高层建筑基础与地下车库整体基础设计技术要点

高层建筑与地下车库整体基础设计技术要点（多塔大底盘地下车库的基础设计要点）1、现行国家规范规程规定要求(1).高层建筑基础与地下车库整体设计时，地基基础设计等级为甲级，建筑桩基设计等级为甲级，应按变形设计，对桩基础应作沉降计算。(2).基础结构，桩基结构安全等级，结构设计使用期限和结构重要性系数o应按现行有关建筑结构规范的规定采用，重要性系数o不小于1.0。(3).对于主裙楼连体建筑，当高层主体采用桩基时，裙房（含纯地下室）的桩基刚度宜相对弱化。按变刚度调平设计的桩基，宜进行上部结构——承台——桩——土共同工作分析。(4).变刚度调平设计，就是考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应，通过调整桩径、桩长、桩距等改变基桩支承刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀承台内力降低的设计方法，这是一种概念设计方法。(5).在同一整体大面积基础上，建有多栋高层和低层建筑，应按上部结构基础与地基共同作用进行变形计算。建筑桩基沉降变形允许值，应根据上部结构对桩基沉降变形的适应能力和建筑要求确定。(6).当高层建筑与相连的裙房之间，设置沉降缝时，高层建筑的基础埋深应大于裙房基础埋深至少2m，当不满足要求时，必须采取有效措施，沉降缝地面以下处应用粘土夯实。(7).当高层建筑与相连的裙房（纯地下室）之间不设置沉降缝时，应在裙房一侧设置沉降后浇带，后浇带位置应取在距主楼边柱的第二跨内，后浇带混凝土应振捣密实，宜根据实测沉降值并计算后期沉降量，能满足设计要求后方可进行浇注。(8).当高层建筑与裙房之间，不许设置后浇带时，应进行地基变形验算，验算时应考虑地基与结构变形的相互影响，并采取相应有效措施。(9).筏形基础地下室施工完毕后，应及时进行基坑回填工作，回填基坑时，应清洗基坑中的杂物，并应在相对的两侧或四周同时回填并分层夯实，桩基规范规定：承台和地下室侧墙周围应采用灰土，级配砂石，压实性较好的素土回填，并分层夯实，也可采用素砼回填。(10).设计等级为甲级的建筑桩基应通过单桩静载试验确定单竖向极限承载力标准1值。(11).基桩的布置应符合下列条件：基桩最小中心距应符合表3.3.3的规定（桩基规范），排列基桩时应使群桩承载力合力点与竖向永久荷载合力点重合，对于剪力墙结构的桩筏基础（平板和梁板式承台），宜将桩布置于墙下，对于框架——核心筒的桩筏基础应按荷载分布考虑相互影响，将桩相对集中布置于核心筒和柱下，应选择较硬土层，作为桩端持力层，桩端进入持力层深度，对于粘性土粉土不宜少于2d，砂土不宜少于1.5d，碎石土不宜少于1d,当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜少于3d。(12).软土地基的桩基设计原则应符合下列规定：①.软土中的桩基宜选择中、低压缩性土层作为桩端持力层；②.桩周围软土自重固结、场地填土、地面大面积堆载、降低地下水位、大面积挤土沉桩等原因而产生的沉降大于基桩沉降时，应视具体工程情况，分析计算桩侧负摩阻力对基桩的影响；③.采用挤土桩和部分挤土桩时，应采取消减孔隙水压力和挤土效应的技术措施，并应控制沉桩速率，减少挤土效应对成桩质量、邻近建筑和道路地下管线和基坑边坡等产生的不利影响；④.先成桩后开挖基坑时，必须合理安排基坑挖土顺序和控制分层开挖的深度，防止土体侧移对桩的影响。(13).群桩基础及其基桩的抗拔极限承载力的确定应满足下列规定，对于设计等级甲级和乙级建筑桩基，应通过现场单桩上拔静载试验确定，按《建筑基桩检测技术规范》JGJ106进行，后注浆灌注桩的单桩极限承载力，应通过静载试验确定，在符合《桩规》第6.7节的注浆技术实施规定的条件下，其后注浆单桩极限承载力标准值可按下式计算：Quk＝uqsikLi+usiqsikLgi+pqpkAp——（5.3.10）(14).计算矩形桩基中点沉降时，桩基沉降量可按下式简化计算：S＝Sc＝ni-i-isiiiEZZPoc1114——（5.5.7）对甲级设计等级的桩基础应进行沉降计算，受较大水平作用或对水平变位有严格要求的建筑桩基，应验算其水平变位。(15).基础要有一定的埋置深度，在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体形、地基土质、地震设防烈度等因素，埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求，桩基础可取房屋高度1/18（不包括桩长在内），高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区，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应超过基础底面积的15%，计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。(16).高层建筑的基础与其相连的裙房基础，可通过计算确定是否设置沉降缝，当设2置沉降缝时，应考虑高层主楼基础有可靠的侧向约束，及有效埋深，当不设沉降缝时，应采取有效措施减少差异沉降及其影响。(17).混凝土抗渗等级应根据地下水最大水头与防水混凝土厚度的比值按高规表12.1.9采用，宜不应少于0.6MPa，必要时可设置架空排水层。(18).当采用刚性防水方案时，同一建筑的基础应避免设置变形缝，可沿基础长度每隔30～40m留一道贯通顶板、底板及墙板的施工后浇带，缝宽不宜小于800mm，且宜设置在柱距三等分的中间范围内，后浇带混凝土宜在其两侧混凝土浇注完毕两个月后再进行浇灌，其强度等级应提高一级，且宜采用早强补偿收缩后的混凝土。(19).坡地、岸边桩基的设计应符合下列规定：①、对于建在坡地、岸边的桩基，不得将桩支承于边坡潜在的滑动体上，桩端进入潜在滑裂面以下稳定岩土层内的深度，应能保证桩基的稳定。②、建筑桩基与边坡应保持一定的水平距离，建筑场地内的边坡必须是完全稳定的边坡，应按《建筑边坡工程技术规范》GB50330的规定进行整治，确定其稳定性。③、新建坡地、岸边建筑桩基工程应与建筑边坡工程统一规划，同步设计，合理确定施工顺序。④、不宜采用挤土桩。⑤、应验算最不利荷载效应组合下桩基的整体稳定，墙和基桩水平承载力。(20).地下室防水设计应包括下列内容：①、防水等级和设防要求。②、防水混凝土抗渗等级。③、其它防水层应用的材料及其技术指标、质量保证体系。④、工程细部构造的防水措施，选用的材料及其技术指标质量保证措施。⑤、工程的防排水系统，地面挡水，截水系统及工程各种洞的防倒灌措施。(21).地下工程种植顶板结构应符合下列规定：①、种植顶板厚度不小于250mm，最大裂缝宽度不应大于0.2mm，并不贯通。②、种植顶板的结构设计应按《种植屋面工程技术规范》JGJ155的有关规定执行。(22).变形缝处混凝土结构的厚度不应小于300mm。(23).除设计指定要求外，后浇带设计应按《防水规范》5.2条要求设计，穿墙管按35.3条设计，埋设件按5.4条设计。(24).地下室工程及上部结构设计使用补偿收缩混凝土时，应在设计图纸中明确注明不同结构部位的限制膨胀率指标要求，按《补偿收缩混凝土应用技术规程》JGJ/T178-2009，对于超长超宽的地下室结构按下述要求设计确定。结构部位限制膨胀率（%）地下室底板和承台≥0.02%楼面结构及外墙板≥0.03%后浇带、膨胀加强带≥0.04%使用限制膨胀率大于0.06%的混凝土时，应预先进行试验研究确定。地下室结构板类构件配筋率宜采用≥0.5%～0.8%（按全截面计算）。(25).按《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476-2008规定，地下室结构为I-C等级，基础结构为I-B等级，其保护层最小厚度与相应的混凝土强度等级，最大水胶比应符合表4.3.1条规定。(26).按《高层民用建筑设计防火规范》GB50045表3.0.2确定建筑构件耐火等级，耐火极限要求按附录A确定其结构厚度及截面尺寸，按《蒸压加气混凝土建筑应用技术规范》JGJ/T17-2008附录B蒸压加气混凝土耐火性能，确定砌体耐火极限的厚度。(27).地上若干幢建筑，独立或设置防震缝（或伸缩缝）分开，各幢地下室有一层或多层与地上无建筑地下车库不设永久缝连接成整体，此类仅地下相连而地上分开的工程，不作为大底盘多塔楼考虑，按地上单幢建筑结构进行设计计算，地下室按从属范围（地下室地上建筑以外二跨部位）（地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的二跨部分）作为该建筑结构的地下部分，与上部结构整体建模设计分析，无地上建筑的地下车库结构另行独立分析计算。（建筑抗震设计规范疑问解答）①、地下室连为整体，地上分为若干独立结构的工程，地下室顶板应符合“作为上部结构嵌固部位”的要求，即必须满足地下一层的侧移刚度大于首层侧移刚度二倍的条件。因此在作结构设计之前，必须作结构试算：⑴计算模型中设嵌固端为基础顶面。⑵不考虑回填土对地下室约束影响。⑶刚性楼板假定，按剪切刚度比法作整体分析计算、检查其结果，若不满足二倍的要求，则应调整结构构件尺寸和平面布置，使其满足侧移刚度比大于或等于二倍的条件，方才可按地上单幢建筑结构进行整体设计计算。②、江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则规定，结构计算嵌固端宜设于基础顶面。按地上单幢建筑结构进行设计时，以结构计算嵌固端设在地下室底板面模型，作常规结构4整体分析，调整结构布置使其满足有关规范规定，再按照楼板实际情况作弹性楼板假定，采用总刚分析法作结构内力、变形和配筋设计。（必须满足地下一层与地上首层的侧移刚度比大于或等于二倍的要求）③、整体地下室设计模型：将地下室结构单独取出，嵌固部位取在基础顶部，忽略上部结构的刚度，只考虑其质量，其质量附加在地下室顶部的相应位置，然后作整体分析，与地上单幢建筑结构计算结果作比较，取不利结果作为地下室结构设计控制值。④、对地上单幢建筑结构作补充计算，取嵌固部分设在地下室顶板计算模型，作整体分析，按《高规》4.8.5条要求调整地下室柱截面配筋等构造要求。(28).桩基规范第3.1.10条规定：对于规定应作沉降计算的桩基，在其施工过程及建成后使用期间，应进行系统的沉降观测，直至沉降稳定（沉降量≤0.01mm/d）。2、大底盘地下车库基础设计在一些住宅和商住楼的楼群中，为了有较好的生活环境，建筑物之间设置庭园、绿化，充分利用地下空间设置地下车库，并与各楼房连通，地下部分形成了大底盘地下车库，在许多工程中，大底盘地下车库长达200～400m，宽达200以上，平面尺寸很大，远远超过了《混凝土结构设计规范》设置伸缩缝间距的要求，属于超长超宽混凝土结构。由于地上高层楼房与纯地下车库的荷载和刚度差异很大，常常会造成基础内力和基底反力差异且变化很大，导致基础发生过大的不均匀沉降，对上部结构造成不利影响。因结构超长超宽会使混凝土收缩和温度应力大大超过砼的抗拉能力，造成结构处在不安全状态。大底盘地下车库的结构必须采取有效的技术措施，把大底盘地下车库的基础差异沉降控制在工程结构允许范围内，不致造成对上部结构的有害影响，把超长结构的混凝土收缩控制在满足使用要求范围内，做到安全、适用，确保质量、经济合理、技术先进。2.1大底盘地下车库的基础设计概述⑴高层主楼桩基设计软土地基条件下，大底盘地下车库基础必须采用桩基础。大底盘地下车库，上部为独立高层楼房，单体荷载很大，必须采用桩基础，应根据上部结构荷载特征，结构类型受力特点，工程地质情况、场地周边环境要求、施工能力及技术装备和经济造价约束等条件，选择中低压缩性土层作为桩基持力层。确定桩型、桩长桩径和桩距，估算单桩竖向承载力特征值，按柱下、墙下布桩，形成柱下承台，、墙下条形承台及局部桩筏承台和满堂桩筏承台，构成梁板桩筏基础或板式桩筏基础。验算桩顶反力5及桩基础承载力。分析桩基静载试验结果Q-S曲线资料和估算桩基平均沉降量。控制桩基总沉降在工程允许范围内。纯地下车库基础，应考虑场地最高水位时抗浮设计，应按抗压抗浮两种工况设计计算，对离开主楼外二跨范围内的纯地下车库，其基础梁板结构尚应考虑高层主楼20%上部结构荷载的地基支撑反力作用。在高层主楼桩基设计中，一般多采用桩筏式基础方案，由于该方案需作整体布桩，桩数多，造价高，施工周期长，且需要做较厚的整片筏板，筏板配筋量大，故桩基础的综合费用值偏高。采用柱下、墙下布桩，独立承台基础形式，可以明显的减少桩数，降低承台费用，取得较好的经济效益。