多层商业楼基础方案优化设计

柏孝辉

摘    要：本文针对多层商业楼基础方案优化设计，结合工程实例，在简要分析原基础方案不足的基础上，分析了基础方案优化设计思路，并提出优化多层商业楼基础方案的要点。分析结果表明，结合地质条件和工程特性，选择合理的基础形式，并综合考虑基础等效底面宽度、做好沉降量观测等是提升多层商业楼基础方案优化的关键，值得高度重视。

关键词：多层商业楼;基础方案;基础埋深;沉降量观测

1  引言

在我国城市化进程不断推进的背景下，城市人口数量与日俱增，城市用地愈发紧张。在城市发展规划中，商业建筑在重中之重，多次商业建筑可有效节约土地面积，但会增加基础设计难度。而基础施工的稳定性和质量，直接决定了整个多层商业建筑的使用性能。基于此，开展多层商业楼基础方案优化设计研究就显得尤为必要。

2  工程概述

某多层商业楼，总占地面积21.5亩，拟建3栋商业楼，且结构都是五层框架结构，地下设有车库，总建筑面积为2.6万平方米。通过地质勘探表明，本多层商业楼的东北侧约20m处存在区域性压扭断裂，活动时间比较长，不属于全新世活动断裂，虽然带断裂带自身不会影响基础的稳定性，但场地岩性杂乱破碎，只有部分钻孔揭露有稳定的第⑤层中风化泥灰岩，埋设深度子在40m以下。在工程基础施工场地，广泛分布有第③系强风化岩质页岩，其厚度在5.5m～16.8m之间，为碎石土类，成分不均匀，遇水之后发生软化，承载力不足。

原基础方案存在的不足：原基础方案采用钻孔灌注桩进行施工，以第⑤层中风化泥岩作为持力层，施工单位以桩径800mm的钻孔灌注桩试桩，效果满足设计要求，在施工中钻孔灌注桩都发生了不同程度的塌孔问题，经过12才完成1根钻孔灌注桩施工，其混凝土的充盈度系数在2.1～2.6之间，从成孔原则、施工进度、工程量结算等方面来看，均不满足工程设计要求，只能停止施工，寻求新的解决办法。

3  多层商业楼基础方案优化设计

3.1  基础优化设计方案

为解决原基础施工方案中存在的不足，本工程经过现场勘查，并和相关技术人员进行沟通交流，对地质勘探报告进行全面分析，分析结果表明，钻孔灌注桩施工技术并不能很好的满足本工程基础施工要求，需要采取其他基础形式。

就本工程地质条件来看，如何充分利用浅层地基，提升基础承载力是基础优化设计的重中之重。通过对本工程地质条件进行细致分析，发现第③层强风化页岩的数据过于保守，还有很大的承载潜力，比如：内摩擦角比较小，一般应该在28°以上，承载力特征值也比较小，可按照640KPa进行计算，如果按照地基承载力弹塑性混合解估算甚至可达到710KPa【2】。要求检测单位选择具有代表性的地段进行浅层平板载荷试验，检测高程控制在192.0m左右，从而更加精确的评定第③层强风化页岩的地基承载力，为基础优化设计方案提供更加有效的参考依据。浅层平板荷载试验数据如表1所示。

从表1中可以看出，淺层地基地1点比2点更加坚硬，承载力更强，这一点也充分说明本工程基础软件不均匀，仅仅从地基承载力角度来看，本工程在剪力墙结构可采用独立基础。但由于第③层的组分不均匀，软硬不均匀，为更好的控制地基不均匀沉降造成的影响，可采用筏形基础，用第③层作为持力层。

3.2  基础优化设计

按照地质勘探报告、浅层平板荷载试验及原基础设计方提供的基础荷载试验数据，就案例工程而言，以基础顶面为界进行基础优化设计，再用ETABS软件进行计算分析，采用倒楼盖模型和考虑上部结构刚度的Winkler弹性地基梁板模型，进行全面系统的分析对比，发现两种模型的内力分布规律及内力需求基本吻合，但后者的内力需求略大于前者。再结合本工程使用特性和结构受力情况，按照后者分析结果进行筏板基础结构设计和沉降预测分析。

在计算分析中，可通过改变筏板外挑尺寸来调整平面位置，以实现对上部竖向荷载偏心距的有效控制，经过验算表明，当筏板大部分外挑600时，工程偏心距为0.024m和0.035m，都小于0.1，满足本工程施工要求。

采用厚度为1500平板式筏形基础，混凝土强度等级不低于C40，选取不利位置进行筏板抗冲切和抗剪力验算，验算结果也表明满足工程设计和相关规范的要求，并且富余度都超过20%。通过ETABS分析可知，采用HRB335钢筋，双层双向布置25@180配筋，在局部墙下底筋和跨度较大的板跨面筋配置附加筋，可满足本工程对基础承载力和强度的要求。为更好的满足本工程需求，筏刑基础应由3块矩形筏板共同组成，其中2块筏板相互斜向交叉。在基础配筋时，需要按照按照矩形筏块内部钢筋按照轴线方向合理布置。斜向交叉和正交板相互接触的位置设置构造暗梁，无论是斜交还是正交板块的钢筋都要插入暗梁内锚固牢固。

4  优化多层商业楼基础方案的要点

4.1  合理布置基础等效底面的宽度

就案例工程而言，基础设计方案优化之后，采用了平面形状不规则筏形基础，为保证基础的稳定性，需要严格控制基础等效底面宽度。由于本工程的基础为非矩形筏形板，需要进行等效换算，为降低换算难度，需要进行适当的简化处理。按等面积、等长宽比进行等效换算为34.72m×20.59m和35.75m×18.16m的矩形筏板。通过等效换算可有效反映原基础面积大小和形状对基础造成的不良影响，以宽度作为原基础的等效底面宽度，可用于分析地基稳定性是否合理有效，按照过往施工经验，可用变形模量估算平均沉降时用等效矩形替原基础底面，从提升等效底面宽度换算的精度。

4.2  做好沉降观测

本工程基础设计方案优化之后，为验证沉降量是否满足设计要求，3栋商业楼共布置了12个沉降观测点，每完成一层施工监测一次，经过为期3个多月的监测，并未发现异常沉降。

5  结束语

综上所述，本文结合工程实例，分析了多层商业楼基础方案优化设计，分析结果表明，多层商业楼结构复杂，对地基施工质量，有更高的要求，为保证地基施工技术符合设计要求，满足多层商业楼施工对基础承载力、沉降量、强度及硬度的需求。需要结合地质勘探报告，选择科学合理的方案，并通过多方面测试验算，确定选择最佳的基础施工方法。

参考文献：

[1] 章慕悫.刍议商业办公楼的绿色建筑设计思路分析[J].绿色环保建材，2018（3）：92.

[2] 孙乐.地价增长与近代上海商业摩天楼的空间分布[J].时代建筑，2019（1）：178～185.

[3] 骆炜.某商业项目基础方案选型分析[J].建材与装饰，2015（48）：76～77.

[4] 黄彬辉，谢振昌.单层及多层厂房的结构改造设计[J].中外建筑， 2008（4）：135～138.

[5] 秦建清.南通颐达商业广场基坑工程支护方案[J].工程技术研究，2017（10）：87～88.