【提要】本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)某高層住宅樓的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，供同行參考。 

　　【關(guān)鍵詞】 單樁承載力 嵌固端 沉降計(jì)算 錨固長(zhǎng)度 

　　1、 工程概況 

　　某商品房，項(xiàng)目總占地面積24.9公頃，項(xiàng)目總建筑面積為579678.16平方米，其中地上建筑面積為483842.26平方米，地下建筑面積為95853.9平方米。本項(xiàng)目4個(gè)地塊以及5個(gè)組團(tuán)分組團(tuán)建設(shè)，由52幢高層住宅樓，地上18層，地下一層，為純剪力墻結(jié)構(gòu)；多幢沿街商業(yè)、1幢農(nóng)貿(mào)中心、四座地下車(chē)庫(kù)，均為框架結(jié)構(gòu)。 

　　2、工程地質(zhì)狀況 

　　該擬建場(chǎng)地內(nèi)地基土均屬第四紀(jì)全新世Q4至晚更新世Q3沉積土，，對(duì)此深度范圍內(nèi)揭遇的地基土，按其結(jié)構(gòu)特征、土性不同和物理力學(xué)性質(zhì)上的差異可劃分為8個(gè)主要工程地質(zhì)層，其中第①、③、⑧層又可進(jìn)一步劃分為若干個(gè)亞層。其地基土的構(gòu)成和特征詳見(jiàn)如下表一。場(chǎng)地內(nèi)第②層褐黃色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)較好，分布穩(wěn)定，，可作為變電房、垃圾收集點(diǎn)等一層配套設(shè)施的天然地基持力層。第⑦、⑧1-2、⑧2-1層土質(zhì)較好，可作為本工程住宅樓的樁基持力層、沿街商業(yè)配套公建、及地下車(chē)庫(kù)的抗拔樁持力層。 

　　3、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 

　　根據(jù)地質(zhì)工程勘察院提供的巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，所屬的設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，地基土屬軟弱土，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅳ類(lèi)。 

　　3.1高層住宅的樁基設(shè)計(jì) 

　　高層住宅為18層，建筑高度為52.200米，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)+地下室等厚度筏板型式。絕大部分高層住宅的持力層為第○7層砂質(zhì)粉土層，但是在組團(tuán)4，5地塊第○7層砂質(zhì)粉土層缺失，樁基持力層為⑧1-2層粉質(zhì)粘土，下面以51#樓設(shè)計(jì)為例，樁位布置圖 根據(jù)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（DGJ08-11-2010）第7.2.4條 

　　Rd=Rsk/γs+Rsp/γp=Up∑fsi li /γs+ fpAp/γp 

　　選用PHC500的預(yù)應(yīng)力管樁，樁長(zhǎng)39m，單樁豎向極限承載力設(shè)計(jì)值： 

　　Rd=Rsk/γs+Rsp/γp=Up∑fsi li /γs+ fpAp/γp 

　　=0.5x3.14x（1.48x15+3.1x15+11.3x25+11.4x40+3.8x55+6.92x55）/2.164 

　　+3.14x0.25x0.25x1400/1.234=1236.7KN 

　　取整1200KN，樁長(zhǎng)38米。 

　�。�2）樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 

　　根據(jù)SATWE計(jì)算結(jié)果：荷載總值：F=144874KN ，地震作用下產(chǎn)生的總剪力設(shè)計(jì)值Qx=6493.8 KNn>F/Rd=144874/1230=120.7，考慮筏板的剛度，樁間距按3.5倍即1750mm盡量布置在剪力墻下。 

　�。�3）單樁水平承載力計(jì)算 

　　Rhd = （0.75 α3 E I / Vx）χoa（基礎(chǔ)規(guī)范F.0.1） 

　　=0.75* 0.5118^3*96131.723/2.441*0.010 =52.8kN 

　　驗(yàn)算地震作用樁基的水平承載力時(shí)，應(yīng)將單樁水平承載力設(shè)計(jì)值乘以調(diào)整系數(shù) 1.25： 

　　RhE = 1.25 * Rh = 1.25*52.8 = 66.0kNH0/n=6493.8 /126=51.5KN<66.0KN 滿(mǎn)足要求。 

　　圖一 51#樓樁位布置圖 

　　3.2筏板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　�。�1）在確定筏板的板厚時(shí)，主要由樁的反力對(duì)底板的沖切來(lái)確定，除此之外，還要考慮基礎(chǔ)的剛度和地基土之間的相互作用的影響，因?yàn)榛�礎(chǔ)沉降的不均勻性荷載分布和地基土的不均勻性勢(shì)必導(dǎo)致基礎(chǔ)的不均勻沉降，若無(wú)法控制在允許范圍內(nèi)，則有必要增加基礎(chǔ)底板的剛度�；�礎(chǔ)與地基土的相對(duì)剛度規(guī)定筏板基礎(chǔ)的板厚由抗沖切和剪切來(lái)確定，而在抗沖切驗(yàn)算時(shí)必須減除沖切范圍內(nèi)的反力，基礎(chǔ)與地基土的相對(duì)剛度對(duì)該反力的大小有一定程度的影響 當(dāng)基礎(chǔ)相對(duì)地基土有較大的剛度時(shí)，該反力會(huì)相對(duì)較小，因而由抗沖切確定的板厚會(huì)相對(duì)較大，反之基礎(chǔ)板厚會(huì)相對(duì)較小。 

　　（2）基礎(chǔ)板的內(nèi)力計(jì)算 

　�、俜ぐ寤�礎(chǔ)的板厚通常較大，其空間受力性強(qiáng)，普通的薄板理論已不再適用，而應(yīng)采用考慮板剪切變形的中厚板理論或三維實(shí)體單元來(lái)分析。②由于筏板基礎(chǔ)的空間受力性強(qiáng)，按三維實(shí)體單元求得基礎(chǔ)板的內(nèi)力不僅有彎矩及剪力，而且有軸力，按該法求出的基礎(chǔ)板的內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算時(shí)，應(yīng)按偏心受拉或偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。③本工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院基礎(chǔ)工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)JCCAD（2010版）軟件進(jìn)行計(jì)算分析，在進(jìn)行樁筏筏板有限元方法計(jì)算中比較采用二種計(jì)算模型： 

　　1）彈性地基梁板模型 （樁和土按WINKLER模型） 

　　當(dāng)不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度對(duì)基礎(chǔ)的影響時(shí)，計(jì)算結(jié)果顯示邊樁最大反力超過(guò)1.2倍的單樁承載力設(shè)計(jì)值，且筏板配筋局部變異比較大，與考慮上部結(jié)構(gòu)剛度對(duì)基礎(chǔ)的影響計(jì)算結(jié)果相比差異很大，證明此模型嚴(yán)重背離實(shí)際結(jié)構(gòu)的工作狀況，故而此結(jié)構(gòu)必須考慮上部剛度影響. 

　　2）倒樓蓋模型（樁及土反力按剛性板假設(shè)求出） 

　　對(duì)于純剪力墻住宅結(jié)構(gòu)體系，采用模型2的計(jì)算模型和早期的手工計(jì)算常采用的模型的受力特性比較接近，但倒樓蓋模型的底板只是一塊剛性板，沒(méi)有考慮筏板的整體彎曲，計(jì)算結(jié)果顯示，該計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果偏于不安全。所以不建議采用倒樓蓋計(jì)算模型。 

　　3.3沉降計(jì)算 

　　沉降計(jì)算是地基驗(yàn)算的重要組成部分，在筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起重要作用。只要能對(duì)變形的計(jì)算參數(shù)合理取值，選用合適的計(jì)算方法，并根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)作出修正，就仍能獲得與實(shí)際情況較接近的總沉降計(jì)算值。 

　　根據(jù)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（DGJ08-11-2010）第7.4.2條 樁基最終沉降量采用以Mindlin應(yīng)力計(jì)算公式為依據(jù)的單向壓縮分層總和法計(jì)算，由JCCAD計(jì)算結(jié)果顯示，沉降量 S=91.69 （mm），這個(gè)是符合當(dāng)?shù)仡?lèi)似工程的經(jīng)驗(yàn)沉降數(shù)值的。 　　3.4基礎(chǔ)施工應(yīng)該注意的一些問(wèn)題 

　　（1）施工降水，施工中應(yīng)將水位限制在基礎(chǔ)板底以下，當(dāng)建至地下室結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)的重量大于水浮力時(shí)方可停止降水，若建成后仍不能大于水浮力，則須采取抗浮設(shè)計(jì)。 

　�。�2）基礎(chǔ)底板大體積混凝土澆筑，混凝土易產(chǎn)生收縮、裂縫，還有水化熱產(chǎn)生。為防止不利影響，施工前要做好相應(yīng)的施工方案措施，例如，底板分段施工，采用水化熱較小的改性混凝土等等。 

　　4、上部結(jié)構(gòu)體系 

　�。ㄒ唬┍竟こ袒�礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)空間有限元分析設(shè)計(jì)軟件SATWE（2010 

　　版）軟件進(jìn)行計(jì)算分析。下面就一些經(jīng)常會(huì)遇到的一些參數(shù)的比較選擇： 

　　4.1對(duì)于嵌固端的選擇，是選擇地下室頂板還是基礎(chǔ)底板？（以4，5 組團(tuán)的51#樓為例） 

　　當(dāng)考慮地下室頂板作為結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（簡(jiǎn)稱(chēng)《高 

　　規(guī)》）5.3.7 條，剛度條件必須要滿(mǎn)足：地下一層與首層側(cè)向剛度比不宜小于2，X 方向一層塔側(cè)移剛度與地下室層相應(yīng)塔側(cè)移剛度的比值（剪切剛度）Ratx = 0.4318（<0.5）X 方向滿(mǎn)足剛度比要求，Y 方向一層塔側(cè)移剛度與地下室層相應(yīng)塔側(cè)移剛度的比值（剪切剛度） Raty =0.9525（>0.5），Y 方向不滿(mǎn)足剛度比要求，所以該剛度條件不能滿(mǎn)足；構(gòu)造要求按 

　　《高規(guī)》3.6.3 必須要滿(mǎn)足：樓板厚度不宜小于180mm，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于0.25%，所以該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不能得到很好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于本工程地下室頂板為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位，位于單體右側(cè)由于自行車(chē)坡道，導(dǎo)致無(wú)法確保完全嵌固，水平荷載無(wú)法有效傳遞。這樣會(huì)和實(shí)際取的基礎(chǔ)計(jì)算模型有比較大的出入。 

　　當(dāng)考慮選擇基礎(chǔ)底板作為結(jié)構(gòu)嵌固端，這有利于充分利用其基礎(chǔ)剛度，有利于首層樓面結(jié)構(gòu) 

　　靈活布置，對(duì)于單體右側(cè)自行車(chē)坡道或者首層樓面留有大孔洞都不影響結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性。 

　　從構(gòu)造方面要求，地下室頂板只要滿(mǎn)足普通地下室頂板厚度不宜小于160mm 的要求， 另 

　　規(guī)范規(guī)定地下室負(fù)一層的抗震等級(jí)與上部結(jié)構(gòu)必須一致，以基礎(chǔ)底板作為嵌固端不會(huì)造成地 

　　下室結(jié)構(gòu)造價(jià)的提高，反而可能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 

　　因此，本工程高層住宅樓采用基礎(chǔ)底板作為結(jié)構(gòu)的嵌固端。 

　　4.2.活荷載折減 

　　《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（2006 版）表4.1.2 根據(jù)樓面活荷載的不同種類(lèi)， 

　　考慮從屬面積和樓層數(shù)量?jī)纱笠蛩囟�采用不同的折減系數(shù)�，F(xiàn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算程序中，多數(shù)不具 

　　備活荷載的分類(lèi)功能，無(wú)法區(qū)分《荷載規(guī)范》表4.1.1 中第1（1）項(xiàng)與第1（2）～12 項(xiàng)，也就不可能真正的按《荷載規(guī)范》要求實(shí)現(xiàn)對(duì)不同活荷載的折減。使用程序計(jì)算時(shí)，對(duì)于樓板支承構(gòu)件（如梁、柱、剪力墻及基礎(chǔ)等），應(yīng)按照《荷載規(guī)范》第4.1.2 條的規(guī)定考慮活荷載的折減系數(shù)，當(dāng)程序無(wú)法直接計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮區(qū)分不同的構(gòu)件進(jìn)行分步驟計(jì)算，且相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果只適合于特定的構(gòu)件本身，此時(shí)應(yīng)特別注意其它相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的不真實(shí)性，避免誤用。例如設(shè)計(jì)樓面梁時(shí)，當(dāng)取用相應(yīng)的樓面荷載折減系數(shù)，并將調(diào)整后的樓面荷載值作為新的樓面荷載輸入計(jì)算時(shí)，此時(shí)的計(jì)算內(nèi)力及配筋僅用于樓面梁，對(duì)樓板、柱、墻等其它構(gòu)件則內(nèi)力不真實(shí)，故不能取用。 

　　4.3關(guān)于偶然偏心和雙向地震作用 

　　《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.1.1 條第3 款規(guī)定：質(zhì)量和剛度明顯不對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙 

　　向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；對(duì)于質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，規(guī)范沒(méi)有明確的規(guī) 

　　定，一般情況下，抗規(guī)表3.4.3-1 和表3.4.3.-2 給出了平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的主要類(lèi)型： 

　　扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；凹凸不規(guī)則；樓板局部不連續(xù)；側(cè)向剛度不規(guī)則；豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)；樓 

　　層承載力突變；在不考慮偶然偏心的單向地震作用時(shí)，樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2 倍，可判斷為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布處于明顯的不對(duì)稱(chēng)狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)該計(jì)入雙向地震影響。 

　　目前進(jìn)行的雙向地震作用計(jì)算，只是在單向地震作用（兩個(gè)方向分別計(jì)算）基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單的 

　　再組合，不是真正意義上的按兩個(gè)方向地震同時(shí)作用的計(jì)算。因而屬于估算的性質(zhì)。為避免 

　　多重估算引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的巨大跳躍，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往對(duì)雙向地震和偶然偏心不同事考慮。 

　　一般情況下，雙向地震和構(gòu)件的雙向偏心受壓計(jì)算不同時(shí)考慮。 

　　5經(jīng)常的一些問(wèn)題： 

　　5.1根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010），二、三級(jí)抗震墻設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件的最大軸壓比不能大于0.3，也即三級(jí)的抗震墻，當(dāng)軸壓比>0.3 時(shí)，應(yīng)該設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。當(dāng)軸壓比≤0.4 時(shí)，λv=0.12，當(dāng)軸壓比>0.4 時(shí)，λv=0.12，λv 為約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值。 

　　5.2剪力墻與平面外相交樓面梁剛接時(shí)，應(yīng)確保樓面梁水平鋼筋的錨固長(zhǎng)度。在不影響建筑空間布置的前提下，設(shè)置壁柱是最行之有效的方法。當(dāng)受建筑門(mén)窗洞口或者里面效果的限制情況下，盡量采用小直徑的鋼筋。 

　　結(jié)語(yǔ) 

　　綜合以上情況結(jié)果表明，處理后復(fù)合地基承載力完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求�，F(xiàn)在工程已經(jīng)進(jìn)入 

　　全面施工階段，施工過(guò)程比較順利，實(shí)際造價(jià)能控制在預(yù)測(cè)范圍內(nèi)。工程基本達(dá)到設(shè)計(jì)目的，較好地滿(mǎn)足業(yè)主要求，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，受到業(yè)主的好評(píng)。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　1 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范2010 版（GB50011-2010） 

　　2.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002） 

　　3.建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008） 

　　4.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010） 

　　5.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（廣東省標(biāo)準(zhǔn)）（DBJ15-31-2003）