第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 达美中心广场基础变刚度调平设计 詹永勤，王杨 （中国建筑科学研究院，北京，100013） 摘要：本文介绍了达美中心广场大底盘多塔楼连体结构的基础设计.
在基确设计时，采用协同分析计算的手段，运用变刚 废调平的设计理念，增强塔楼基础弱化裙房基础，两栋150米高塔楼采用桩基础，两栋100米高塔楼采用CFG桩复合地基， 裙房采用天然地基.
塔楼核心简下和外框架柱下分别布桩，桩长及桩间距不同，实现不同的承载能力和支撑刚度，减小了 差异沉降，缩小了反力分布的不均匀，同时，将核心简底板适当外扩，使核心简下的布桩数足以承担核心简的竖向荷载， 因此，底板厚度大大降低，底板的配筋率也降低.
关键词：基础设计、协同分析、变刚度调平 1工程概况 北京达美中心广场项目位于北京市朝阳区青年路，总建筑面积334483m.
包括四座主楼、裙房和地下 车库，形成大底盘多塔楼联体结构.
四座主楼均为钢筋混凝土框架-核心筒结构，主楼A、B座地上分别为 34层、32层，高度均为150m：主楼C、D座地上为23层，高度均为100m：裙房E座地上为四层，高度为 24.0m，主楼、裙房及纯地下车库均为地下4层，高度17.6m.
平面尺寸：148.9m×150.8m，基础埋深约 为20m.
建筑平面布置见图1，建筑剖面图见图2.
本工程抗震设防类别：丙类，设计基本地震加速度： 0.20g，设计地震分组：第一组.
2地基基础方案分析 2.1场区工程地质条件 根据岩土工程勘察报告，工程拟建场地标高介于33.289m～34.083m，根据现场钻探与原位测试及室 内土工试验、波速试验成果的综合分析，按地层沉积年代、成因类型将拟建场区地面以下80.0m深度范围 作者简介：詹水勤（1969-），男，学士，教授级高级工程
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 内的地层划分为人工填土层、新近沉积层、一般第四纪沉积层三大类，并按地层岩性及其物理力学性质指 标进一步划分为8个大层，有关各土层基本岩性特征及分布情况见表1.
本工程场地土类别：III类.
图1首层建筑平面图 图2建筑创面图 表1土层参数表 地层 压缩模量E 承载力标准值f桩的极限侧阻力标准 桩的极限端阻 成因 地层编号 (P²P0. 1) (kPa) 值 q(kPa) 力标准值 (MPa) qx(kPa) 人工填土 杂填土① （20) 粉质粘土② 3.91 100 50 粘质粉土② 8.41 120 60 新近沉积 粉质粘土② (6) 100 50 粉细砂③ （10) 140 50 900 粉质粘土~重粉质粘 土层③ 6.53 120 70 1000 圆层④ (20) 220 135 2200 细砂层④ (15) 180 85 1600 粉质粘土④ 11.7 160 80 1200 粘质粉土④ 般第四纪 17. 41 180 80 1400 沉积 卵石 (25) 280 160 2800 细中砂 (20) 250 80 2500 粉质粘土~重粉质粘 土层 12. 96 160 70 1200 细砂层@ (20) 250 80 2500
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 重粉质粘土层 18.04 200 80 1600 中砂层 (20) 280 90 2500 重粉质粘土层 13.29 200 80 1600 卵石 (30) 300 170 4000 ② (25) 280 80 2600 中砂层 (25) 350 90 2800 粉质粘土 21.37 250 80 1800 2.2本工程地基基础的技术特点 达关中心广场工程为大底盘四塔结构，塔楼均为框架-核心筒结构，基础埋深约为20m，根据结构形 式和功能要求，该建筑结构具有如下特点： （1）、高层及超高层塔楼自身荷载及刚度分布不均匀.
外框内筒结构核心筒面积约占楼面面积的25% 左右，面核心筒荷载却占塔楼总荷载的50%左右（A、B塔约为53.1%、C、D塔约为50.9%）.
核心筒由厚 度较大的钢筋混凝土外墙及钢筋混凝土内隔墙围合而成，刚度很大：而外框架相对刚度较小.
因而自然会 导致塔楼基础发生较大的不均匀沉降，基底反力分布不均匀.
因此，塔楼基础设计的重点是控制核心筒与外框柱之间的沉降差.
核心筒荷载占的比例较大，核心筒 对底板的冲切计算也是基础设计的一项重要内容.
（2）、主楼与裙房之间的荷载及上部结构刚度差异大.
由于大底盘基础上高层建筑主楼与裙房结构 形式不同，主楼为刚度较大的框架-核心筒结构，裙楼为框架结构，上部结构的刚度差异大.
又因裙房沿 四座塔楼周边布置，中央形成无地上结构的中庭区域，造成基础结构的刚度较不均匀.
各塔楼与裙房高度 差异大，因此，主楼与裙楼之间基底荷载差异也大.
因此，各部分对基础要求及地基处理的方案也不同.
由于主楼与裙楼之间在地下室及基础并未设置沉 降缝，因此需要对上部结构-大底盘基础-地基进行协同计算分析，考虑相互之间的影响和上部结构对基础 的影响.
（3）、由于本工程基础理深较大，裙房及部分纯地下室存在抗浮问题.
本文不对抗浮问题进行详细 叙述.
2.3基础方案的计算分析 根据上述本工程的特点，场地的地质资料，以及相关的工程经验，区分需要强化和弱化的区域，初步 确定裙楼采用天然地基，C、D塔楼采用CFG桩复合地基，A、B塔楼采用钻孔灌注桩桩基础.
基础底板均 采用无梁筏板，分区域采用不同的厚度.
主楼和裙楼之间设置沉降后浇带来减小差异沉降.
基础平面布置 图见图3.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 图3基确平面布置图 2.3.1协同计算分析原理 多塔楼作用下平板式筏形基础的变形特征为：各塔楼独立作用下产生的变形效应通过以各个塔楼下面 一定范围内的区域为沉降中心，各自沿径向向外衰减，并在其共同的影响范围内相互叠加而形成：基底反 力的分布规律为：各主塔楼荷载以其塔楼下某一区域为中心，通过各自塔楼周围的裙房基础沿径向向外扩 散，并在其共同的荷载扩散范围内，基底反力相互叠加.
1、考虑上部结构-地基-基础共同工作的基本方程如下： ([k][ks][kj])(6}={4} (1)
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 式中：[对一基础的刚度矩阵，若基础为平板式时则为基础板的刚度矩阵，若 基础为梁板式时尚需将梁、板的刚度矩阵叠加： [ks]一地基的刚度矩阵： [kj]一上部结构的刚度矩阵： {6}一基础的变形： 一荷载向量.
求解该方程，即可得基础节点的位移，进而求得基础内力.
2、结构计算模式 本工程塔楼为钢筋混凝土框架-核心筒结构，楼板和剪力墙采用薄板单元进行模拟，梁、柱采用梁单 元进行模拟.
3、基础微板计算模式 采用Mindlin中厚板理论对筏板进行分析.
Mindlin板单元是转角和挠度分别插值的板单元，并且考 虑了剪切变形的影响.
4、地基计算模式 地基计算模型采用有限压缩层地基模型，并考虑加荷历史的影响.
有限压缩层地基模型以分层总和法 为基础，分层总和法的基本假定： （1）根据基础中心点下附加应力进行计算.
（2）基础最终沉降量等于基础底面下压缩层范围内各土层压缩量的总和.
分层总和法的优点是反映了压缩层内各层土的压缩性，原理简单，计算方便.
但在计算中假定了地基 土没有侧向变形，这只有当建筑物基础的面积相当大，而可压缩土层的厚度比较薄时，才接近于该方法的 基本假设.
由于实际工程中筏基尺寸与地基压缩层厚度比相对较大，因此在地基计算模式中考虑以分层总 和法为基础的有限压缩层地基模型.
有限压缩层地基土中应力用布辛奈斯克解求得，地基土根据其性质划分为不同厚度的土层，每一土层 内的土具有相同的压缩模量.
地基柔度矩阵[①]各元素计算公式为： H E (2) 式中：A一按分层总和法分层厚度的要求，在I节点下划分的土层数： 一在节点处小矩形Fj上作用竖向均布荷载时，按弹性理论解，在I节点下第k土层中点 处产生的竖向应力：
