高层建筑结构基础设计

 一、一般规定

1、高层建筑的基础设计,应综合考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求,确保建筑物不致发生过量沉降或倾斜,满足建筑物正常使用要求。还应注意与相邻建筑的相互影响,了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高,确保施工安全。

2、在地震区,高层建筑宜避开对抗震不利的地段;当条件不允许避开不利地段时,应采取可靠措施,使建筑物在地震时不致由于地基失稳而破坏,或者产生过量下沉或倾斜。

3、基础设计应根据上部结构和地质状况进行,宜考虑地基、基础与上部结构相互作用的影响。需要降低地下水位的,应在施工时采取有效措施,避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等正常使用和安全。同时还应注意降水的时间要求,以免停止降水后,水位过早上升,使建筑物发生上浮等问题。

4、高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。宜采用筏形基础,必要时可采用箱形基础。当地质条件好、荷载较小,且能满足地基承载力和变形要求时,也可采用交叉梁基础或其他基础形式;当地基承载力或变形不能满足设计要求时,可采用桩基或复合地基。

5、在地基土比较均匀的条件下,箱形基础、及筏形基础的基础平面形心宜与上部结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时,偏心距e宜符合下式要求:

6、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面积的15%。计算时,质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。

7、基础应有一定的埋置深度。在确定埋置深度时,应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋置深度可从室外地坪算至基础底面,并宜符合下列要求:

1)天然地基或复合地基,可取房屋高度的1/15;

2)桩基础,可取房屋高度的1/18(桩长不计在内)。

 

   当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时,在满足地基承载力、稳定性要求及本规程第6条规定的前提下,基础埋深可不受本条第2两款的限制。当地基可能产生滑移时,应采取有效的抗滑移措施。

8、高层建筑的基础和与其相连的裙房的基础,可通过计算确定是否设置沉降缝。当设置沉降缝时,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。

9、高层建筑基础的混凝土强度等级不宜低于C30。当有防水要求时,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表1采用,且不应小于0.6MPa。必要时可设置架空排水层。

 

10、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缝,缝宽不宜小于800mm,且宜设置在柱距三等分的中间范围内。后浇缝处底板及外墙宜采用附加防水层;后浇缝混凝土宜在其两侧混凝土浇灌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、补偿收缩的混凝土。

11、有窗井的地下室,应在窗井内部设置分隔墙以减少窗井外墙的支撑长度,且窗井分隔墙宜与地下室内墙连通成整体。窗井内外墙体的混凝土强度等级应与主体结构相同。

12、筏形基础及箱形基础,当采用粉煤灰混凝土时,其设计强度等级的龄期宜为60天或90天。在满足设计要求的条件下,地下室内、外墙和柱子采用粉煤灰混凝土时,其设计强度等级的龄期也可采用相应的较长龄期。

二、筏形基础

1、筏形基础的平面尺寸应根据地基土的承载力、上部结构的布置及其荷载的分布等因素确定。

2、平板式筏基的板厚可根据受冲切承载力计算确定,板厚不宜小于400mm。冲切计算时,应考虑作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩所产生的附加剪力。

 当个别柱的冲切力较大而不能满足板的冲切承载力要求时,可将该柱下的筏板局部加厚或配置抗冲切钢筋。

3、当地基比较均匀、上部结构刚度较好、筏板的厚跨比不小于1/6、柱间距及柱荷载的变化不超过20%时,高层建筑的筏形基础可仅考虑局部弯曲作用,按倒楼盖法进行计算。当不符合上述条件时,宜按弹性地基板理论进行计算。

4、筏形基础的钢筋间距不应小于150mm,宜为200~300mm,受力钢筋直径不宜小于12mm。采用双向钢筋网片配置在板的顶面和底面。

5、梁板式筏基的肋梁宽度不宜过大,在满足设计剪力V不大于0.25βcfcbh0的条件下,当梁宽小于柱宽时,可将肋梁在柱边加腋以满足构造要求。墙柱的纵向钢筋要贯通基础梁而插入筏板中,并且应从梁上皮起满足锚固长度的要求。

6、梁板式筏基的梁高取值应包括底板厚度在内,梁高不宜小于平均柱距的1/6。应综合考虑荷载大小、柱距、地质条件等因素,经计算满足承载力的要求。

7、当满足地基承载力时,筏形基础的周边不宜向外有较大的伸挑扩大。当需要外挑时,有肋梁的筏基宜将梁一同挑出。周边有墙体的筏基,筏板可不外伸。

三、箱形基础

1、箱形基础的平面尺寸应根据地基土承载力和上部结构布置以及荷载大小等因素确定。外墙宜沿建筑物周边布置,内墙沿上部结构的柱网或剪力墙位置纵横均匀布置,墙体水平截面总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的1/10。对基础平面长宽比大于4的箱形基础,其纵墙水平截面面积不应小于箱基外墙外包尺寸水平投影面积的1/18。箱基的偏心距应符合本规程第12.1.5条的规定。

2、箱形基础的高度应满足结构的承载力和刚度要求,并根据建筑使用要求确定。一般不宜小于箱基长度的1/20,且不宜小于3m。此处箱基长度不计墙外悬挑板部分。

3、箱形基础的顶板、底板及墙体的厚度,应根据受力情况、整体刚度和防水要求确定。无人防设计要求的箱基,基础底板不应小于300mm,外墙厚度不应小于250mm,内墙的厚度不应小于200mm,顶板厚度不应小于200mm,可用合理的简化方法计算箱形基础的承载力。

4、与高层主楼相连的裙房基础若采用外挑箱基墙或外挑基础梁的方法,则外挑部分的基底应采取有效措施,使其具有适应差异沉降变形的能力。

5、墙体的门洞宜设在柱间居中部位,洞口上下过梁应进行承载力计算。

6、当地基压缩层深度范围内的土层在竖向和水平方向皆较均匀,且上部结构为平立面布置较规则的框架、剪力墙、框架-剪力墙结构时,箱形基础的顶、底板可仅考虑局部弯曲计算。计算时底板反力应扣除板的自重及其上面层和填土的自重,顶板荷载按实际考虑。整体弯曲的影响可在构造上加以考虑。箱形基础的顶板和底板钢筋配置除符合计算要求外,纵横方向支座钢筋尚应有1/3至1/2的钢筋连通,且连通钢筋的配筋率分别不小于0.15%(纵向)、0.10%(横向),跨中钢筋按实际需要的配筋全部连通。钢筋接头宜采用机械连接;采用搭接接头时,搭接长度应按受拉钢筋考虑。

7、箱形基础的顶板、底板及墙体均应采用双层双向配筋。墙体的竖向和水平钢筋直径均不应小于10mm,间距均不应大于200mm。除上部为剪力墙外,内、外墙的墙顶处宜配置两根直径不小于20mm的通长构造钢筋。

四、桩基础

1、桩基可采用钢筋混凝土预制桩、灌注桩或钢桩。桩基承台可选用:柱下单独承台、双向交叉梁、筏形承台、箱形承台。桩基选择和承台设计应根据上部结构类型、荷载大小、桩穿越的土层、桩端持力层土类、地下水位、施工条件和经验、制桩材料供应条件等因素综合考虑,做到技术先进、经济合理,确保工程质量。

2、桩的布置应符合下列要求:

1)等直径桩的中心距不应小于3倍桩横截面的边长或直径;扩底桩中心距不应小于扩底直径的1.5倍,且两个扩大头间的净距不宜小于1m;

2)布桩时,宜使各桩承台承载力合力点与相应竖向永久荷载合力作用点重合,并使桩基在水平力产生的力矩较大方向有较大的抵抗矩;

3)平板式桩筏基础,桩宜布置在柱下或墙下,必要时可满堂布置,核心筒下可适当加密布桩;梁板式桩筏基础,桩宜布置在基础梁下或柱下;桩箱基础,宜将桩布置在墙下。直径不小于800mm的大直径桩可采用一柱一桩,并宜设置双向连系梁连接各桩;

4)应选择较硬土层作为桩端持力层。桩径为d的桩端全截面进入持力层的深度,对于粘性土、粉土不宜小于2d;砂土不宜小于1.5d;碎石类土不宜小于1d。当存在软弱下卧层时,桩基以下硬持力层厚度不宜小于4d。

3、甲级设计等级的桩基础、建筑体型复杂或桩端以下存在软弱土层的乙级设计等级的桩基础、对沉降有严格要求的建筑的桩基础以及采用摩擦型桩的桩基础,应进行沉降计算。

 1)受较大水平作用或对水平变位要求严格的建筑桩基,应验算其水平变位。

 2|按正常使用极限状态验算桩基沉降时,荷载效应应采用准永久组合;验算桩基的横向变位、抗裂、裂缝宽度时,根据使用要求和裂缝控制等级分别采用荷载的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响。

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