带裙房高层建筑的基础选择分析

孔 鹏

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

带裙房高层建筑的基础选择分析

孔 鹏

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

探讨了现代高层建筑中主楼与地下车库或者其裙房之间的基础设计中要考虑的若干问题，例如有无必要设置变形缝(沉降缝、伸缩缝)、抗震缝；不设变形缝时基础的沉降差值如何解决；结构超长因温度应力引起的开裂是否需要设置伸缩缝等问题，并通过几种方案分析讨论了遇到类似情况时解决各种问题的措施，以供参考。

沉降差异，沉降缝，伸缩缝，后浇带，裂缝，抗震缝

1 概述

近些年来在一些综合楼、大型酒店商场、高层住宅、办公大厦中，因建筑外立面效果、使用功能、甲方要求等等各方面的要求,不少工程在高层主体的相邻一侧或多侧设有层数不高的裙房或者地下车库，用作商铺、物业、饭店等公共性用房，还有些高层主体旁边不设置裙房,仅有地下停车库与主楼地下室连接，以及地下车库的长度普遍超过了规范规定的伸缩缝最大设置距离。这些工程在结构设计中必须考虑的主要问题有：高层主楼与裙房或地下车库有无必要设置沉降缝，设置沉降缝时设备管线如何设置和施工，建筑的防水怎样处理，双墙双柱是否引起工程造价的提高，不经济；若不设缝时，基础的沉降差异如何解决；超长结构如何减少温度应力引起的开裂等问题。

2 处理高层主楼与裙房或地下车库基础沉降差

2.1 主体与裙房断开在相邻处设置沉降缝

《建筑抗震设计规范》3.4.2条中要求，建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜优先选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化，避免侧向刚度和承载力突变。不规则建筑可设置变形缝或抗震缝将建筑分成若干个规则的结构单元。按《建筑地基基础设计规范》7.3.1条中要求，在满足使用和其他要求的前提下，建筑体型应力求简单，当建筑的体型比较复杂时，宜根据其高度差异、荷载差异、地基土的压缩性明显区别、建筑结构基础类型不同、平面形状不规则和分期建造等情况，在适当的部位用沉降缝将其划分成几个刚度较好的单元。按上述规范要求，许多高低建筑之间需要设置变形缝。

以前，我国的房屋建筑设计中遵循有关规范规定，对一些高层建筑主体与裙房或地下车库之间设置了沉降缝并留有足够的缝宽。设计中根据可能产生的不均匀沉降对各建筑物组成部分的标高采用了一些措施：

1)室内地坪和地下设施的标高根据预估量给予提高，各部分有联系时将沉降量较大的部分标高提高希望后期沉降后找平。

2)建筑物与设备之间留设净空高度。此类建筑在施工阶段进行沉降观测地基变形曲线未出现突变、基本保持连续，表明了该做法的可行性。应注意高层建筑的基础和与其相连的裙房的基础设置沉降缝时，需考虑高层主体基础有可靠的侧向约束及有效埋深。

2.2 主体与裙房连接为一体相邻处不设置沉降缝

如果高层主体与裙房之间设置沉降缝，因沉降缝需留设一定的宽度，这样造成某些要求较高的建筑外立面效果的破坏，带来室内外装修处理的不少困难，还可能对电气管线、采暖通风管道等设置带来不便，甚至建筑的防水难以保证工程质量，以及双墙双柱又额外提高了工程造价等等。因此，现在较多采用把地下部分连接成整体，不再设置沉降缝，地上建筑根据具体情况考虑是否设置沉降缝。

高层主体与裙房或地下车库的基础连接成整体时，该连接部位为建筑薄弱部位，在长期重力荷载作用下基础相互间的差异沉降和应力集中是结构设计中需要考虑的非常重要的问题，不仅关系到工程造价，而且关系到建筑物的正常使用及结构的安全性能。《高层建筑混凝土结构技术规程》12.1.9中就明确规定，当高层建筑的基础和与其相连的裙房基础不设沉降缝时，应采取有效的措施以减少差异沉降及其影响。《地基基础设计规范》7.4.1条中：为减少建筑物的不均匀沉降可调整建筑各部分的基础宽度、类型及埋置深度。设计中主楼与裙房应协调处理，保证将沉降差异控制在规范允许范围之内，且采取一定措施使沉降差异不出现或少出现裂缝。常用处理方式有以下几种做法：

1)高层主体选用轻型结构，减轻墙体自重，采用架空地板代替室内填土。

2)对沉降要求严格时可选用补偿式基础以减少主体附加压力，比如主楼采用箱形基础或桩箱基础，裙房或地下车库选用条形基础或柱下独立基础加防水板的形式。

3)提高主楼范围地基承载力，减小主楼沉降量，如主楼采用桩基或复合地基，裙房采用天然地基。或者将主楼的基础埋深设置在承载力较高的土层，裙房基础设置在承载力较低的土层，或者将两者持力层同时设置在刚度极大的土层上。

4)在地基承载力接近的情况下，主楼和裙房采用不同的基础形式，调整各自的基底反力，如主楼采用筏板，裙房采用条基等；主楼与裙房或地下车库可能同时采用桩基，按地基变形或承载力确定各自的桩长、桩距和桩径，以达到调节沉降差异的目标。

5)当裙房范围较小，且建筑持力层在卵石层这类刚度及承载力极高的土层时，主楼和裙房的沉降都很小，可整体设计一刚度很大的基础，整体调节其沉降，但应增加连接处的刚度。

6)在主楼与裙房之间设后浇带，待主楼结构沉降稳定或施工完毕后再浇混凝土。后浇带设置在裙房一侧，位置选择在基础梁板内力较小位置(如规范中建议的隔一跨设置)，宽度可以取800 mm～1 000 mm，施工后浇带时采用高一强度的无收缩混凝土进行浇灌。其主要功能有两方面：a.施工期间消除相互基础间的不均匀沉降；b.施工期间释放混凝土硬化过程中的收缩应力，起施工缝的作用。

上述这些处理方式中，基本的原理和目标是一致的，都是减小主楼沉降，加大裙房的沉降，最终缩小两者的沉降差。这类处理方式上部结构均应在主楼与裙房连接处设置后浇带，且连接构件可采用适应一定沉降差的结构构造。另外裙房在与主楼连接的一跨梁线刚度应尽量小，关键在于在保证防水要求的前提下尽可能提高连接处的柔性，使之有足够的变形能力又不使薄弱部位发生转移，且可承受后期可能产生的沉降差。

实际工程应用，位于北京的金地花园主楼采用复合地基加筏板基础，地下车库采用天然地基加柱下独立基础，经常年实测并考虑后期沉降计算能满足设计要求；位于山西太原的汾酒大厦，设计塔楼与地下车库连接为一整体，为了减少沉降差就综合考虑了上述分析中的一些方法，计算虽有不均匀沉降，但是沉降曲线连续且平缓。不设置沉降缝的方法在现在的设计中较为多见。

需明确不同情况具体考虑，但遇到天然地基土的压缩性不大，裙房或地下车库的基底附加压力很小甚至是负数的情况下基础的沉降仍需考虑不可忽略。

3 长度较大的建筑物

根据《混凝土结构设计规范》，地下结构伸缩缝最大间距为30 m。地下室结构长度经常会碰到超过规范要求的情况，设计中首要考虑的问题是控制基础及外墙的开裂。开裂不可避免但应满足功能使用及规范的要求，以往的工程表明，结构开裂与许多的因素有关，是否设置变形缝并不是判断出现裂缝的唯一标准，按要求留设变形缝不一定不裂，不设变形缝也不一定就开裂。为控制裂缝的产生可采取下面的一些措施：

1)混凝土中添加膨胀剂，利用膨胀剂的补偿收缩功能减少裂缝的产生；2)设置后浇带，减小混凝土的收缩应力；3)在满足防水和承载力的前提条件下，降低混凝土的强度等级，控制材料配比，加强混凝土的养护；4)厚度较大的基础，混凝土可采用分层浇筑等等措施。

4 体型复杂建筑物抗震缝的设置

体型复杂、平立面不规则的建筑物，应根据地基基础条件、不规则程度和技术等因素比较分析来确定是否需要设置防震缝。当在适当部位设置防震缝，可形成多个较规则的结构单元，抗震计算模型简单，受力分析明确，容易估计其地震作用和采取抗震措施。当不设置防震缝时，应采用符合实际的计算模型，分析判断其变形集中、应力集中，而且需仔细估计地震扭转效应等导致的不利影响，采取相应的加强措施。体型复杂的建筑并不一概提倡设置抗震缝，虽然历来有不同的观点，但总体倾向是：可设缝、可不设缝时，不设缝。

综上所述，高层主体与裙房基础的设计应协调考虑，把握基本的设计原则，采用现场可靠的地质资料与试验数据对建筑物差异沉降的准确判断，合理的计算模型分析，是解决这类问题的关键。总之这是一个综合的技术经济问题，应周密加以考虑，并精心施工与观测。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[2] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[4] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[5] 李国胜，李军军.高层主楼与裙房或地下车库之间的基础设计[A].第十八届全国高层建筑结构学术会议论文[C].2004.

Analysis on foundation selection of high-rise building with podium

Kong Peng

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

This paper discussed the some issues to consider of the foundation design of main building and underground garage or between the podium in modern high-rise building, for example any necessary setting deformation joint (settlement joint and expansion joint), seismic joint, how to solve the foundation settlement difference when not setting deformation joint, any necessary expansion joint and other problems caused by super-long structure temperature stress, and through several schemes analyzed and discussed the measures of all kinds of problems of similar situations, for reference.

settlement difference, settlement joint, expansion joint, post-pouring belt, crack, seismic joint

2015-08-20

孔 鹏(1981- )，男，工程师

1009-6825(2015)31-0081-03

TU473

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