1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、前言

地下空间是城市集约化经营和高效发展不可或缺的宝贵资源。改革开放以来中国各地高速城市化，其粗放发展的一大恶果是正在中国城市中心形成的”城市综合征”。交通阻塞、环境污染、生态恶化是其集中表现。地下空间开发和利用环节城市交通矛盾，改善城市生态环境，提高城市综合防灾能力，更具解决”城市综合征”的有效途径。城市地下空间利用成为实现城市可持续发展的重要途径。有序地开发利用地下空间，修建地下商业街、停车场、地下铁道、交通隧道及大型地下综合体，并结合城市广场，修建绿地、下沉式广场等都应当又规划，有序地开发利用显得合理并具有操作性。

地下结构设计比起上部结构设计要复杂的多，不仅包括基础设计还包括主体结构设计。同时四周岩土体对地下构筑物产生持续的压力，不断变化的地下水位考验着工程的防水性能，所以地下工程需要更好的设计。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、工程概况

拟建的中建大观天下项目位于镇江谷阳路西侧和汝山路南侧，交通非常便利。场地有大量原有建筑物拆除后留下的建筑垃圾，场地地形北高南低，场地标高一般在14.80～26.58m之间。 拟建场地地貌属岗地和古坳沟地貌。

本次提交的主要是12#、15#～21#、27#～29#楼的勘察报告。拟建物具体情况详见下表：

表1 基本信息

拟建物岩土工程勘察分级、地基基础设计等级、建筑桩基设计等级、抗震设防类别划分详见下表：

表2 勘察报告

二、场地的地形、地貌特征和岩土层分布

据本次勘察资料可知，在勘探孔控制深度范围内，场地内岩土层主要由杂填土、粉质粘土、强风化闪长岩和中风化安山岩组成。

①层杂填土，松散～稍密，分布较稳定，不可作为浅基础持力层，应全部清除；

②层粉质粘土，可塑偏软，中等压缩性，中等韧性，分布不稳定，大部分缺失，土质尚均匀，承载力低；

③层淤泥质粉质粘土，流塑局部软塑，高压缩性，分布不稳定，只在坳沟部位分布，大部分缺失，土质不均匀，承载力低；

④层粉质粘土，可～硬塑，可塑为主，中等压缩性，中等韧性，局部缺失，土质不均匀；

⑤层粉质粘土,可塑，干强度中等，中等压缩性，中等韧性，无摇震反应， 稍有光泽，分布稳定，土质尚均匀；

⑥层粉质粘土,黄褐色，硬塑，局部可塑，含铁锰结核和强风化碎屑，局部夹有大量砾砂，粒径约为2mm～20mm不等，稍有光泽，分布稳定，土质不均匀；

⑦层强风化闪长岩，密实，呈粗砂状，局部夹有少量中风化岩块，承载力较高，但满足不了超高层的承载力要求；

⑦-1中风化闪长岩，坚硬，致密。裂隙发育，岩芯呈碎块状，局部为短柱状，此层在少数孔内发现，大部缺失，不可以作为桩基持力层；

⑧层中风化闪长岩，强度较高，但是裂隙极为发育，岩芯呈碎块状，局部为短柱状，承载力较高但且埋藏较深，建议作为桩基持力层；

⑧-1层强风化闪长岩，密实，呈粗砂状，局部夹有少量中风化岩块，此层在少数孔内发现，大部缺失；

⑨中风化安山岩：致密，坚硬。裂隙发育，岩芯呈短柱状表面较光滑分布较稳定，是高层建筑理想的桩基持力层。

以不同的地层作为桩端持力层时应考虑桩基差异沉降的影响，建议桩基设计时进行沉降分析和沉降验算。综上所述，坳沟部位工程地质条件较差，岗地部位工程地质条件一般。

表3 地基土承载力（特征值）

三、基础设计方案

鉴于拟建住宅楼部分为高层，其荷载较大，根据其对地基土的要求，结合上述各土层的工程地质特征，分别建议如下：

1、12#、15#高层住宅楼建议采用桩基础，建议以⑧层中风化闪长岩作为桩基持力层，桩型可选用泥浆护壁冲击钻孔桩。个别基岩埋藏较深，也可以考虑进入⑦层强风化作为基础持力层。29#楼位置因为杂填土较厚故建议采用桩基础，桩型可采用预制桩，以⑥层土作为基础持力层。

2、16#、17#、18#、 19#、20#、21#建议采用天然地基，基础形式建议采用筏板基础，以②、④、⑤层土作为基础持力层。27#、28#楼建议采用天然地基，基础形式建议采用独立基础或者柱下条形基础。

3、拟建的高层部位的纯地下车库建议采用筏板基础，以④、⑤层土作为基础持力层，并建议采用抗拔桩进行抗浮处理，抗拔桩桩端建议进入⑥层土一定深度，桩型建议采用泥浆护壁钻冲击钻孔桩桩。

四、地下结构设计计算步骤

4.1 地基设计方法

由于该工程是建筑物附属地下结构，需要设置桩基础。桩基应根据具体条件分别进行下列承载能力计算和稳定性验算：

1 、应根据桩基的使用功能和受力特征分别进行桩基的竖向承载力计算和水平承载力计算；

2 、应对桩身和承台结构承载力进行计算；对于桩侧土不排水抗剪强度小于10kPa、且长径比大于50的桩应进行桩身压屈验算；对于混凝土预制桩应按吊装、运输和锤击作用进行桩身承载力验算；对于钢管桩应进行局部压屈验算；

3 、当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应进行软弱下卧层承载力验算；

4 、对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算；

5 、对于抗浮、抗拔桩基，应进行基桩和群桩的抗拔承载力计算；

6 、对于抗震设防区的桩基应进行抗震承载力验算。

下列建筑桩基应进行沉降计算：

1 、设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的建筑桩基；

2 、设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基；

3 、软土地基多层建筑减沉复合疏桩基础。

4.2.1 荷载类型

(1)永久荷载：包括结构自重力、土压力、预应力。

(2)可变荷载：楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、设备荷载。

(3)偶然荷载：例如爆炸、冲击力等。

结构强度设计采用基本组合，恒载的分项系数取1.2，活载的分项系数取1.35。结构的裂缝，挠度等限值验算采用标准组合。

4.2.2 地下室外墙计算

（1）地下室外墙内力及配筋计算

说明：计算外墙根部裂缝时，采用上端简支和上端固支两种计算模型，根部弯矩取两种计算模型的平均值。

包括：上端简支几何数据及计算参数、内力及配筋。

（2）外墙配筋

由弯矩设计值 M 求配筋面积As

计算结果：ζb=β1/[1 fy/(Es*εcu)]

最小配筋率：ρmin=Max{0.2%;0.45ft/fy}

受压区高度:x=h0-[h02-2*γ0*M/α1*fc*b）]0.5

（3）外墙裂缝

受拉区纵向钢筋的等效直径：dep=∑(nidi2)/∑(nividi)

最大裂缝宽度验算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率ρte ，按下式计算：ρte=As/Ate（混凝土规范 8.1.2-4）

按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋的等效应力σsk ，按下列公式计算：

受弯：σsk=Mk/(0.87*h0*Ac)（混凝土规范 8.1.3-3）

裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按混凝土规范式8.1.2-2计算：

Ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk)

最大裂缝宽度按混凝土规范式8.1.2-1计算：

ωmax=αcr*Ψ*σsk(1.9c 0.08deq/ρte)/Es

4.2.3、地下室框架计算

（1）统计荷载，计算各种工况条件下的荷载组合

（2）选一榀框架，运用载荷分配法，求出构件各部位的轴力，剪力，弯矩等

（3）计算配筋，验算裂缝及是否符合构造要求

（4）按配筋面积，用CAD绘制配筋图

4.2.4、桩基础设计计算

（1）利用PKPM建模，导出上部结构与地下室生成的总荷载

（2）查阅地基勘察报告，选用承载力合适的桩型

（3）对桩身配筋，满足承载力要求

（4）设计承台，验算承台的承载力，抗冲切，受弯，抗剪承载力

4.2.5、运用pkpm验算

某一榀框架可利用 PK计算，其主要步骤如下：

（1）进入PMCAD，建筑模型与载荷输入

（2）借PM生成SATWE文件

（3）查看构件内力图，与配筋面积

（4）按配筋面积，用CAD绘制配筋图