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摘要：本项目为剪力墙结构高层住宅。工程设计从概念设计入手，进行合理的结构布置，对两种基础形式进行比较，选择合适的基础形式。
关键词：结构设计;基础形式
Abstract: The project for the shear wall structure of high-rise residential. From the point of conception design, structural layout reasonable, comparison of two kinds of basic form, form the basis of appropriate choice.
Keywords: structural design; foundation form
中图分类号:TB482.2 文献标识码：A文章编号：
1.工程概况
本项目场地位于广东省鹤山市沙坪古劳镇，主要为住宅建筑、局部为商业建筑。地面以上为单体塔楼，地上建筑层数为23~32层，地下1层。地面以上建筑物总高度为72.40~99.40m，基础埋置深度为7m，除裙房采用框架结构外其余采用剪力墙结构。
工程的设计基准期为50年，安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，基本地震加速度为0.05g。抗震设防类别为丙类，设计地震分组为第一组。场地土类型为中软土。场地类别为二类。基本风压为0.55 kPa。
2.结构布置及分析
本工程建筑塔楼高度接近100m，采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构。由于建筑功能及平面布置的要求，大部分建筑塔楼平面为狭长矩形状，如图1所示。建筑平面的限制使得结构的高宽比及长宽较大，高宽比为6.5~9.9，长宽比为4.1~6.5，特别是高宽比超出《高层建筑混凝土结构技术规程》相关条文规定。经过初步分析及上机计算，本工程对风荷载比较敏感，结构位移由风荷载作用下Y向的层间位移控制。为此，在结构两端设置了较长的Y向剪力墙，并在剪力墙端部设置端柱，剪力墙之间采用高连梁连接，提高结构在Y向的刚度及结构整体的抗扭刚度，减小结构在此方向的层间位移。本结构平面为狭长结构，两个楼梯均偏置，抗扭刚度较弱，为减小扭转效应及扭转作用下产生的附加层间位移，减少工程造价，故与建筑专业协调，取消了结构角部的转角窗，设置多肢墙，增强结构抗扭刚度。通过是否设置转角窗进行结构计算及经济性对比，取消设置转角窗后，结构端部剪力墙长度及厚度可明显减小，并且对减少土建工程造价效果明显。其中B11栋塔楼有无设置转角窗结构方案经济性指标比较详表1。
本工程采用SATWE进行结构整体计算， B11栋结构周期为3.1、2.7、2.1s， 表1有无设置转角窗结构方案经济性指标比较
扭转周期比为0.68，结构在风荷载作用下Y向层间位移角最大值为1/1002，在规定水平力作用下的最大位移比为1.17，均能满足相关规范要求。根据广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规定DBJ/T15－46－2005相关条文，对于建筑高度小于150m剪力墙结构，当弯曲变形的影响明显时，某层层间有害位移小于层间位移的50%，该层层间位移角限制可放松至1/800。Y 方向风荷载作用下， B11栋层间位移角最大值位于19层，有害位移比仅为0.3%。考虑到广东省沿海地区常遭受台风影响，所以 B11栋塔楼层间位移最大值控制在1/1002是合适的。
3.地基与基础
本项目场地位于鹤山市古劳镇。根据勘察报告，工程场地属于冲积平原地貌单元，勘察范围内各土层分别为；素填土、淤泥质粘土、粘土、中粗砂、卵石土、粉质粘土、强风化泥岩、中风化泥岩、微风化泥岩、强风化砂质泥岩、中风化砂质泥岩、微风化砂质泥岩。不良地质问题主要为软弱土层的存在，砂土的液化、土洞的存在，局部钻孔发现溶洞。特殊性岩土为人工填土、软土层。场地及地质情况较为复杂，场地等级为一级（复杂场地），场地等级为二级（中等复杂地基）。
经过对地基情况的具体分析，本工程可采用预应力管桩（PHC）及冲孔灌注桩基础。预应力管桩有造价低、施工速度快、验收较简单等优点，但本工程的地质条件存在以下不利情况：管桩穿越卵石土层难度较大，可能会导致断桩；强风化岩面较浅，上软下硬，管桩施工易出现桩位偏差；软弱土层对管桩桩侧产生较大的负摩阻力，且桩长较短，对承载力及沉降计算影响较大。冲孔灌注桩对上述管桩不利地质条件适应性较强，但施工速度较慢，成本高，验收相对较复杂且施工管理要求较严。根据过往工程的经验，通过优化设计，加以试验验证，加强施工质量控制，采用预应力管桩基础是可行的。
经过对各种情况的比较分析，本工程采用预应力管桩（PHC）基础，以强风化岩作为基桩持力层，桩型采用D600(AB型)，单桩竖向承载力特征值取2500kN。基于场地复杂程度及基础安全的考虑，在设计阶段，从设计、施工及试验方面通盘考虑，通过不同措施确保基础的安全。
[1]设计方面：考虑到预应力管桩穿越软弱土层，且部分在溶岩面上施工，故桩壁采用130mm厚，设计桩长约8.5~28.5m。预应力管桩采用C型桩尖，有利于基桩穿越卵石土层，并严格控制施打速度，避免基桩进入强风化岩时因上软下硬问题产生桩身偏位及断桩。因本场地尚未固结的素填土及淤泥质粘土厚度离散性较大，基桩持力层厚度及埋深差异较大，基桩存在差异沉降问题，故在承台设计时，将塔楼投影范围设置为整体大承台，纯地下室部分采用独立桩基承台，塔楼与纯地下室之间设置800mm宽的沉降后浇带，沉降后浇带明确为塔楼封顶后方可进行封闭施工。塔楼部分整体大承台厚度取为1400~1600mm（按冲切计算1000mm已足够），加强预应力管桩基础的整体刚度，尽量减少基桩的差异沉降，加大基础安全储备。
[2]施工方面：考虑到表层软弱土层的存在，为减小打桩过程对已施工的基桩产生的挤压作用，施工时打桩顺序严格要求为中间向四周对称施打。因本项目基底大部分标高与设计基坑标高持平，无须进行基坑开挖，故不存在打桩与开挖先后顺序或者是基坑开挖时对已施打基桩产生挤压的问题，但考虑到地表土较软，故要求在机械行走的位置填埋300mm厚的碎石，减小机械对场地表面土体的挤压作用。在钻孔A-ZK5、6、8、10、13、22等存在较厚（9.8~13.5m）流塑状淤泥质粘土的区域，特别的设置了地面防挤沟，沟上宽1000mm、下宽500mm，防挤沟深入至地下水位处，沟中回填松散沙石，尽量减少打桩过程对流塑状淤泥质粘土的挤压作用。
[3]试验方面：对于勘察发现溶洞区域（局部存在），进行施工勘察，施工超前钻布置如图3所示，特别注意了溶洞坡顶岩层厚度及施工质量对基桩承载力的影响，且选择最不利的钻孔位置进行预应力管桩试桩，通过试桩确定基桩承载力，如试桩发现管桩的单桩承载力不能满足设计要求，则选择冲孔灌注桩。当溶洞为大溶洞时，则只能采用冲孔桩基础，不需要试预应力管桩。根据施工勘察超前钻结果，本工程发现溶洞钻孔区域加钻显示，溶洞均为小溶洞，采用预应力管桩基础是适用的。通过单桩竖向抗压静载试验，除桩号SZH-4单桩竖向承载力特征值为1960Kn外，其余基桩竖向承载力均能满足设计要求。故除在SZH4处设置冲孔灌注桩外，其余均采用预应力管桩基础。由单桩竖向抗压静载试验提供的 Q-S曲线（图4），可以算出本工程地基的基床系数并算得基桩的沉降量大概在8.46mm，满足相关规范要求，说明本工程采用预应力管桩基础是合适的。
4.总结
1，对于高宽比较大的住宅结构，应考虑经济因素。减少结构端部转角窗的设置，加强结构端部的刚度，可有效减小结构的扭转效应、层间位移及减少土建工程造价。
2，在软土地区，住宅结构宜采用钻（冲）孔灌注桩基础，当考虑工程进度及报审程序等因素的情况下，通过优化设计，多方试验验证，严格控制施工质量，也可以采用预应力管桩基础。本项目组团一基桩施工及检测已完成，施工质量及检测结果表明基桩情况良好。在基础安全的前提下，本项目采用预应力管桩（PHC）基础方案缩短了建设工期，创造的经济效益明显。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2010中国建筑工业出版社2010
[2]《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T15-22-2008 中国建筑工业出版社 2008
[3] 广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）
补充规定DBJ/T15-46-2005 中国建筑工业出版社2005
[4]《建筑抗震设计規范》GB50011－2010中国建筑工业出版社2010
[5]《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011中国建筑工业出版社2011
[6]《岩土工程勘察规范》GB 50021—2001中国建筑工业出版社2001
关键词：结构设计;基础形式
Abstract: The project for the shear wall structure of high-rise residential. From the point of conception design, structural layout reasonable, comparison of two kinds of basic form, form the basis of appropriate choice.
Keywords: structural design; foundation form
中图分类号:TB482.2 文献标识码：A文章编号：
1.工程概况
本项目场地位于广东省鹤山市沙坪古劳镇，主要为住宅建筑、局部为商业建筑。地面以上为单体塔楼，地上建筑层数为23~32层，地下1层。地面以上建筑物总高度为72.40~99.40m，基础埋置深度为7m，除裙房采用框架结构外其余采用剪力墙结构。
工程的设计基准期为50年，安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，基本地震加速度为0.05g。抗震设防类别为丙类，设计地震分组为第一组。场地土类型为中软土。场地类别为二类。基本风压为0.55 kPa。
2.结构布置及分析
本工程建筑塔楼高度接近100m，采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构。由于建筑功能及平面布置的要求，大部分建筑塔楼平面为狭长矩形状，如图1所示。建筑平面的限制使得结构的高宽比及长宽较大，高宽比为6.5~9.9，长宽比为4.1~6.5，特别是高宽比超出《高层建筑混凝土结构技术规程》相关条文规定。经过初步分析及上机计算，本工程对风荷载比较敏感，结构位移由风荷载作用下Y向的层间位移控制。为此，在结构两端设置了较长的Y向剪力墙，并在剪力墙端部设置端柱，剪力墙之间采用高连梁连接，提高结构在Y向的刚度及结构整体的抗扭刚度，减小结构在此方向的层间位移。本结构平面为狭长结构，两个楼梯均偏置，抗扭刚度较弱，为减小扭转效应及扭转作用下产生的附加层间位移，减少工程造价，故与建筑专业协调，取消了结构角部的转角窗，设置多肢墙，增强结构抗扭刚度。通过是否设置转角窗进行结构计算及经济性对比，取消设置转角窗后，结构端部剪力墙长度及厚度可明显减小，并且对减少土建工程造价效果明显。其中B11栋塔楼有无设置转角窗结构方案经济性指标比较详表1。
本工程采用SATWE进行结构整体计算， B11栋结构周期为3.1、2.7、2.1s， 表1有无设置转角窗结构方案经济性指标比较
扭转周期比为0.68，结构在风荷载作用下Y向层间位移角最大值为1/1002，在规定水平力作用下的最大位移比为1.17，均能满足相关规范要求。根据广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规定DBJ/T15－46－2005相关条文，对于建筑高度小于150m剪力墙结构，当弯曲变形的影响明显时，某层层间有害位移小于层间位移的50%，该层层间位移角限制可放松至1/800。Y 方向风荷载作用下， B11栋层间位移角最大值位于19层，有害位移比仅为0.3%。考虑到广东省沿海地区常遭受台风影响，所以 B11栋塔楼层间位移最大值控制在1/1002是合适的。
3.地基与基础
本项目场地位于鹤山市古劳镇。根据勘察报告，工程场地属于冲积平原地貌单元，勘察范围内各土层分别为；素填土、淤泥质粘土、粘土、中粗砂、卵石土、粉质粘土、强风化泥岩、中风化泥岩、微风化泥岩、强风化砂质泥岩、中风化砂质泥岩、微风化砂质泥岩。不良地质问题主要为软弱土层的存在，砂土的液化、土洞的存在，局部钻孔发现溶洞。特殊性岩土为人工填土、软土层。场地及地质情况较为复杂，场地等级为一级（复杂场地），场地等级为二级（中等复杂地基）。
经过对地基情况的具体分析，本工程可采用预应力管桩（PHC）及冲孔灌注桩基础。预应力管桩有造价低、施工速度快、验收较简单等优点，但本工程的地质条件存在以下不利情况：管桩穿越卵石土层难度较大，可能会导致断桩；强风化岩面较浅，上软下硬，管桩施工易出现桩位偏差；软弱土层对管桩桩侧产生较大的负摩阻力，且桩长较短，对承载力及沉降计算影响较大。冲孔灌注桩对上述管桩不利地质条件适应性较强，但施工速度较慢，成本高，验收相对较复杂且施工管理要求较严。根据过往工程的经验，通过优化设计，加以试验验证，加强施工质量控制，采用预应力管桩基础是可行的。
经过对各种情况的比较分析，本工程采用预应力管桩（PHC）基础，以强风化岩作为基桩持力层，桩型采用D600(AB型)，单桩竖向承载力特征值取2500kN。基于场地复杂程度及基础安全的考虑，在设计阶段，从设计、施工及试验方面通盘考虑，通过不同措施确保基础的安全。
[1]设计方面：考虑到预应力管桩穿越软弱土层，且部分在溶岩面上施工，故桩壁采用130mm厚，设计桩长约8.5~28.5m。预应力管桩采用C型桩尖，有利于基桩穿越卵石土层，并严格控制施打速度，避免基桩进入强风化岩时因上软下硬问题产生桩身偏位及断桩。因本场地尚未固结的素填土及淤泥质粘土厚度离散性较大，基桩持力层厚度及埋深差异较大，基桩存在差异沉降问题，故在承台设计时，将塔楼投影范围设置为整体大承台，纯地下室部分采用独立桩基承台，塔楼与纯地下室之间设置800mm宽的沉降后浇带，沉降后浇带明确为塔楼封顶后方可进行封闭施工。塔楼部分整体大承台厚度取为1400~1600mm（按冲切计算1000mm已足够），加强预应力管桩基础的整体刚度，尽量减少基桩的差异沉降，加大基础安全储备。
[2]施工方面：考虑到表层软弱土层的存在，为减小打桩过程对已施工的基桩产生的挤压作用，施工时打桩顺序严格要求为中间向四周对称施打。因本项目基底大部分标高与设计基坑标高持平，无须进行基坑开挖，故不存在打桩与开挖先后顺序或者是基坑开挖时对已施打基桩产生挤压的问题，但考虑到地表土较软，故要求在机械行走的位置填埋300mm厚的碎石，减小机械对场地表面土体的挤压作用。在钻孔A-ZK5、6、8、10、13、22等存在较厚（9.8~13.5m）流塑状淤泥质粘土的区域，特别的设置了地面防挤沟，沟上宽1000mm、下宽500mm，防挤沟深入至地下水位处，沟中回填松散沙石，尽量减少打桩过程对流塑状淤泥质粘土的挤压作用。
[3]试验方面：对于勘察发现溶洞区域（局部存在），进行施工勘察，施工超前钻布置如图3所示，特别注意了溶洞坡顶岩层厚度及施工质量对基桩承载力的影响，且选择最不利的钻孔位置进行预应力管桩试桩，通过试桩确定基桩承载力，如试桩发现管桩的单桩承载力不能满足设计要求，则选择冲孔灌注桩。当溶洞为大溶洞时，则只能采用冲孔桩基础，不需要试预应力管桩。根据施工勘察超前钻结果，本工程发现溶洞钻孔区域加钻显示，溶洞均为小溶洞，采用预应力管桩基础是适用的。通过单桩竖向抗压静载试验，除桩号SZH-4单桩竖向承载力特征值为1960Kn外，其余基桩竖向承载力均能满足设计要求。故除在SZH4处设置冲孔灌注桩外，其余均采用预应力管桩基础。由单桩竖向抗压静载试验提供的 Q-S曲线（图4），可以算出本工程地基的基床系数并算得基桩的沉降量大概在8.46mm，满足相关规范要求，说明本工程采用预应力管桩基础是合适的。
4.总结
1，对于高宽比较大的住宅结构，应考虑经济因素。减少结构端部转角窗的设置，加强结构端部的刚度，可有效减小结构的扭转效应、层间位移及减少土建工程造价。
2，在软土地区，住宅结构宜采用钻（冲）孔灌注桩基础，当考虑工程进度及报审程序等因素的情况下，通过优化设计，多方试验验证，严格控制施工质量，也可以采用预应力管桩基础。本项目组团一基桩施工及检测已完成，施工质量及检测结果表明基桩情况良好。在基础安全的前提下，本项目采用预应力管桩（PHC）基础方案缩短了建设工期，创造的经济效益明显。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2010中国建筑工业出版社2010
[2]《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T15-22-2008 中国建筑工业出版社 2008
[3] 广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）
补充规定DBJ/T15-46-2005 中国建筑工业出版社2005
[4]《建筑抗震设计規范》GB50011－2010中国建筑工业出版社2010
[5]《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011中国建筑工业出版社2011
[6]《岩土工程勘察规范》GB 50021—2001中国建筑工业出版社2001