浅析坡地建筑大底盘多塔体系及基础埋深的结构设计

发表时间:2020/5/22   来源:《城镇建设》2020年第7期   作者:蒋胜远
[导读] 本地块总用地面积 73026.97 ㎡,

        [摘 要] 本文主要结合湘中地区坡地建筑的特点,所在场地内东西向将近 30 米高差,属于典型坡地建筑,地形导致地下室西侧
大部分开敞。针对多塔和单塔的结构体系以及基础埋深的分析,论证多塔不作为超限项的合理性,同时也论证本工程的
基础埋深按照 1/30 取值的合理性,通过论证控制结构设计合理性、经济性,其设计方法和思路可为类似工程提供参考。
        [关键词] 坡地;大底盘;单塔;多塔;基础埋深
Abstract: The east-west direction of the project is nearly 30 meters high, belonging to the slope construction, and the west
side of the basement is open. This paper mainly combines the characteristics of the slope construction in Zhangzhou, through
the analysis of the multi-tower and single tower and the analysis of the foundation depth, demonstrates the rationality of the
multi-tower not as a limit, and demonstrates the foundation depth of the project according to 1 The rationality of the /30
value, its design methods and ideas can be used as a reference for similar projects.
Keywords: Sloping land; large chassis; single tower; multi-tower; foundation buried depth
        由于地块东西方向高差接近30m,西侧地下
室开敞,南北侧放坡,东侧全覆土,为了解决东西
方向的高差,地块采用2.5%的找坡,且西侧局部采
用两层地下室,地块中间局部采用结构放阶等措施,
使地块的坡度较为平缓。鉴于此地形特点,上部塔
楼的嵌固端须设置在基础顶面。按照规范要求对于
基础埋深的取值,将会导致此埋深过大,且会出现超
大深基坑。因此本文结合该项目的特点,分析单体结构
基础埋深的合理性;同时也将对上部塔楼是否需按多塔
计入超限审查项进行详细的比较分析。
43062419830607461X43062419830607461

 
 
2
基础埋深分析
表2-1 计算模型及主要假定
选取 1#楼作为典型塔楼,剖面图如上图 2-1所
 
地震


示,西北侧地下室全开敞,从东到西按照一定的坡
度逐级放坡,东侧全覆土。根据现场地形,1#楼周
边覆土情况对于计算较为不利,除了详细分析基础
埋深的取值问题,同时需考虑地下室左侧开敞及坡地
地形的不利影响。
影响
系数
0.04

模型  小震,考虑
不考虑地下室
侧向作用,不考
虑地下室外墙
不考虑地下室
侧向作用,不考
虑地下室外墙
不考虑地下室
侧向作用,不考
虑地下室外墙
不考虑地下室
侧向作用
0.30
1
风荷载
        主楼基础采用筏板基础,纯地下室采用独立基础,
持力层为中风化砂岩,地基承载力的特征值为500Kp。
对天然地基的基础埋置深度不应作硬性规定,而
应根据各种实际情况来具体分析[6]。根据场地情
况,选择较为不利的1#楼进行分析,从1#楼的两
侧剖面图可以看出,1#楼一侧全开敞,为了分析
结构的整体稳定性,采用YJK1.9.3.1 软件(结构
模型如图 2-2),分别计算基础在小震、中震及大震
下的整体抗倾覆和基础零应力情况。选取的计算高
度包括两层地下室,且不考虑地下室和外墙的侧向
作用,模型假定如表 2-1 所示。筏板厚度为1.4m,
从室外地面起算,基础埋深为3.8m,为结构总高度
的1/30。

3
模型   大震,不考
4
虑风荷载
表 2-2 模型 1 结构抗倾覆比值
抗倾覆力矩 Mr  倾覆力矩Mov
工况
Mr/Mov
X 向风   3.652E+006
Y 向风   3.471E+006
X 地震   3.543E+006
Y 地震   3.367E+006
1.998E+005
2.082E+005
1.421E+005
1.469E+005
表 2-3 模型 2 结构抗倾覆比值

通过对最不利工况下的小震、中震、大震分析
结果,在不考虑地下室作用时,结构抗倾覆力矩与
1
 

倾覆力矩的比值为3.27~24.94,均大于1.0,结构抗
采用框架结构体系。上部塔楼主要剪力墙尺寸为
倾覆满足规范要求。通过对基础的零应力区计算分析, 200mm~300mm,梁截面为 200x400~200x550,板  厚 为
在小震和中震作用下均未出现零应力区,在大震作

用下,仅西侧出现零应力区,且为1%,建筑高宽比均
不大于4,小于规范要求的15%。
100 mm~150 mm,竖向构件混凝土等级为 C25~C50,
梁板混凝土等级为 C25。
地下室顶板以上均匀分布多个塔楼,地下室形
成大底盘。由于本项目地下室一侧开敞且局部放坡,
顶板不能作为结构嵌固端,因此,嵌固端下移至基础顶。
采用YJK1.9.3.1计算软件,分别选取了3#和13#的
组合塔楼以及3#右进行计算分析,模型如下图
3-1~2所示:
图2-3 1#楼计算剖面图
为了分析结构的抗滑移整体稳定性,根据结构
的整体计算可知底层剪重比V/P=0.8%,地震作用下
基底受到的水平力为V,基底产生的静摩阻力为μP,
岩石与混凝土之间的摩擦系数μ=0.3;μP=
0.3*125v=37.5V>V,抗滑移也能满足要求,且有
37.5倍的安全系数。同时由于本项目地震荷载与风
荷载较为接近,根据此推算,本项目在水平荷载作
用下,结构整体抗滑移稳定性是满足规范要求的。
同时通过对上图分析结果,塔楼在小震和中震
作用下,结构外围墙肢(示意图中A处)基本未出现
整片墙肢的受拉,在大震作用下,结构外围墙肢(示
意图中A处)个别墙肢出现拉力,考虑连梁对各墙肢
的连接作用,可以按联肢墙考虑,将各墙肢的轴
力求和,得出结构外围墙肢(示意图中A处)也均为
受压。因此,结构在小震、中震和大震作用下对筏
板基础均未形成拉应力,基础均未出现零应力区。现
有基础埋深满足设计要求,计算结果安全可靠。因此,
虽规范建议基础埋深按照1/15H取值,但考虑到规
范对于基础埋深的取值主要是为了满足结构的整体稳
定性。分析本项目的特点,基础埋深虽
然小于规范的建议值,但整体稳定在各种工况下仍然
是安全的,且稳定系数较高,基础埋置深度为0也
是安全的,考虑到实际项目中的不可控因素,根据
专家的建议,基础埋深按照1/30H取值。
图 3-1 3#右结构平面模型
提取了层间位移角、层剪力和倾覆弯矩如下图示:
图3-3 X和Y地震作用下层间位移角
 
单塔和多塔计算分析
针对建筑的平面特点和使用功能,本工程上部
塔楼主要抗侧力体系为剪力墙结构体系,纯地下室
 



 
从上述图表可以得出,3#右单塔模型的层地震
剪力、层地震弯矩以及层间位移角均能包络多塔模
型中相应的层地震剪力、层地震弯矩及层间位移角,
本结构按单塔计算模型设计是安全可靠的,可以不
将多塔计入超限项,但设计时应包络多塔的设计结
果。
本工程设计过程中多次与审图公司讨
论分析,并召集专家进行了评审论证,经过与会
专家的分析和讨论,一致认为本工程的设计是安全可靠
的,并于2019年5月通过了专家组的专项论证
审查。
图3-4 X和Y地震作用下层剪力
4
结论
本项目为坡地建筑,且地下室一侧开敞。
针对建筑的平面特点和使用功能,采用剪力墙结构
体系。通过选取典型塔楼,对单塔和多塔的计算
以及塔楼基础埋深的计算分析,结果表明,采用目
前的基础埋深取值,结构具有较大的可靠性,满足
结构安全性的要求,同时多塔可不计入超限,但设
计时应考虑多塔的影响。
图3-5 X和Y地震作用下倾覆弯矩
参 考 文 献
[1].GB 50007-2011. 建筑地基基础设计规范[S]. 2011
[2].土力学及基础工程[M]. 地震出版社, 丁金粟等编著,
1992
提取了层间位移角、层剪力、倾覆弯矩以及周期进
行比较,3#右单元单塔、多塔对比结果如下表:
表 3-1 层剪力、倾覆弯矩 3#右单元单塔、多塔对比结果
[3].钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程[M]. 中国建
筑工业出版社, 中国建筑科学研究院主编, 1991
[4].基础工程学[M]. 中国建筑工业出版社, 陈仲颐,叶书
麟主编, 1990
 
[5] .土力学[M]. 地质出版社, 杨英华主编, 1987
[6]. 地震作用下高层建筑箱(筏)基础埋深的探讨[J]. 韩
小雷,季静,李立荣. 华南理工大学学报(自然科学版).
2000(09)
 
 
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