关于高层建筑基础埋深的工程实例讨论

文/郭浩明 广东中山建筑设计院股份有限公司 广东中山 528400



关于高层建筑基础埋深的工程实例讨论

文/郭浩明 广东中山建筑设计院股份有限公司 广东中山 528400

【摘要】由于地下室埋深会影响工程造价、建筑工期等，一直是设计单位与房地产开发企业争论的角度，但是从规范的理解角度来看，高层基础埋深后有较多的利于结构稳定的好处，本文针对工程案例，进行了相关问题的探讨。

【关键词】高层建筑；基础埋深

前言

按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010中第12.1.8条要求：“基础应有一定的埋置深度。在确定埋置深度时，应综合考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素......2 桩基础，不计桩长，可取房屋高度的1/18。当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性要求及本规定第12.1.7条规定的前提下，基础埋深可比本条1、2两款的规定适当放松。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。”。但是很多开发商为了减少土方量、减少基坑支护成本、缩短工期等往往要求设计单位不将基础埋深。

笔者最近就遇到这样的工程。山顶台地24m，山底台地11.8m（车库底板标高），山底拟建7座33～34层的高层（详附图一平面总图布置），高层带两层车库，车库为两层地下室，局部三层地下室，车库为单边挡土（详附图二剖面图）。原设计，7座高层均按规范要求进行埋深，完成设计后，甲方提出将基础提升至底板面的要求以减少土方量、减少基坑支护成本、缩短工期。为此，笔者根据地勘报告等抽取左下角2幢进行了相关的抗倾覆，抗滑移验算。计算简图详附图三。

（一）验算依据：

1.挡土墙后回填土内摩擦角要求不小于30度。

2.底板以及主楼承台下原土摩擦系数不小于0.25。

3.主楼承台作于与接触面原土的压力不小于40kN/m2。

4.直径400管桩水平承载力特征值不小于50kN，直径500管桩水平承载力特征值不小于79kN。（按《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008计算得出）

（二）验算结果：

在以上前提下，当主楼承台需埋深（承台底至车库底板的高度）不小于5m时，基本满足抗滑移要求详附图四。挡土墙后的回填土以及其后的山体的土推力特征值约为28333kN，风荷载水平力特征值约为14400kN（沿土推力方向），水平地震力特征值约为12600kN（沿土推力方向）,总的水平承载力约为52792kN（其中摩擦力13596，承台侧向反作用力约为8931，管桩的水平承载力约为30265kN），按基本组合1.0土推力+1.0地震水平力+0.2风荷载的总水平作用力约为43813kN，总水平承载力/总水平作用力=52792/43813=1.2049，基本满足抗滑移要求。

然而甲方提出1.能否采用桩筏基础，增大主楼承台与土的摩擦力；2.考虑板面找平层自重；3.把车库底板由无梁大板结构改为框架梁+大板结构以增加梁侧抗侧移土压力；4.在底板及承台下换填30cm石粉，使摩擦系数提高至0.3；5.考虑抗水平力的土压力介于静止与被动之间，适当放大一点（放大10%）；通过以上方法以减少埋置深度的要求。于是笔者按甲方的意见调整主楼的基础布置形式，改为桩筏基础，调整后主楼的总桩数为291（减少了32根桩），承台面积为1135.043m2，有效摩擦面积为1079m2。同时调整土的摩擦系数为0.3，抗水平力的土压力增大10%后，总水平承载力约为52643.87kN，总水平承载力/总水平作用力=52643.87/43813=1.2015，基本满足抗滑移要求，抗倾覆验算也能通过（此处省略），详附图五。

结束语

虽然计算可以满足，但是笔者认为，以下几点值得深思。

1.规范的要求是满足计算后适当放松，而不是完全取消埋深要求，提升至车库底板的做法不符合这条规范要求，笔者认为高层基础埋深是一个构造措施，基础埋深后a.可提高基础稳定性，防止基础在水平力和水平地震作用时发生的滑移和倾斜；b.可增大土反压力和摩擦力从而限制基础倾斜；c.可增大阻尼，减少输入加速度，减轻震害。

2.《砼高规》第12.1.6条，“高宽比大于4的高层建筑，基础底面下不出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不超过基础底面面积的 15%”。这就说明只有在设计的时候要控制上部结构的重心与基础平面形心的偏心距，控制基础底面的零应力区才能适当放松埋深要求。

3.计算中的几个参数，如挡土墙后的回填土内摩擦角30度，摩擦系数0.3，管桩的抗水平力等对计算影响很大，这些数据往往就决定计算结果与实际是否相符，因此这些关键数据都应得到有效的验证。