柱下独立基础，上部结构在主楼、裙房连接处设置后浇带，且连接构件采取可适应一定沉降差的构造。
　　3 桩基基础与独立柱基础或筏基的协调设计：当主楼层数很多或地基土条件决定要采取桩基或桩筏基础时，按沉降差尽可能小的要求，决定裙房采用独立基础、基础梁或筏基。这些均应根据地质条件和沉降分析来综合确定。处理得当则仍可保证上部结构连为整体。若裙房设有地下室，基础底附加压力很小，甚至为负值，而天然地基的压缩性不大，可以采用柱下独立基础。应该指出的是，即使基础底附加压力为负值，独立柱基的沉降仍不能认为可以不必考虑，不过数值很小。当天然地基压缩性不是很小时。可以采用条形基础，若压缩性较大，还可改为筏基。
　　4 筏基与筏基的联合设计：当地基土质条件较好时，差异沉降不大，或功能上有特殊要求，主楼与裙房尽可能同时采用筏基或箱基，问题的关键在与，在保证防水要求的前提下尽可能提高连接处的柔性，且先施工主楼。
　　综上所述，随着社会经济的飞速发展，高层建筑在国内尤其是在城市，将会越来越多。在设计施工中所遇到的问题也会更多，解决的方式方法也会有很大进步。但高层主楼与裙房相连时地基基础方面的核心问题还是如何解决好二者的差异沉降，主楼与裙房能根据实际情况连接在一起协同工作是有利的，值得推广的。