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摘要：本文介绍了某高层钢框架科研楼地基基础方案设计。根据现场实际地质条件并结合当地的工程经验，从结构的安全性、经济性等方面出发，对本工程的地基基础形式进行了不同方案比选，并最终得到了最优地基基础方案。
关键词：地基基础;方案比选
1工程概况
某科研楼工程于海南省海口市。总建筑面积约为1.3万m2，其中地上2～8层，共计1万m2，地下一层，面积约3000m2。主要功能为报告厅、会议室、办公室、培训教室等，主要屋面高度9.8m（1层），35.3m（8层），结构形式为钢框架-消能支撑结构，钢框架抗震等级为三级。
结构设计基本参数：本工程设计使用年限为50年;基本风压为0.75kN/m2;地面粗糙度为B类;抗震设防烈度为8度（0.30g），设计地震分组为第二组，Ⅱ类场地，属建筑抗震一般地段。
2 基础设计条件
本工程正负零标高相当于绝对标高14.600m。
2.1 场地工程地质条件
根据勘察资料，本项目勘探深度为30.00m，各土层性状及设计参数详表1：
本工程地下1层，基础底标高为-6.5m。基础底面标高位置除东侧少部分区域需将填土换填外，其余区域基本处于第2层粉质黏土，其天然地基承载力标准值为150kPa。
3 地基基础设计
本工程地上结构通过结构缝分为两个单体，分别为科研楼及报告厅，共一层地下室，两单体地下室彼此相通。
3.1 基础选型
本工程根据地上结构形式和荷载分布进行了三种地基基础方案比选。
方案一：复合地基方案【1】 ，因天然地基承载力比较小，故对其采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG）进行处理，处理深度到达第四层土即中砂层，处理范围为科研楼地上投影范围。CFG桩径为400，桩数为440根，桩长为10m。基础采用筏板+下柱墩的基础形式，其中科研楼筏板厚度为700，其余区域筏板厚度为500。为控制沉降差【2】，处理后的场地压缩模量为原来场地的3倍，即时，可以满足规范规范有关倾斜值以及最大沉降量的要求。
方案二：预应力管桩方案，基础采PHC预应力管桩+防水板式基础， 600桩径，为摩擦型桩，根据地勘建议，桩端持力层选在第六层土，预应力管桩设计参数详，单桩承载力特征值为1500kN。
方案三：混凝土灌注桩承台+防水板方案，该方案采用800桩径混凝土灌注桩，桩长21m，单桩承载力特征值1700kN。
三种基础形式均能满足规范要求，三种基础形式的最大倾斜值以及最大沉降量详表2。
通过对三种基础形式倾斜值及最大沉降量指标的对比，方案二即管桩方案各项指标均为最优，方案三次之。
4 经济性对比
4.1 混凝土用量及单方造价
因混凝土用量与工程造价正相关，故对三种基础方案的混凝土用量进行统计，具体详表3。
由表3可以发现，方案一到方案三的混凝土用量依次增加，方案一经济性明显。
本节单方造价仅包含基础部分，以实际建筑面积为计算依据，三种方案的单方造价详表3。
由上图可以看出，三种方案的单方造价与混凝土用量的趋势一致，方案一同样具有最佳的经济性。
5 结论
基于以上三种基础方案各种指标对比分析，得出以下结论：
（1）通过对规范要求的倾斜值以及最大沉降量的对比，地基处理的倾斜值以及最大沉降量均超过其余两种方案，方案二的结构指标最好。
（2）通过对三种方案经济性的对比，方案一无论是在混凝土用量还是单方造价方面都有远超过其他两种方案的优势。
综合以上分析，方案二即预应力管桩方案可以在保证一定经济性的条件下，可以得到最优的结构指标，故本工程采用预应力管桩方案为最终的基础方案。
参考文献
[1]毛宗原，崔小连，张路，张强. 长白山某万豪万怡酒店地基基础方案设计与分析[J]. 建筑结构，2020，50（S1） ：910-914.
[2]建筑地基基础设计规范： GB 50007—2011[S].北京： 中国建筑工业出版社，2012.
[3]郭天焓，徐宏艷，张猛，马玉虎，隋海燕. 北京某办公楼地基基础设计[J]. 建筑结构，2018，48（S1）：688-690.
作者简介：丁猛，硕士，工程师
（中国中元国际工程有限公司 北京 100089）
关键词：地基基础;方案比选
1工程概况
某科研楼工程于海南省海口市。总建筑面积约为1.3万m2，其中地上2～8层，共计1万m2，地下一层，面积约3000m2。主要功能为报告厅、会议室、办公室、培训教室等，主要屋面高度9.8m（1层），35.3m（8层），结构形式为钢框架-消能支撑结构，钢框架抗震等级为三级。
结构设计基本参数：本工程设计使用年限为50年;基本风压为0.75kN/m2;地面粗糙度为B类;抗震设防烈度为8度（0.30g），设计地震分组为第二组，Ⅱ类场地，属建筑抗震一般地段。
2 基础设计条件
本工程正负零标高相当于绝对标高14.600m。
2.1 场地工程地质条件
根据勘察资料，本项目勘探深度为30.00m，各土层性状及设计参数详表1：
本工程地下1层，基础底标高为-6.5m。基础底面标高位置除东侧少部分区域需将填土换填外，其余区域基本处于第2层粉质黏土，其天然地基承载力标准值为150kPa。
3 地基基础设计
本工程地上结构通过结构缝分为两个单体，分别为科研楼及报告厅，共一层地下室，两单体地下室彼此相通。
3.1 基础选型
本工程根据地上结构形式和荷载分布进行了三种地基基础方案比选。
方案一：复合地基方案【1】 ，因天然地基承载力比较小，故对其采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG）进行处理，处理深度到达第四层土即中砂层，处理范围为科研楼地上投影范围。CFG桩径为400，桩数为440根，桩长为10m。基础采用筏板+下柱墩的基础形式，其中科研楼筏板厚度为700，其余区域筏板厚度为500。为控制沉降差【2】，处理后的场地压缩模量为原来场地的3倍，即时，可以满足规范规范有关倾斜值以及最大沉降量的要求。
方案二：预应力管桩方案，基础采PHC预应力管桩+防水板式基础， 600桩径，为摩擦型桩，根据地勘建议，桩端持力层选在第六层土，预应力管桩设计参数详，单桩承载力特征值为1500kN。
方案三：混凝土灌注桩承台+防水板方案，该方案采用800桩径混凝土灌注桩，桩长21m，单桩承载力特征值1700kN。
三种基础形式均能满足规范要求，三种基础形式的最大倾斜值以及最大沉降量详表2。
通过对三种基础形式倾斜值及最大沉降量指标的对比，方案二即管桩方案各项指标均为最优，方案三次之。
4 经济性对比
4.1 混凝土用量及单方造价
因混凝土用量与工程造价正相关，故对三种基础方案的混凝土用量进行统计，具体详表3。
由表3可以发现，方案一到方案三的混凝土用量依次增加，方案一经济性明显。
本节单方造价仅包含基础部分，以实际建筑面积为计算依据，三种方案的单方造价详表3。
由上图可以看出，三种方案的单方造价与混凝土用量的趋势一致，方案一同样具有最佳的经济性。
5 结论
基于以上三种基础方案各种指标对比分析，得出以下结论：
（1）通过对规范要求的倾斜值以及最大沉降量的对比，地基处理的倾斜值以及最大沉降量均超过其余两种方案，方案二的结构指标最好。
（2）通过对三种方案经济性的对比，方案一无论是在混凝土用量还是单方造价方面都有远超过其他两种方案的优势。
综合以上分析，方案二即预应力管桩方案可以在保证一定经济性的条件下，可以得到最优的结构指标，故本工程采用预应力管桩方案为最终的基础方案。
参考文献
[1]毛宗原，崔小连，张路，张强. 长白山某万豪万怡酒店地基基础方案设计与分析[J]. 建筑结构，2020，50（S1） ：910-914.
[2]建筑地基基础设计规范： GB 50007—2011[S].北京： 中国建筑工业出版社，2012.
[3]郭天焓，徐宏艷，张猛，马玉虎，隋海燕. 北京某办公楼地基基础设计[J]. 建筑结构，2018，48（S1）：688-690.
作者简介：丁猛，硕士，工程师
（中国中元国际工程有限公司 北京 100089）