高层埋深建筑设计论文

1概述

本次设计的安徽省柏星置业有限公司柏星丽景广场Z08#楼为18层高层住宅，主体结构为框架剪力墙结构，基础为钢筋混凝土筏板基础；抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，地震加速度为0.05；主体屋面板顶标高为49.700m，该楼西面、南面、东面、及部分北面室外地坪标高为-3.150m。北面左侧部分室外地坪标高为-0.150m，即四周基础埋深不一致，高差为3.0m，局部总平面示意图如图1所示。该工程基础埋深最高处埋深5.05m，最低处基础埋深2.05m，即有效埋深2.05m，按照《高规》第12.1.81条之要求，基础埋深取（49.700m+3.150m）/15=3.52m，根据该场地地质报告及项目总平面图，场地中等风化岩石外露，如按照规范要求的1/15房屋高度确定基础埋深，将会给施工带来极大的困难，建设成本也会提高。

2设计思路

2.1地基承载力验算

根据该工程地质报告，基础持力层为层③中等风化石灰岩，岩石埋藏深度浅、强度高、工程性质良好，地基承载力特征值fak=3000kPa，计算结果显示的基础底板下基底平均压力值（含基础自质量）为pk=279kPa，即pk＜fak，地基承载力满足设计要求。

2.2结构的抗倾覆验算

根据PKPM2010版系列结构软件satwe计算结果，结构整体抗倾覆验算数据如表1所示。表1Z08#楼结构整体抗倾覆数据依据以上计算结果及《高规》第12.1.7条之条文解释，该工程结构的抗倾覆能力具有足够的安全储备，不需再验算结构的整体倾覆。

2.3结构的抗滑移验算

高层建筑在承受地震作用、风荷载或其他水平荷载时，筏形基础的抗滑移稳定性应符合下式的要求

1Z08：#楼局部总平面示意图抗倾覆力矩倾覆力矩比值零应力MrMovMr/Mov区/%X向风荷载1318648.136019.336.610Y向风荷载620252.955291.011.220X向地震Y向地震1279152.0601675.125794.525794.549.5923.3300建设工程能源技术与管理EnergyTechnologyandManagement2014年第39卷第6期146Vol.39No.62014年12月Dec.,2014KsQ≤F1+F2+（Ep-Ea）L式中：Ks为抗滑移稳定性安全系数，取1.3；Q为作用在基础顶面的风荷载、水平地震作用或其他水平荷载，kN；F1为基底摩擦力合力，kN；F2为平行于剪力方向的侧壁摩擦力合力，该工程忽略不计；Ea、Ep分别为垂直于剪力方向的地下结构外墙面单位长度上主动土压力、被动土压力，kN/m；L为垂直于剪力方向的基础边长，m。

2.3.1基础顶面处的风荷载、水平地震作用力根据该工程基础四周嵌固条件，最不利抗滑移方向为Y向，依据结构软件satwe计算结果得出，作用在基础顶面Y向的风荷载、水平地震作用总合力Q=2050.94kN

2.3.2基础底面摩擦力合力F1计算基础底面摩擦力合力计算公式为：F1=μ（F′k+Gk）式中：μ为基底与岩石地基的摩擦系数，本工程取0.40；F′k为上部结构恒载传至基础顶面的竖向力，根据PKPM2010版系列结构软件satwe计算结果为76032.97kN；Gk为基础自重及基础上土重之和，其值为22370.80kN。经计算F1=39361.50kN2.3.3结构两侧主动土压力、被动土压力计算垂直于剪力方向的地下结构外墙面单位长度上主动土压力Ea、被动土压力、Ep计算式分别为：Ea=１２φaγh2kaEp=γh2kp式中：φa为主动土压力增大系数，该工程取1.0；γ为填土的重度，该工程取18.0；h为挡土结构的高度，该工程为5.05m；ka为主动土压力系数，该工程取0.2；kp为被动土压力系数，该工程取5.0。经计算，Ea=45.9kN/mEp=45.0kN/m

2.3.4该工程的抗滑合力该工程抗滑合力为：F1+F2+（Ep-Ea）L=39361.50+0+（45.0-45.9）×28.5=39335.85（kN）

2.3.5该工程的抗滑移验算该工程的抗滑移验算式为：KS=F1+F2+（Ep-Ea）LQ经计算，KS=19.1即KS＞1.3依据以上计算结果，该工程基础的抗滑移稳定性验算满足《高层建筑筏型与箱型基础技术规程》（JGJ6-2011）第5.5.1条之规定。

2.4本工程所采取的抗滑移措施

该工程采用1000mm厚钢筋混凝土筏板基础，设计在满足承载力、稳定性要求的前提下，采用了一种抗滑移基础，是在筏板基础底面东西两侧及南侧各设置一道抗滑趾，抗滑趾的长度方向与基顶水平推力的方向垂直，如图2所示。抗滑趾的宽度和高度是通过计算确定的，其值应能满足抵抗与基底交接面处的抗剪切及抗弯能力；抗滑趾长度与基础底面宽度H同向且等值。通过在基础底面增设抗滑趾，能有效增加基础的抗滑移能力，从而保证岩石地基上高层建筑筏板基础抗滑移的稳定性。图2Z08#楼基础埋置剖面图

3结论

综合上述各验算结果，岩石地基上的高层建筑基础埋深设计虽然在《高规》第12.1.8条给予了适当放松，但是高层建筑由于质心高、荷载重，基础设计在满足地基承载力的前提下还必须满足在承受地震作用、风荷载或其他水平荷载作用下的基础抗滑移、抗倾覆验算，同时在建筑物四周地坪标高不同时，基础埋深起算面应按室外最低的地坪起计，并应兼顾计算高侧土压力作用对地基整体稳定性的影响。