抗震差地段的建筑结构设计
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1地基基础方案
1.1地质条件
1.1.1地形、地貌拟建场地位于水库库尾，初步设计时，场地尚未全部吹填，滩地抛石所圈范围以南主要吹填为①0层灰黄色粉砂，吹填厚度约4m～10m，填龄约1.5年，滩地抛石以北尚未吹填。
1.1.2不良地质条件
（1）吹填土问题。场地内①0层吹填土厚度大，吹填时间较短，尚未完全固结，状态松散；初步设计时，滩地抛石以北尚未吹填，桩基施工前，建设方已完成了此区域的吹填造地，吹填厚度约8m，填龄约1年。吹填土的自身固结沉降大，对桩产生负摩阻力，且新旧吹填区域沉降不均匀，容易导致建筑物的不均匀沉降和地坪开裂。
（2）可液化土层问题场地分布有①0层、②3-1层和②3-2层砂质粉土和粉砂土层，饱和，松散～稍密状，为中等液化场地，随着时间的推移，可液化程度将有所减轻。
（3）粉砂土层对沉桩的阻力桩基础当需穿越厚度较大的第①3-1层灰色粘质粉土、②3层粉土和粉砂层时有一定阻力，宜进行试沉桩以获取相应的施工经验，长兴岛上的粉砂土层俗称“铁板砂”，沉桩困难。
1.2基础选型
拟建场地为先后完成吹填的新近填筑区，分布有厚达4.0m～10.0m的吹填土，且较深部存在高压缩的软土层，因此吹填土的固结沉降和吹填土自重使其下软土层的压缩沉降导致地基沉降是不可避免的，且沉降量较大、沉降不均匀，因此控制地基变形和对地基的抗液化处理是地基基础设计中重点解决的问题。在吹填土上进行工程建设，通常采用地基处理或桩基础来满足地基承载力和控制地基变形的要求。上海地区常用的地基处理方法有水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等，虽然能用来处理填土地基，但由于其处理液化地基的工程量大而弃用；碎石桩能处理填土和液化地基，上海地区通常用于油罐地基、路堤和岸坡加固等，房建工程应用较少，不少人对碎石桩处理上海的软土地基持有疑义；桩基础是处理填土和液化地基的良好基础型式。本工程为上海市重点工程，从工程的重要性及建筑平面超长、平面不规则、控制不均匀沉降等考虑，生活用房采用桩基础。
1.2.1桩基础方案比选上海地区，多层建筑的桩基础常用桩型有预应力混凝土管桩、混凝土预制桩、泥浆护壁灌注桩等，下面就3种桩型的特点进行分析，并确定本工程的桩基。生活用房地处水库岸边，场地内新旧吹填土的密实度差，庭园处6m坡地堆土、坡岸的抗滑移稳定及地震时的抗液化，都需要桩基有较好的抗水平力的能力；拟建场地周围较空旷，为预制桩施工提供了便利条件。综合考虑各因素，生活用房桩基采用锤击混凝土预制桩。
1.2.2桩基由于预制桩穿越①3-1、②3土层有阻力，沉桩困难，根据地勘报告建议，短桩以第②3-2层作为桩基持力层时是可行的，但②3-2层为液化土，抗震规范要求桩应进入液化土层以下的稳定土层，且吹填土对桩产生的负摩阻力及②3-1、②3-2液化土层对桩周摩阻力的折减，使得单桩承载力低，短桩承载力不能满足本工程要求。因此桩选用450×450混凝土预制桩，桩长44m，桩端持力层为第⑤2-1层砂质粉土，考虑负摩阻力和液化土层影响单桩承载力设计值1300kN，生活用房距水库岸坡近，长桩增加了水库岸坡抗滑移能力。由于沉桩困难，提高了桩身结构承载力，桩身混凝土C50，施工图中提出了可采取引孔的方式进行沉桩；处在吹填土、液化土内的桩身钢筋加密，提高抗水平力能力。桩基施工时，施工单位加大打桩锤重，在工程桩施打前作了2根试沉桩，沉桩顺利，取得正式沉桩所需要的有关控制参数。
1.2.3地坪沉降控制采用桩基础很好地控制了建筑主体结构的沉降，但厚吹填土固结沉降及吹填土对其下土层的附加应力引起建筑物地坪沉降、开裂不容忽视。为解决地坪沉降开裂，可对吹填土及其下土层进行地基加固处理或地坪处设钢筋混凝土结构楼板。考虑到地坪做成结构板，施工方便、效果好，经济性强，因此生活用房采用钢筋混凝土结构楼板做地坪。
1.2.4挡土墙设计为了实现缓缓上升的大“草坡”的建筑效果，生活用房南侧需要堆土造坡，与生活用房相接处最大堆土高度超过室外地坪6m以上。为实现不同的堆土造坡形状，根据土坡的坡度和高度，分别采用钢筋混凝土挡土墙和加筋土边坡或自然边坡。为减少6m多的堆土对生活用房的影响，生活用房周边人工坡地通过悬臂式轻型钢筋混凝土挡墙与建筑物分开，人工坡地堆土不直接压在建筑物上；为使建筑东立面的整体一致，东面采用悬臂式轻型钢筋混凝土挡墙，挡土墙基础采用预制混凝土方桩。庭园内的边坡为填筑边坡，坡度1:0.7~1:0.8，高度4m~6m，且边坡上进行绿化种草，上海为软土地基，自然边坡难以满足边坡稳定，因此采用上海地区较少应用加筋土边坡，加筋土边坡下采用水泥土搅拌桩进行地基加固，以满足地基承载力、边坡下土层抗滑动稳定性要求及减少边坡堆土对生活用房的影响。工程案例的成功，为加筋土边坡在软土地基中应用积累了工程经验。
2体型复杂建筑的结构设计
2.1建筑体型生活用房最大圆弧长度134m，超长混凝土结构，展示厅、过街廊挑高一层，楼板不连续，平面凹凸不规则，通过计算，结构的位移比大于1.2，属扭转不规则，生活用房为平面不规则建筑，另外个别框架为单跨框架，故应采取抗震加强措施
2.2抗震加强措施按《建筑抗震设计规范》（GB5011-2010），在河岸边建造丙类建筑，应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，水平地震影响系数最大值应乘以增大系数，地震影响系数最大值增大系数取1.1。生活用房建筑平面极为不规则，为使结构单元的平面趋于规则，在建筑中部从基础至屋面设置抗震缝，缝宽100mm，将生活用房分成左、右两个结构单元。对于单跨框架柱，采用中震不屈服进行抗震性能化设计，加强框架柱的配筋，柱子箍筋全长加密，提供单跨框架的抗震能力。对楼板局部不连续处周边的楼板定义弹性板进行配筋计算时，采取加厚楼板、板内钢筋双层双向拉通配置，提高楼板传递水平地震作用的能力。
2.3复杂结构位移比的控制按抗震规范要求，扭转不规则时，应计入双向地震的扭转影响，且位移比不大于1.5。生活用房、生产用房在地震作用下的位移比由于楼板局部不连续存在越层柱子及屋面为斜坡等，位移比大于1.5，结构分析严重失真，此时的位移比也没意义，所以对生活用房在双向地震的扭转影响，通过SATWE计算的位移“详细输出”文件手工复核计算来考察结构的扭转效应，克服了现有设计软件技术条件的限制。
3结论
（1）建于江边河滩或厚吹填土等抗震不利地段上的房建工程，桩基础是此类工程较好的基础型式，桩基础既能满足地基承载力、有效控制建筑物沉降、消除地基土液化沉陷等要求，又能提高江边河滩坡岸的抗滑移稳定。混凝土预制桩、灌注桩是此类工程优选桩型，预应力混凝土管桩由于抗水平能力差，应慎重应用。
（2）吹填时间短、吹填厚度大的填土场地，由于吹填土的固结及其下土层的压缩沉降远没完成，建筑地坪易沉降、开裂。建筑地坪做钢筋混凝土结构楼板，施工方便，控制地坪沉降、开裂等效果好，经济性强。
（3）河岸边建造丙类建筑，应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。
（4）工程中成功采用上海地区较少应用的加筋土边坡，为加筋土边坡在软土地基中应用积累了工程经验。
作者：王振庭单位：上海勘测设计研究院
