带裙楼高层建筑基础不均匀沉降的处理方法

带裙楼高层建筑基础不均匀沉降的处理方法随着经济的发展,建筑业也产生了翻天覆地的变化,高层建筑如雨后春笋般涌现出来。因建筑功能的需要,在其周围常常设有辅助性的、与主体建筑相呼应的裙楼。带裙楼的高层建筑在主楼和裙楼之间存在着显著的高差、荷载差以及结构刚度差,容易使基础产生过大的差异沉降,从而对地面结构产生不利影响。在高层建筑基础设计中,不均匀沉降问题是难题之一,本文就此方面进行一些讨论。1处理主楼与裙楼基础连接的常用方法1.1沉降缝的设置按建筑地基基础规范,在建筑高度和荷载差异部位、结构或基础类型不同的部位,宜设沉降缝。当地基压缩性高,厚度较大,主楼与裙楼之间差异沉降很大时,应该将两者基础之间用沉降缝完全断开。设置沉降缝将主楼与裙楼基础分开,是一种传统的设计方法。在早期高层建筑主、裙楼的设计中,为避免沉降差造成房屋开裂乃至破坏,常在两者相邻处设置沉降缝,并采用双柱、双墙等措施将结构断开。有时为避免对裙房基础产生过大的下沉影响,裙房基础应尽可能离开主楼基础一段距离。1.2整体基础的采用当基础在岩石层或卵石层上,或采用桩基、深墩,主楼与裙楼之间差异沉降很小时,一般可以将主、裙楼的基础做成整体,不必设缝。高层建筑主、裙楼的设计中,常采用以下几种形式:一是同置于刚度很大的箱基或厚筏基础上,以抵抗差异沉降引起的内力;二是通过桩基支撑在基岩或承载力较大的持力层上;三是地基土软弱,后期沉降量大时,也可将裙房放在悬挑基础上,但悬挑基础不能长。1.3主楼与裙楼基础的联合设计主楼与裙楼基础的联合设计,是指主楼与裙楼采取不同的基础形式,但中间不设沉降缝。通过我国近30年来的工程实践,联合设计的要点可归纳为:其一,考虑裙房的高层建筑基础设计的关键是选择合适的沉降计算方法与确定合理的差异沉降,观察地区性持久的沉降数据。其二,基本设计原则是尽可能减少主楼的重量和沉降量(例如采用轻质材料、采用补偿式基础或柱基),同时在不导致破裂的前提下提高裙房基础的柔性,甚至可能采用独立柱基。其三,考虑施工的先后顺序。主楼应先行施工,让沉降尽可能预先发生,设计良好的后浇带。一般情况下,主楼与裙楼的荷载相差很大,两者的刚度差异悬殊,造成一定量的沉降差异,如果处理不当会造成结构的开裂而影响使用。主、裙楼采用不同的基础形式,设法减少不均匀沉降,且在结构上保持连续无缝。(1)箱基与基础梁的联合设计。主楼采用具有补偿性的箱基,大大减少沉降,裙房采用沉降较大的基础梁,从而基本消除主、裙房之间的沉降差,两者的基础和上部结构则连成整体。例如北京长富中心,主楼26层,采用深12.6m的箱基,置于砾石土层,裙楼4层,采用条形基础并减少其埋深,置于粉质黏土层,其间采用斜梁将条基与箱基连接起来,主楼周围设后浇带,以确保主楼结构在施工期间自由沉降。(2)箱基与独立柱基础的联合设计。当主楼箱基埋深有限,属欠补偿基础时,希望裙房基础沉降更大些,以利于减少沉降差。这时可将裙房条基改为柱下独立基础,上部结构在主、裙房连接处设置后浇施工缝,且连接构件采取可适应一定沉降差的结构构造。例如某综合楼,主楼16层,采用箱基,基础埋深8m多,置于黏土层上,裙房3层,采用独立基础,地基比较均匀。主楼与裙楼连接处采用后浇缝,主体完成后计算沉降量值为30mm左右,浇注为整体后,终止沉降量为40mm左右。(3)桩箱基础与独立基础或筏基的联合设计。当主楼采取桩箱或桩筏基础时,按沉降差尽可能小的要求,决定裙房采用独立基础、基础梁或筏基。这些都应由地质条件和沉降分析来综合确定,处理得当则仍可保证上部结构连为整体。这种联合设计方法可用于地基土压缩性较高的地区。例如某办公主楼,主楼地上14层,地下1层,采用筏板基础,裙楼3层,采用独立柱基础,主楼与裙楼之间留设后浇带,待主楼封顶后,再浇筑混凝土。封顶后,施工后浇带,主楼沉降8mm,裙楼独立柱基础沉降8.37mm,两者之间基本无差异沉降。(4)筏基与筏基的联合设计。当地基土条件较好、差异沉降不大,或功能上有特殊要求,主楼与裙房有可能同时采用箱基或筏基。问题的关键在于,在满足防水要求的前提下尽可能保证连接处的柔性,且先施工主楼。就高层建筑主楼与裙楼基础之间的关系,现行规范有明确规定:当采用以下3种措施时,主楼和裙楼可连成整体而不设沉降缝:一是裙楼基础从主楼基础挑出;二是减少绝对沉降量来控制沉降差;三是采用施工后浇缝,并辅之以相关的施工程序,以减少建筑物的后期沉降。目前,不留缝的后浇带因其有很大的优势而广泛地运用于高层建筑的基础设计中。2后浇施工缝的设计和施工后浇施工缝大体可分为3类:一是后浇沉降缝,用以消散主、裙房之间不均匀沉降引起的应力;二是后浇温度缝,用于消散由于温度变化或因大体积浇筑混凝土温度集聚引起的应力;三是后浇伸缩缝,用以消散混凝土收缩引起的应力。工程实践中往往是留一施工缝同时满足多种用途。2.1后浇施工缝的设计及技术措施首先,后浇缝的设计位置至关重要,其位置应选在结构内力较小的部位,一般在梁板的反弯点附近,因为此位置弯矩不大,剪力也不大;其次是结构配筋,在后浇缝处,尽管混凝土是后浇,但钢筋不能断,应在后浇缝处配足钢筋。如果梁板不长,一次配好,如果梁板较长,可以按规定断开,在后浇缝浇注混凝土之前焊接好。同时,在高层、低层主体基本完成后,混凝土补齐之前,后浇缝的钢筋应不影响两侧结构的独立沉降变形。2.2后浇施工缝的施工及技术措施高层建筑中,主楼首先施工,待主楼主体基本完成后,再施工裙楼。根据所计算的主楼与裙楼之间预留沉降差,并根据现场测量沉降的结果,经过分析,决定后浇带的浇注时间。如果施工工期许可,可尽量推迟后浇带的补充浇注时间,使高层与低层分别沉降,以达到减少差异沉降的目的。后浇施工带应采用硫酸盐水泥等早强快硬水泥配置的无收缩混凝土进行浇注,将主楼、裙楼的结构连接起来。这样的施工方法可以把高层主楼与低层裙楼的沉降差异缩小一些,因为高层主体完成之后,一般情况下,对于低压缩性土其沉降量已完成最终沉降量的50%～80%,这时再做裙房,两者之间的差异沉降就小多了。目前后浇缝施工技术比较成熟,一般在后浇缝周围通过采用相应的构造措施,如施工时防止水的渗入,防止杂物落入后浇缝中,避免缝内钢筋生锈腐蚀,并且严格按照要求施工,可以避免后浇缝部位土体上拱。当设置后浇施工缝(带)时,应预留在裙房一侧,宽度为700mm～1000mm,贯通基础与上部结构。目前,随着建筑材料技术的发展,有人提出了底板后浇带无缝施工方法。这种施工方法是在基础底板施工中采用UEA膨胀收缩补偿混凝土无缝施工。辽阳市地方税务局办公大楼就是采用了这种施工方法,并且竣工后经过验收,效果良好,完全满足设计要求,未出现裂缝和沉降。