超高层建筑天然地基方案研究.doc

超高层建筑天然地基方案研究 周玉凤 （北京城建勘测设计研究院有限责任公司） 摘要：本文通过对北京两栋超高层建筑地基方案的对比研究，阐明r上部平面、空间结构和荷载分布情况对超 高层建筑地基方案的重大影响，同时介绍了超高层建筑采用天然地基方案的分析计算方法。 关键词：超高层建筑；天然地基 o引言 中环世贸中心及国际财源中心均位于北京市商业中心CBD地区，仅相距40m。两工程除平面布局 差异较大外，其它设计条件基本相同：均由位于同一底板上的4座塔楼及裙房组成，最大高度均为150m、 核心筒荷载均为780kPa,基础埋深均为25m。两工程基底直接持力土层为厚约7m的砂卵石层，其地基 承载力标准值（Aa＞为350kPa,其下为厚约5m的粘性土层，再以下为6m厚的砂卵石。 图1 建筑平面图 1工程特点对比 中环世贸中心四座塔楼平而分布较为紧凑且对称，纯地下室在塔楼外I韦I而积相对较小，如此分布形式 可以通过采取相应的结构措施增加建筑物整体刚度，利于协调各建筑物之间的变形；国际财源中心四座姥 楼分布比较松散，东西塔楼距离较大，东部两座塔楼之间及西部两座塔楼之间都各自设有连接的裙房，E 部两座塔楼荷载呈偏心分布，纯地下室血积大，整个建筑物不设沉降缝，上述设计条件对国际财源中心整 个建筑物的变形控制较为不利。 2地基方案分析 2.1地基承载力计算 两工程基底直接持力层承载力按《北京地区建筑地基基础设计规范》修正，修正结果参见表1 (kbL?) (kNAn3) Cm) 1.0 10.0 10.4 17.3 2.0 3.0 903.2 8.0 10.0 13.2 13.6 2.0 3.0 890.6 12.0 10.0 14.8 12.2 2.0 3.? 883.4 从表1儿种情况可以看出，在考虑高层塔楼侧限被纯地下室永久削弱的影响后，两工程塔楼部分的 地基承载力标准值经深宽修正后仍均大于上部结构的最大荷载780kPa,故从地基承载力方面考虑，两工 程均能满足釆用天然地基的要求。 2.2软弱下卧层验算 验算土层为基底直接持力层下的粘性土第8层，验算吋基础埋深均考虑侧限削弱，即均按等效埋深 考虑，即d=dcq= 12.2m,水位均按12.0m考虑。 按《北京地区建筑地基基础设计规范》中的公式p°+p0a、《建筑地基基础设计规范》中的公式 冷Mb%+ MdyM+McCk及按《北京地区建筑地基基础设计规范》对第8大层的极限承载力分别进行验算。 验算结果见表2?表4 从以上计算得出，中环世贸中心软弱下卧层的地基承载力可以满足要求；国际财源中心软弱下卧层 的地基承载力基本满足要求。 2.3地基基础变形分析 2.3.1中环世贸中心沉降及差异沉降分析 采用规范规定的地基变形计算方法对中环世贸中心塔楼的口由 沉降进行计算（〃w=12m）。计算结果 表明各塔楼的平均沉降量均在北京规范允许范围10.0cm之内，故采用天然地基方案具有可能（各楼经修 正后的最终沉降量参见表5和图2o 为进一步确定采用天然地基方案的可能性，通过专项地基与基础协同作用分析对各部位结构荷载分 布和基础刚度进行了多次调整，调整后建筑物各部位平均、最大沉降量情况参见表6。计算结果表明： 主楼与纯地下车库的平均沉降均在规范允许范闱内，而且相邻节点间的差异沉降均小于3%oo在对结构 荷载分布进行调整的同时，上部结构相互Z间的连接也得以加强。故从地基承载力、软弱下卧层及地基 基础变形三方面考虑，中环世贸中心均可采用天然地基方案。 2.3.2国际财源中心沉降及差异沉降分析 西塔楼各建筑物各部位沉降参见图7和图3 （计算地层、水位条件与小环世贸中心相同）。根据计 算结果，核心筒部位的平均沉降量已超出北京规范的允许范围，另核心筒与其外围高层部分 的差异沉降也较大，本工程还不设沉降缝，这对协调差异沉降更为不利。鉴于此，国际财源小心西塔楼 无采用天然地基的可能。 工程名称 (kPa) Pz (kPa) Po+Pz (kPa) ￡ (kPa) 结论 世贸中心 387 450 837 675 Po+PzM 均不满足 要求 财源||心 380 450 830 675 软弱下卧层验算结果表3 工程名称 C* (kPa) ? pO^pz (kPa) Ji (kPa) 结论 世贸中心 65 25 837 1590 Po+P总 财源屮心 65 25 830 满足要求 软弱下卧层验算结果 表4 工程名称 6 (kPa) Ze (kPa) (kPa) /A)+/?z (kPa) 世贸中心 207 257 1643 837 2.0 WW中心 188 243 1522 830 1.8 2010年增刊第1期 L叫叫)叫 严| P°°J p.00 p.00 1^9 00 | 严0| P°°J 严| 严 f f T 1 ^116.20 1