洛阳新区龙跃小区结构设计

洛阳新区龙跃小区结构设计

任秋红

中机十院国际工程有限公司河南洛阳471023

摘要：本工程由12座高层建筑及围合在中间的纯地下车库组成，介绍了基础设计中为减少差异沉降、节约地基处理成本采取的主要措施和结构方案优化设计方面所做的计算分析、比较，可为同类工程设计提供参考。

关键词：地基处理;差异沉降；后浇带

1、工程概况

龙跃小区为洛阳市的一处安置小区，位于洛河以南的洛阳新区，抗震设防烈度为7度，近震，Ⅱ类场地土。本工程由12座高层建筑及围合在中间的纯地下车库组成,建筑面积近31万m2，12座高层建筑层数均为26层，建筑高度为75.40米，12座高层在外围除大门及消防车道外，均设有商业相连，商业均为2层。12座高层建筑地上均为住宅，层高为2.9米，商业地上每层层高均为4.5米。各建筑均有一层地下室，中间的地下车库为一层纯地下室，纯地下车库上有覆土1.6米，地下车库与各建筑地下室相通并连为整体,基底埋深6.00~6.50米。主楼采用钢筋混凝土剪力墙结构，商业裙房采用框架结构，各主楼与商业在层数及结构形式上相差较大，故在地面以上均设防震缝分开。工程于2016年投入使用并得到洛阳市洛南新区村民拆迁安置居住区工程建设指挥部好评。

2、地基基础

从整体结构设计考虑，本安置区的地下结构（包括纯地下车库）连成整体，既有利于建筑使用，又有利于12座高层建筑在地面以下有可靠的侧向约束，因此整个地下部分未设沉降缝。由于各高层建筑与商业、地下车库的基底附加压力相差较大，所以减少差异沉降并将其控制在设计要求范围内，是整个工程基础设计的关键。设计中根据结构荷载分布及地基情况对各建筑进行了沉降计算分析，根据分析结果，针对不同建筑形式采取不同的地基和基础方案。

根据工程的岩土勘察报告，建筑场地土层分布及主要物理参数见下表1。

基底持力层为第⑤层土，但第⑤层土中夹杂承载力较低的亚层，若12座高层采用天然地基上的浅基础方案时，基底处均有持力层修正后的承载力特征值小于基底平均压力的情况，不能满足上部结构荷载的要求，因此地质报告建议，高层住宅楼采用砂石垫层换填法对地基进行处理，即挖除基底之下、⑤层之上的全部③与④层以及基底处不满足设计要求的第⑤层中的软弱夹层，然后用砂石垫层分层碾压至基底标高。根据地质报告各勘探孔点计算及地质报告建议，彻底清除第⑤层中的软弱夹层，高层基底的砂石换填厚度为2.60~3.20米，若这样执行下去，砂石换填量大，造价高，通过结构计算并与勘察部门沟通，砂石换填厚度整体先按1.5米，全部挖除换填底标高以上的所有土层后，然后对其下土层进行动力触探，触探深度为换填底标高以下3.5m，且触探进入第⑥层土的厚度不小于500mm，触探深度范围内的第⑤层中的软弱夹层，局部进行挖除换填，局部挖除范围较小时，用C15素混凝土换填至换填底标高，范围较大时用级配砂石换填至换填底标高。砂石采用级配良好的天然砂石或人工级配砂石均可，级配配比为5:2：3，即卵石5：圆砾2：中粗砂3，采用局部换填的方式处理地基，既满足了结构上部荷载的要求，又取得了较好的经济效益。地下车库、2层商业部分，根据地质报告建议，为了设计计算方便与施工均具可操作性，并节约工程造价，持力层统一按⑤3层中砂的承载力特征值取值设计独立基础大小，当遇到⑤4层时，应挖除此层，采用调节柱长的的方法进行处理，基础采用天然地基上的独立基础方案。工程的沉降监测2014年10月至2017年3月，从沉降观测结果可以看出，各楼的沉降主要发生在建筑结构施工期间，进入装修后，沉降量变小，特别是最后几次的沉降变化完全满足△S≤1mm/100d，并且各点的差异沉降较小，趋于稳定。车库及商业周边受高层建筑的影响，沉降实际值大于计算值。

各高层建筑基础采用平板式筏基，土方量少，施工速度快。纯地下车库、商业部分采用独立基础+防水板，既有利于减少差异沉降同时也节省造价。基础底板混凝土强度等级均为C35。12座高层筏基底板厚度均为1.3米，采用JCCAD程序进行计算，分别按照弹性地基梁（考虑上部刚度影响）和倒楼盖法对基础底板进行核算，底板上部钢筋按计算全部拉通，底板下部除墙下弯矩较大的部位附加钢筋外，尚有1/2~1/3贯通，其配筋率不小于0.15%；纯车库及商业地基承载力特征值faK=150kPa,中柱基础的平面尺寸为4.2x4.2,高0.8米，防水板厚度为300mm。纯车库及商业部分需进行抗浮稳定计算，车库应考虑永久抗浮设防，勘察报告建议地下水对地下车库底板产生的浮力为34KN/m2,经计算，结构自重及覆土重平均为45KN/m2，车库基础计算抗浮满足要求。

施工阶段在各高层与地下车库、商业之间均设置了后浇带，后浇带混凝土根据实际观测沉降值在相互之间后期沉降差满足设计要求时进行浇筑。

3、结构选型、计算及分析

本工程为安置小区，工程指挥部在经济性、安置村民在建筑效果及使用功能等方面都提出了较高的要求，整个结构方案是经过大量计算分析和多方案的比较、优化而确定的，下面以车库顶板为例说明结构问题及处理方案。

纯地下车库仅有一层，层高为3.9米，主要柱网8.4mX8.4m,其顶板上有1.6m覆土。车库楼盖计算比较了无梁楼盖、井字梁板楼盖和框架梁预应力大板楼盖三种方案。无梁楼盖满足建筑层高的使用要求，施工模板简单，但结构自重较大，板厚需400mm，柱帽尺寸计算较大，混凝土折算厚度为480mm/m2,设备专业在板上开通风竖井的尺寸及位置对受力很不利，在边缘部位有一些不规则柱网也比较难处理。井字梁板楼盖板厚250mm,混凝土折算厚度为410mm/m2,，楼盖结构刚度好，结构自重较轻。混凝土预应力大板楼盖板厚300mm,混凝土折算厚度为415mm/m2,此方案须对楼盖板施加预应力提高板的刚度和抗裂度，以预防板产生裂缝，楼盖结构刚度好，模板施工简单，但需增加预应力的费用。综合考虑后采用井字梁板楼盖。

采用SATWE软件对所有建筑进行整体计算分析，所有结构计算嵌固端为±0.00板面，经计算各建筑±0.00板面上下上下侧向刚度比<0.5，满足规范要求。

4、构造措施

各栋住宅楼均有大户型，住宅的开间及进深有些在6米左右，使用上又要求房间内不能有梁，而且出现许多不规则楼板，为了保证结构安全和建筑使用功能，计算方面在满足荷载承载力要求的同时，对大跨度板的刚度和裂缝进行严格控制；在构造方面，对跨度大于4.5米的楼板在板面设置Φ8@150的双向钢筋网并与板上部受力钢筋搭接1.2La。对异形板阳角部位加设放射状负筋，同时适当加强阳角周围楼板负筋的配筋量。

12栋高层住宅建筑为了有利于厨房、卫生间采光通风，每个单元建筑物南面中部位置开设1.6mX6.5m的凹槽，凹槽北部对应位置有楼梯间和电梯间，楼电梯间、凹槽处无楼板而使楼面产生较大的削弱。为了保证结构安全和满足建筑使用功能，将楼电梯间周边的剩余楼板加厚，楼板厚度由100mm加厚为120mm，配筋为双层双向Φ8@150；在凹槽部位的最外端，设置尺寸为1.6mX2.0m的拉板，拉板板厚为120mm，配筋为双层双向Φ8@150，并在模型计算输入时有所体现，每层均匀设置。

住宅地下室与纯地下车库相邻的外墙是设备管线比较密集的地方，经过与设备专业协商，主要管线在门洞位置穿过。在满足结构连梁高度及整体刚度的前提下，将门洞上方的所有连梁抬高，建筑门洞上方设置过梁，这样过梁与连梁之间留出一段空间以便于设备管线穿过，少数不能从门洞上方穿过的管线则在墙上预留洞，这样处理既避免了专业间的矛盾，又大大简化了工作量。

参考文献

[1]《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)

[2]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)

[3]《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)

[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)