济南汇苑家园结构设计

某公司投资兴建的高层高档住宅小区。小区位于某市区内。
由两组共10栋建筑和一大型地下停车场组成，两组建筑各呈弧型，将中部围成一个相对独立的庭院。地下一层连通各主楼，层高3.60m，车库地面标高-5.00m，面积1.5万m2，地上建筑14~17层，高度从36至58米不等，面积8万m2，小区建筑面积共计9.5万m2左右，总平面示意见图1；剖面见附图2。
2) 工程地质条件
本区工程地质自上而下依次为：
①杂填土，稍湿，松散，厚度0.6~4.0m。
②黄土状粉质粘土，可塑、局部硬塑，含氧化铁，姜石，层厚0~2.5m。
③碎石，松散，稍湿，为局部夹层。
④粉质粘土，湿，可塑，局部硬塑，层厚1.5~3m。
⑤碎石，稍密，中密，为局部夹层。
⑥粉质粘土，可塑—硬塑，层厚0~2.0m。
⑦粘土，硬塑—坚硬，局部可塑，层厚4~6m。
⑧碎石，中密—密实，层厚5~13m。
⑨强风化闪长岩，中粗粒结构，块状构造，0.5~7m。
⑩中风化闪长岩，中粗粒结构，块状构造，未揭穿。
各层土的物理力学性质见表1。
2 结构方案
2.1基础方案选择
主楼基础可供选择的方案主要有：机械成孔小直径（直径≤Ф600）灌注桩方案；机械成孔大直径灌注桩方案（直径Ф900~Ф1200）单柱单桩；人工成孔大直径扩底桩方案（直径自Ф800至Ф2000不等），桩端持力层可选用碎石层和中风化闪长岩两种土层。通过对以上几种方案的经济、技术、环境、工期等指标多方面进行比较，最后确定采用人工挖孔大直径扩底桩方案，选择第⑦层碎石层作为桩端持力层，理由如下：

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a、施工难度较小，噪音污染小，因该处场地碎石层以上主要为厚度不等的粉土和粘性土，局部夹碎石分布范围不广泛，因此人工挖土难度小；桩的长度为12~15m，与将桩端置于中风化闪长岩上相比较，前者仅为后者的一半，且不需穿过较难施工的碎石层，仅将桩端进入碎石层一定深度。另外由于地下水位较深，只在桩底部2~3m范围内出现地下水，采用人工降水施工完全可行，该区周围为居民小区，机械成孔噪音过大，而采用人工成孔桩施工噪音小，避免引起不必要的纠纷。
b、比较经济，因碎石层处桩端承载力标准值较大，且人工挖孔桩可做扩大头，能充分发挥地基和桩身砼两方面优势，施工难度较小，经综合比较该方案更为经济。
c、挖孔灌注桩不需大型机械，容易实现。
d、碎石层沉降完成较快，且沉降值较小，采用预留后浇带的方案容易解决沉降不均匀的问题。
现主楼施工已完成，观测主楼沉降总量大约在4~8mm，与计算沉降值接近，且沉降已基本稳定，为尽快完成后浇，保证施工工期起到了关键性的作用。
③车库基础
车库部分采用钢筋砼独立基础，因其荷载较小，地基承载力较高且无明显软弱下卧层，故其沉降量不大（计算沉降量为4mm左右略），有利于尽早完成车库顶板与主楼部分的后浇连接。
2、上部结构

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①主楼
主楼可供选择的方案主要有：框架结构、剪力墙结构、短肢剪力墙结构、框架剪力墙结构，综合考虑该工程层数、层高以及地震烈度和建筑方案的要求，本工程选择异型柱框架剪力墙结构。理由如下：a、比较经济，与短肢剪力墙结构相比较，异型柱框架剪力墙结构能节约钢材和砼各10%左右。b、柱子与墙同厚，容易形成相对优美的建筑空间。c、比较适合一柱一桩的基础型式。
②车库
采用无梁楼盖体系，由于场地和主楼布置不规则，车库柱网很难形成正交体系，若采用普通梁板结构，多梁斜交于一柱，必然增加施工难度，影响施工工期而采用无梁楼盖，配筋在两个方向上均匀布置，虽然会造成一定的材料浪费，但能方便施工，缩短工期，并且能增加车库净高度。
3、关键技术问题的处理
3.1 砼抗裂措施，该工程平面尺寸远远超过规范规定的设缝长度，因此采取以下抗裂措施：
首先车库顶板和主楼一层地面板是抗裂的关键部位，防裂设计采取了以下措施：
①用降低梁板砼标号水泥用量来降低砼的绝对温升值，可以使砼浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用。
②优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积砼。
③采用5~40mm颗粒级配的石子，控制含泥量小于1.5%。
④采用中粗砂，控制含泥量小于1.5%。 字串8
⑤设后浇膨胀带。后浇带位于主楼与车库相交处车库一侧，带宽2m（个别尺寸较小的部位尺寸略有不同），后浇带施工在冬季完成，此时砼收缩较大，当温度升高时，砼会因膨胀产生压应力，避免了开裂，同时，此后浇带也是主楼与车库之间所设的临时沉降缝，解决施工过程中两部分结构因各种差异而引起的不均匀沉降。砼内掺加10%的膨胀剂，并设纵横膨胀带，间距20m左右，带宽1m，膨胀带砼内掺加12%的膨胀剂。
⑥掺加聚丙稀纤维。每立方米砼掺量为0.9kg%。
⑦砼施工过程中和施工完毕后加强洒水养护并及时覆盖，车库四周及时回填，以减小环境温度的影响。
对于主楼，每两座设缝，车库顶板标高（-1.400m）以上，长度方向也超过规范规定，为了确保梁板墙不开裂，在砼中掺加了膨胀剂，并在主楼屋顶上表面增设抗裂钢筋网并加厚保温层。
实践证明，采取了以上措施后，整个工程从主楼到车库，均未产生明显的裂缝，产生的部分微裂缝大多集中在容易被业主接受的车库外墙上，而主楼梁板的防裂措施效果良好。
3.2 人工挖孔灌注桩施工过程的问题处理
① 设计采用先降水后开挖的方案，本工程位于原机床二厂厂址上，地下水顶标高与桩底之间距离两米左右，同时含水层为承载力较高且较为稳定的碎石层，故降水对周围建筑物不会造成影响。施工单位为了抢工期而临时试验了边开挖边降水（一井一泵）的方案，实践证明此方案在施工过程中容易引起塌方，工人施工存在水下作业环境较差等问题，影响施工速度，后改回先降水后开挖方案，降低了施工难度，加快了施工进度。
②因部分粘性土的滞水作用，使个别桩位水位下降不明显且因局部碎石层构造较松散，桩在施工扩大头时连续出现塌方，经设计与施工、监理部门技术人员协商决定，将个别桩体改为直桩，即桩身与桩底直径均采用原扩大头的尺寸，虽然造成一定的材料浪费，却大大降低了施工难度。
结语
实践证明，通过合理的设计和施工能够解决大面积现浇钢筋砼梁板裂缝问题和主楼与裙房不均匀沉降问题，一般地说，人孔挖孔桩基础以先降水后施工方案更为合理。采用一桩一泵（潜水泵）的降水方案，对施工影响太大。优质的膨胀剂和防裂聚丙稀纤维在抗裂中的作用较明显。



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