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1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概況

本工程所建高層住宅層數(shù)為33層，基底單位面積荷載較大，如采用預(yù)制樁，受最小樁中心距須滿足4d限制（國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》表3.3.3），若采用墻下布樁，樁數(shù)較少，樁端須穿越第⑨層進(jìn)入較深土層，獲得較大的承載力方可滿足上部荷載需要。場地土層中，第⑨層黃褐色粉砂層厚度較大，其雙橋靜探qc平均值=15.440MPa，中下部標(biāo)貫擊數(shù)N達(dá)到36~44，沉樁阻力很大，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備，很難將工程樁送至設(shè)計(jì)標(biāo)高，因此本工程高層住宅樁型宜選擇混凝土鉆孔灌注樁。確定樁型后，再根據(jù)持力層確定樁長。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，本工程的第⑨層為粉砂層，第⑩層為粉質(zhì)黏土層均可作為樁端持力層。分別為兩種樁長的做了兩組試樁（各3顆）。第一種樁有效樁長為22m,采用樁端樁側(cè)同時(shí)注漿，樁端注漿3t，樁側(cè)注漿1.5t；第二種樁有效樁長為35.5m,采用樁端樁側(cè)同時(shí)注漿，樁端注漿1.5t，樁側(cè)注漿1.5t。

在達(dá)到規(guī)范要求時(shí)間后，做靜載荷試驗(yàn)。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，第一種樁的單樁豎向抗壓極限承載力為6000kN,已接近極限狀態(tài)。第二種樁的單樁豎向抗壓極限承載力為6700kN,還未達(dá)到近極限狀態(tài)。因?yàn)闄z測(cè)時(shí)，實(shí)際樁長大于有效樁長，還應(yīng)再減去樁頂標(biāo)高以上側(cè)摩阻力約400kN，才是單樁豎向抗壓極限承載力。經(jīng)過與地質(zhì)勘察單位及檢測(cè)單位討論，認(rèn)為第一種樁的沉降量較大，而且群樁的沉降量遠(yuǎn)大于單樁的沉降量，作為摩擦型樁，加長樁長可以有效地減小沉降量；并且根據(jù)計(jì)算第一種樁的承載力計(jì)算，很多墻下布樁布不開。最后采用第二種樁有效樁長為35.5m，樁端樁側(cè)同時(shí)注漿，樁端注漿1.5t，樁側(cè)注漿1.5t，單樁豎向抗壓極限承載力取6000kN。樁長及承載力確定后，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，本工程采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM之JCCAD的樁筏筏板有限元程序進(jìn)行計(jì)算，具體參數(shù)取值如圖2。

在計(jì)算模型中最常采用的是前兩種。本工程采用的是彈性地基梁板模型，因?yàn)檫@種模型采用的是文克爾假定，地基梁內(nèi)力的大小受地基土彈簧剛度的影響，并且考慮了整體彎曲變形的影響，計(jì)算出來的梁端剪力與柱子的荷載是相平衡的。而倒樓蓋模型中的梁只是普通鋼筋混凝土梁，其內(nèi)力的大小只與該板傳遞給它的荷載有關(guān)，而與地基土彈簧剛度無關(guān)。底板只是一塊剛性板，不受整體彎曲變形的影響。各點(diǎn)的反力均相同，由此計(jì)算得到的梁端剪力無法與柱子的荷載相平衡。但這種方法比較接近于手算結(jié)果。在上部結(jié)構(gòu)影響選項(xiàng)中選取考慮上部結(jié)構(gòu)影響。由于本工程的高寬比比較大，在考慮上部結(jié)構(gòu)剛度影響時(shí)，風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩較大，為滿足樁效應(yīng)計(jì)算，布樁時(shí)適當(dāng)增加了南北兩端的樁數(shù)。

本工程有兩種基礎(chǔ)形式可以選擇：一種是樁筏，另一種是墻下布梁+抗水板；選用樁筏時(shí)，根據(jù)計(jì)算，樁筏厚度取為1300mm,由于單樁承載力較大，布樁大多在墻下或附近。用樁筏筏板有限元程序進(jìn)行計(jì)算，布樁如圖3，沉降圖如圖4。筏板的配筋大都為構(gòu)造配筋。當(dāng)選用墻下布梁+抗水板時(shí)，基礎(chǔ)梁尺寸900mm×1300mm，抗水板厚500mm。為了使地梁的受力合理，減小地梁內(nèi)力，樁盡量布置在剪力墻下。在結(jié)構(gòu)的中拉設(shè)基礎(chǔ)梁，在梁下布樁，可減少南北兩端的樁數(shù)。具體樁位圖參見圖5。由于樁大多布置在墻下，只有不在墻下的地梁配筋較大。基礎(chǔ)底板的配筋考慮了水浮力的影響，計(jì)算結(jié)果表明，基礎(chǔ)底板也大多按構(gòu)造配筋。沉降量也滿足計(jì)算要求。如圖6所示。

以上兩種布樁方式均滿足要求，并且總體樁位形心與上部結(jié)構(gòu)重心重合，各墻下局部布樁數(shù)也和上部荷載重心相平衡。樁筏基礎(chǔ)，施工比較簡便，但混凝土量和鋼筋用量均較高，當(dāng)使用墻下布梁+抗水板時(shí)，施工比較復(fù)雜，但混凝土量和鋼筋用量均較少，綜合考慮這兩種基礎(chǔ)形式在造價(jià)上相差較大，最后采用墻下布梁+抗水板這種基礎(chǔ)形式。

2建議與結(jié)論

本文針對(duì)濱州市某33層高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的探討。首先根據(jù)地質(zhì)情況與工程的實(shí)際情況確定了樁的形式及樁的入土長度。然后采用大型通用設(shè)計(jì)軟件PKPM中的JCCAD進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)。以結(jié)構(gòu)安全性為首要，對(duì)JCCAD的運(yùn)算結(jié)果沉降圖做了精確的分析。最后，在滿足沉降安全的條件下，綜合節(jié)約經(jīng)濟(jì)方面考慮，最終確定了采用墻下布梁+抗水板這種基礎(chǔ)形式。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)所處工程的具體情況，遵從“具體問題具體分析”原則，并且本著在滿足安全的基本條件下，節(jié)約成本，減少資源浪費(fèi)。只有這樣，建筑師才能設(shè)計(jì)出既安全又合理的方案。

作者：張?jiān)坪＠畲褐菑埿脉螁挝唬簽I州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院濱州市建筑設(shè)計(jì)研究院