计算模型对基础内力的影响分析

孙振周

(南宁市建筑设计院，广西 南宁 530002)

1 概述

在实际项目中，设计主楼基础跟地下室基础常常采用不同的模型，设计主楼基础常采用整个塔楼加地下室相关范围的模型，即本文下述模型四，设计地下室基础常采用整个地下室模型加地上3层塔楼的模型，即本文下述模型三，即在模型阶段难以体现主楼与地下室间的差异沉降。但在施工图阶段，通常沿主楼周边设置沉降后浇带来消除差异沉降的影响，导致模型无法模拟结构真实的受力状态，使基础的局部配筋不合理。本文以一工程实例从内力角度分析后浇带，差异沉降对地下室及主楼基础的影响。

2 工程实例

南宁市某工程项目5栋塔楼带2层地下室，基础为整体式筏板基础，上部模型如图1所示。本文分析对象为9号主楼(33层剪力墙结构)及周边2层地下室。底板面高程为88.200 m，抗浮设计水位为89.290 m。主楼基础采用厚度为1 500 mm的筏板基础，持力层为经CFG桩处理的圆砾③层、黏土④层、强风化泥岩⑤层作为持力层，复合地基承载力为500 kPa，基床系数取为6万；地下室底板采用厚度为400 mm的筏板基础，柱下采用下柱墩，柱墩高度为200 mm～250 mm，持力层为粉质粘土②层、圆砾③层、黏土④层，各层土的地基承载力特征值为220 kPa，250 kPa，230 kPa，基床系数取为2万。

3 计算模型

本文选用四种计算模型对比分析，其考虑的因素，边界设置条件等不尽相同，详见表1。为对比分析各计算模型下地下室底板及主楼筏板的内力，在9号主楼筏板内选取7个点位，地下室底板选取10个点位，计算模型及各点分布如图2所示。

表1 各计算模型异同

根据盈建科基础设计软件手册YJK-F可知，后浇带施工前的加荷载比例取值范围为0～1，该取值与后浇带沉降完成的比例相关，只对恒载计算起作用。后浇带将筏板分割成几块独立的筏板，程序将计算有、无后浇带两种情况，并根据两种情况的结果求算内力及配筋。实际结果=整体计算结果x(1-α)+分离计算结果xα。填0取整体计算结果(等同于没有后浇带)，填1取分离计算结果(等同于两块分开的板，计算结果恒载下的单工况弯矩为0)。本文在计算模型中后浇带施工前的加荷载比例取为1，相当于主楼周边的沉降后浇带等主楼封顶沉降稳定后再封闭后浇带。

4 计算结果分析

1)地下室底板弯矩计算结果如表2，表3所示。

表2 恒载作用下地下室底板弯矩Mx kN·m/m

三种模型中，点2-3及2-4的Mx差别最大，因模型二中设置沉降后浇带，主楼筏板及地下室底板被分割成两块独立的板，地下室底板边界条件已改变，与柱墩一起变形，出现了正弯矩。考虑整个上部结构的模型一，与仅考虑上部五层的模型三相比，主楼与地下室间的沉降差异较大，所以负弯矩Mx较大。由点2-2及点2-5的Mx可知，三模型的弯矩均为负弯矩，后浇带对本跨底板内力的影响变小。由点2-1及点2-6的Mx知，三模型弯矩基本相同，此两点位置距主楼相对较远，基本不受主楼沉降的影响。由以上分析可知在主楼临近的第一跨，后浇带改变了本跨底板的边界条件，对本跨地下室底板的弯矩影响较大。对比分析地下室第一、二、三跨底板弯矩知地下室底板的点位距主楼越远，底板弯矩受主楼沉降的影响越小。

表3 恒载作用下地下室底板弯矩My kN·m/m

同理，因设置沉降后浇带，模型二与模型一，三相比，点2-8与点2-9的弯矩My相对较小。点2-7与点2-10距离主楼较远，已基本不受主楼沉降及后浇带的影响，三模型中My基本相同。

2)地下室底板配筋计算结果如表4,表5所示。因本项目的抗浮水头较小，筏板厚度为400，配筋率为0.15%，经计算各点的X,Y向底筋均为构造配筋，X,Y向面筋大部分为构造配筋，仅点2-2、点2-3、点2-8、点2-9需要根据计算配筋。

表4 地下室底板X向顶面钢筋面积 cm2/m

表5 地下室底板Y向顶面钢筋面积 cm2/m

相比模型二及模型三，模型一中点2-8，点2-9的面筋计算值较大，是因为主楼与地下室的沉降差异较大。在各模型下点2-1，点2-10距主楼较远，受后浇带及主楼沉降影响比较小，其配筋基本相同。同时可知模型二与模型三在各个点的配筋结果基本相同。

3)主楼筏板弯矩计算结果如表6,表7所示。

表6 恒载作用下主楼筏板弯矩Mx kN·m/m

表7 恒载作用下主楼筏板弯矩My kN·m/m

由表6点1-1，1-2，1-6，1-7及表7点1-2，1-3，1-4，1-6，1-7的计算结果可知，模型二与模型四的结果相近，与模型一结果差别较大，表6点1-3，1-4，1-5及表7点1-1，1-5不具有此规律，但由表中数据可知，模型二，模型四的受力状态基本一致。

5 结论及建议

本文通过对比分析四种计算模型下的地下室底板及主楼筏板的内力，得出以下结论及建议：

1)设置后浇带改变了地下室底板的边界条件，对本跨地下室底板内力影响最大，距离后浇带越远影响越小。同时后浇带亦能消除主楼与地下室的差异沉降。

2)主楼与地下室的差异沉降，会影响临近主楼的地下室底板的内力。设计应充分考虑沉降差异带来的不利影响，设计中若沉降后浇带设置在临近主楼的第二跨，则与主楼相连的第一跨底板配筋应加强。

3)解决差异沉降可采取以下措施：一是设置沉降后浇带消除;二是采取加强措施硬抗。

4)建议设计人员综合考虑后浇带，现场施工次序，基础形式等因素选择合适的计算模型分析设计。