基于减少段筏基偏心距降差的设计
摘 要:以XX市XX区防疫站Ⅰ段为例,论述了在筏形基础设计过程中,为减少筏基偏心距和沉降差所采取的一些具体措施,供类似结构设计参考。
关键词:筏形基础 偏心距 沉降差 混凝土 碱集料反应
1、工程概况
XX市XX区防病保健中心-防疫站I段位于XX区,西邻XX东路,北部与防病保健中心的防疫站II段相连,南部与XX西大厦和XX大厦相对。本工程地上九层,局部十层,入口部分局部二层,地下一层为设备兼地下车库,总建筑面积10,240m2。
根据勘察部门提供的地质报告揭示:在钻探揭露的深度内,场地地层除地表填土外,其下主要由第四系冲洪积成因的粘性土、粉土、砂土及砾卵石组成。该场地土自上而下依次为:①层填土、②层粘质粉土、③层粉砂、④层粉质粘土、⑤层粉细砂、⑥层粉质粘土、⑦层粉细砂、⑧层砾卵石(此层未揭穿)组成。综合考虑场地建筑物要求、地基适宜性、经济合理性,基础拟采用筏形底板+柱下条形基础,基础置于第③层粉砂层上,地基承载力标准值为fk=240Kpa。
2、基础方案选择
本工程按照勘察部门的建议采用,扩展基础或筏形基础。筏形基础混凝土浇注量大,配筋大,成本高,但筏基可兼做地下室底板,施工简便,周期短。同时,考虑到建筑物自身条件、场地和环境条件、岩土工程地质条件、施工条件以及施工工期、经济因素及建筑物自身荷载的不均匀性,经过多方案比较,最终采用筏形底板+柱下条形基础形式,基础置于第③层粉砂上,地基承载力标准值为fk=240Kpa。
3、筏形基础设计
在具体筏形基础设计时,考虑了如下问题:
3.1 偏心距计算
尽量使上部结构荷载合力重心与筏形基础形心重合,由此来确定底板的形状和尺寸。根据《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JGJ6-99)规定:在永久荷载与楼面活荷载长期效应组合下。
由于轴A-轴C、轴①-轴⑩部分,上部结构仅有二层,其它部分为九层,局部为十层;整个结构的荷载分布不均匀,尤其是Y方向,荷载合力重心偏北,荷载重心与筏基形心的偏心距超过规范限值,因此首先针对Y方向偏心距过大问题,将底板外挑,但是由于与防疫站II段相接,外挑无法实现,只能采用别的方法。由此设想,沿轴B-轴C之间设一后浇带将基础部分分为两部分,一部分为筏基,一部分为柱下条形基础;两部分各自独立,从根本上解决了由于荷载分布不均匀,造成基础重心与形心偏心距过大的问题。从结构上讲,这种方法效果最佳。本工程经过对比,决定采用此方法。
通过采用PKPM软件计算,计算结果如下:
上部荷载作用点坐标:(31519,453)mm;
筏板形心坐标:(31291,277)mm;
偏心:(Δx,Δy)=(228,176)mm;
经计算,偏心距满足规范要求。
3.2筏基底板计算
筏板在柱之间增加暗梁,底板既采用有限元方法进行计算,同时,又以暗梁为固定支座按双向板计算跨中和支座弯矩,由于估大了暗梁的嵌固约束作用,对板跨中和支座钢筋做了适当调整。除对底板进行强度验算外,还进行抗裂度验算。
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3.3筏基沉降计算
根据《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》提供的公式计算筏形基础的最终沉降量S:
对基础埋置较深的建筑物,地基最终沉降量S由二部分组成:回弹再压缩地基沉降变形S1和附加压力P0产生的地基固结沉降变形S2。当建筑物所加荷载小于挖出土的重量时,地基土处于回弹再压缩状态,只有建筑物的荷载超过挖除土的重量时,才会产生附加下沉。基础埋深越大,挖除土的重量越大,其再压缩量占建筑物总沉降量的比例也越大。本工程基础底板埋置深度为5.05~5.83m,挖土卸载较大。经过计算,得基础最终沉降量46mm。
本工程基础计算采用了中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部编制的《独基、条基、钢筋混凝土地基梁、桩基础和筏板基础设计软件JCCAD》进行计算。该程序对弹性地基梁板采用两种模型理论计算:(1)梁元法:将筏板按其梁肋(带肋筏板)、墙体(墙下筏板)、或柱下板带(柱下平板)离散化为T形或矩形截面的交叉梁系,然后按弹性地基梁方法求解梁内力,接着按《结构静力计算手册》中的查表法计算支撑在梁下或墙下的连续板,正如我们计算楼盖体系一样。(2)板元法:由于高层建筑筏板基础的厚度较大,采用MINDLIN的中厚板理论分析筏板,采用四边形或三角形单元进行计算分析。
4、其它措施
本工程除采用了以上措施进行基础的设计,还采用了下列措施:
4.1后浇带
本工程采用后浇带进行分隔,后浇带贯通整个结构,待主体结构封顶30天后,用比原混凝土标号高一号的混凝土浇实;后浇带附加锚固钢筋按垂直后浇带主钢筋截面面积的50%设置。
4.2筏形基础暗梁
为施工方便,本工程未采用肋梁式筏基,而采用平板式筏基,但在筏板内部增加暗梁。
4.3后浇板
轴A-轴C、轴①-轴⑩部分,上部结构仅有二层,此部分基础采用柱下条形基础,上部采用后浇板,板厚200mm,配置φ12@400(双层双向)钢筋网;地梁和筏板上预埋配置φ12@400的拉接筋。
4.4基础不在同一标高处的处理
中间深基础与两边的基础回填土采用砂夹石(其中碎石、卵石占全重的30%~50%),压实系数>94%,承载力标准值fk>240Kpa。
4.5外加剂
为预防混凝土碱集料反应,在混凝土底板和外墙均加CEA-B外加剂。
5、结论
本工程已经于2001年12月份结构封顶,2002年进行设备安装及内装修,现在已基本完工,准备营业。到目前为止,该结构未发现任何裂缝,基础沉降均匀。说明该工程,基础部分的处理是合理的。
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