深圳万科云城项目岩石地基基础设计

张帆

【摘要】深圳万科云城项目场地条件优良，为天然裸露的花岗岩地基，在岩石地基基础设计的过程中，采取合适恰当的设计方法，是基础设计的关键，也是能否将自然资源的优势充分发挥的关键。本文通过介绍岩石地基设计过程中的若干重点，表明了基础设计的合理，并产生了较高经济价值。

Abstract：The geological condition of the project named Shenzhen Vanke Cloud City is excellent， as the granite fully covering the site.In the process of the design of foundation， taking an appropriate method is the key to design the foundation suitably and have the merit of this excellent geological condition used fully. This thesis shows what the problems met in the process and how to tackle them in a proper way to make a suitable and economic design.

【关键词】深圳万科云城项目；岩石地基；基础抗剪；局部受压；国家规范；地方规范

Keywords：Shenzhen Vanke Cloud City project；The geological condition；Foundation shear resistance；local compressive；National code；Local code

1、工程概況

万科云城项目位于深圳市南山区留仙洞核心片区，占地面积45万m2，总建筑面积160万m2，项目分多期多地块依次建设，涵盖了超高层住宅、高层公寓、超高层办公楼、大型商业综合体、绿廊公共休闲区，各单体错落有致、交相辉映，宛若一座“云城”巍峨秀美。项目整体效果如图1所示。

项目场地隶属于塘朗山脉，原始地形情况为开山爆破形成的状态，存在大量裸露的天然花岗岩及用于平整场地的人工填土。如图2所示。

对于这样良好的地质条件，毫无疑问，天然基础是不二的选择，也是节约成本的关键所在。笔者将项目设计过程中的一些关键点在下面章节作出介绍。

2、墙下条基的抗剪设计

以工程中某一片剪力墙下的条形基础为例，介绍墙下条基抗剪验算时，在不同规范要求下计算结果的情况。

经YJK计算得到的墙肢的轴力及基础布置情况，得到地基净反力Pj=6000kN/m，剪力墙厚600mm，剪力墙边每侧外扩500mm为条基边界，先假定基础高度为1500mm，如图3所示。

首先，按《建筑地基基础设计规范》GB5007-2011，（以下简称“国家规范”）相关要求计算。取墙柱边截面（1-1截面）考虑抗剪问题，得到每延米宽度基础单侧受到剪切力设计值为V=0.5x6000=3000kN。

其次，按《贵州省建筑地基基础设计规范》DB22/45-2004（以下简称“贵州规范”）考虑，抗剪计算截面依然是取1-1截面，剪切力设计值与按《国家规范》计算结果一样。

第三，按《建筑地基基础设计规范》广东省标准DBJ-15-31-2003（以下简称“广东规范”）考虑，规范要求的是取距墙柱边h0/2处截面，此时计算截面位于基础范围外，也就是说不存在抗剪问题。

以上三本规范对抗剪计算截面的选取如图4所示。

接下来，需要对计算截面的抗剪承载力进行计算。为方便计算对比，将主要参数取值为：基础混凝土强度等级为C35，保护层厚度统一取100mm，台阶宽高比λ取1.0，对于截面高度影响系数的算法，因两本地方规范版本年限都较久，国家规范版本年限较新，为统一比较，βhs 取0.85，实际工程按国家规范取值并精确计算，以策安全。

经计算发现，如要满足国家规范及贵州规范的要求，基础高度需要分别增大至3300mm和1650mm，若执行广东省标准不仅可以满足要求，还可以大幅优化截面高度至850mm左右。如图5所示。

由此看来，因不同规范对抗剪设计的不同要求，导致结果相差巨大。国家规范在02版中其实并未明确过扩展基础的斜截面承载力计算要求，新规范对于是否需要进行抗剪验算也给出了前提条件（当然对于墙下条基各规范均明确要求验算）。而地方规范对于国家规范的延伸及拓展却不尽相同。对于验算的截面位置，贵州规范在与国家规范是一致的，仅仅是通过“刚性角”概念的不同取值将承载力计算公式做出了调整，旨在将承载力提高作为一种放松措施；对于承载力计算公式来说，广东规范与国家规范却是一致的，但计算截面位置的选取却完全不同，旨在将受荷面积减小作为一种放松的措施。

由于地方规范对放松措施不同，结合前面的特例计算对比，发现贵州省相对保守些，而广东省尺度就比较大。也就是说提高混凝土的抗剪承载力一般来说“跑不过”荷载的直接增减。

各规范的条文说明对当地的工程经验、冲剪破坏的机理以及相关概念都有各自的解释，那么也就对如何指导设计带来了困扰。

为此笔者查阅了大量相关资料，经过公司总工的悉心指导并向当地几位权威专家的咨询以及与审图单位的沟通，一方面结合到业主对于爆破成本的要求，摒弃了“苛刻”的国家规范；另一方面考虑到目前此问题尚未在工程界达成一致（遗憾的是新版广东省地规至今未试行，其报批稿对此问题依旧维持原版说法），直接采用“激进”的当地规范稍欠稳妥；最终敲定按贵州省标准来指导实际工程设计。

3、基础的局部受压验算

良好坚硬的岩石地基对于控制基础底面积优势是明显的，可以将建筑物的大荷载“化解”在很小的区域。同时，较小的基础平面尺寸也带来了局压问题。由局压原理及公式可知，当低标号砼构件平面尺寸过小时，局压问题可能凸显。本节还是以此条基为例简单介绍如下。

因基础内配置的钢筋并不符合规范中提到的钢筋网片的相关要求，所以应按素混凝土进行局压验算。以《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中附錄D为依据，主要计算简图如图6。

按规范中“同心、对称”原则，得到局部受压计算底面积Ab=1.6m2，局部受压计算面积Al=0.6m2；局部受压强度提高系数β=1.63，素混凝土抗压强度设计值fcc=14.2N/mm2，最后结果显示局部受压可以满足计算要求，计算过程较为简单就不一一赘述。

将验算工作进行一些简单的反推，便可得知，通过查阅墙柱轴压比的情况可以较快较直观地发现可能存在局压问题的墙柱，对于设计人员来说也省时省力。比如上述的算例中，即使剪力墙轴压比达到0.7～0.8的水平（显然上部结构的设计中不会出现这种情况），局压问题应当是可控的。另外，虽然柱下独基的局压承载力提高系数要更高，但柱子的轴压比限制也较高，设计过程中也表明柱下局压问题要显著一些。

这里需要说明的是，按局压验算公式，墙柱底力采取的是基本组合（一般为最不利组合），而轴压比中的轴力为地震作用下的组合，因此这两种工况之间的数值肯定会存在差异，这就需要设计人员把握各单体结构特性的规律（结构受力特点是风控制还是地震控制），进行甄别后再做局压判断，方为稳妥。

4、施工图设计及现场的情况

项目进入施工图阶段时，结合工程的一些实际情况，设计过程中遇到的一些问题以及采取的措施下面简单介绍如下。

首先是盲沟排水做法。根据地勘报告中水文条件及现场相邻项目的工程经验，项目地下水很少，因此业主方会同地勘单位经过多番考察、设计、论证，采用了底板下铺设盲沟的做法，将地下水位控制在底板之下，彻底解决了地下室抗浮问题。

其次是岩锚基础。前面章节提到的都是各单体主楼下的基础问题，而对于无上部结构的“纯地下室”区域，如进行二次基坑爆破肯定费时费力。考虑到轴力水平普遍较小，天然地基承载力fak达到20Mpa，相当于整个场地是C40混凝土组成的大块体，地下室中的竖向构件的混凝土为C35，又加上无抗浮问题，因此对于这部分基础采用了柱下岩锚基础，实际设计中的做法是仅将柱四角纵筋锚入基岩内。

至于现场的实际情况，主要是基坑爆破的一些相关问题。与土质地基不同，基坑开爆实际上很难精确到位，超爆、炸松、多次爆等问题屡见不鲜，因此也要求设计方充分考虑回填问题，并且褥垫层的存在对于岩石地基基础的设计及盲沟的铺设都是很关键的。

总结：

纵观项目整个的基础设计，显然基础的抗剪问题是重点。对于规范的理解、选择、运用，笔者从项目开始的就不断试算并且反复纠结，期间还电话咨询过省地规编委方小丹教授，受益匪浅。这些都为笔者积累了宝贵的设计经验。

致谢：感谢全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会方小丹、魏琏，深圳七星方圆设计顾问公司首席工程师徐青对本项目结构设计提出的宝贵意见。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007-2011.中国建筑工业出版社.2011.

[2]中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范GB50010-2010.中国建筑工业出版社.2010.

[3]贵州省地方标准.贵州建筑地基基础设计规范DB22/45-2004.贵州省建设厅.2005.

[4]广东省标准.建筑地基基础设计规范DBJ-15-31-2003.广东省建设厅.2003.

[5]朱炳寅.《建筑结构设计问答及分析》（第二版）.北京.中国建筑工业出版社.2013.

[6]朱炳寅，娄宇，杨琦.《建筑地基基础设计方法及实例分析》（第二版）.北京.中国建筑工业出版社.2013.