广东省建筑设计研究院广东广州510000
摘要：介绍了某带一层地下室多层框剪结构基础选型的方法，比较了多种基础方案的优劣性及浅析其它需要考虑的因素；对地下室底板抗浮、复合地基设计进行了简单介绍；对缓解超长地下室底板温度应力的做法进行介绍。
关键词：基础设计；基础选型；底板设计；筏板基础
1工程概况
本工程为我国某地综合文化艺术馆，项目从左至右分别由大剧院、群众艺术馆和图书馆三个建筑功能组成；大剧院地上建筑平面尺寸约125.95m×67.20m，地上建筑面积为25654.09m2，地面以上建筑物总高度为23.45m；群众艺术馆地上建筑平面尺寸约70.8m×58.8m，建筑面积约为8060.30m2，地面以上建筑物总高度为21.8米。地上4层，地下1层；地下室为一层，建筑平面尺寸约374m×83.5m。结类体系为钢筋混凝土框架剪力墙结构体系。
抗震设防烈度为6度设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，多遇地震水平地震影响系数最大值为0.04，场地类别为Ⅱ类，属抗震一般地段。
本工程勘察勘探点布置按中等复杂场地考虑，结合拟建建筑物特征共布置勘探点100个。场地基底由粉砂质泥岩构成，在勘察深度范围内无人为采空区、地面沉降和岩溶等不良地质作用。历史最高水位为105.00m，地下水水位年变化幅度可按2.00m考虑。
2基础选型
图一（应力集中处为舞台基坑，本图仅截取局部以示意）
本工程上部为4层框架结构，标准柱跨为8.4mx8.4m，总体荷载不大，仅大剧院右侧悬挑处局部荷载较大，致地基应力较大。根据区域水文地质调查结果，场地土层分布的均匀性一般，土层由上到下分别为杂填土、淤泥质黏土、粉质黏土、粉砂、卵石、强风化粉砂质泥岩、中风化粉砂质泥岩。本工程底板面标高主本为-6.7m，与场地中粉质黏土、粉砂层所在标高吻合，但由于建筑使用功能要求，大剧院舞台范围需设置舞台基坑以供舞台设备操作空间，地下室底板需降低至-11.9m，直接落至场地的强风化粉砂质泥岩，因场地该土层厚度较薄，故舞台基坑范围内底板距中风化粉砂质泥岩仅为2m。若局部采用桩基础落至中风化岩层，基础易因物理性质相差过大的持力层引起较大的沉降差，故基础选型暂定为筏板基础。
由于上部结构中大剧院设置了舞台及观众席，较大的荷载通过四片1m厚剪力墙传递至基底，四片剪力墙附近底板应力集中明显（约为450KPa），如选择对该区域地基进行地基处理，则无论选择各型桩或其它方式，都需花费较大代价，且底板面标高-11.9m，离中风化土层仅为2m不宜做桩。将四片剪力墙连接并增加多片与之相连的砼墙，同时扩大舞台基坑下沉范围以分散基底应力，使地基反力降低至340KPa，相应范围内的底板落至强风化土层（fak=350KPa），可以合理的解决上述问题。
舞台基坑处存在上下两层板（-6.7m、-5.2m处与-11.9m处）设计过程中存在两种方案。方案一，上下两层均为筏板，此方案下层底板外伸段有覆土压盖，对总体抗浮有利，且侧壁范围与建筑图设计一致，防水面周长较短。但因为两层底板间对地下水敞开，上、下两层底板需分别布设抗浮锚杆以满足局部抗浮要求，且对上层底板布设抗浮锚杆时需穿透下层底板，对其不利；两层底板均按筏板设计，浪费材料的同时，上层底板通过地基土将荷载传递至下层底板，加大后者应力，违背了上述扩大基坑范围的设计意图。
图二（-6.7/-5.2m处为上层板，-11.9m处为下层板）
方案二，上层板为普通楼盖，下层板则为筏板，外侧多一圈侧墙围闭。两侧墙间若覆土，对底板局部抗浮有利，若侧墙间不覆土，则可增加建筑使用面积；与此同时结构对需对下层底板作抗浮处理，节省造价。但该方案多一圈侧墙，防水处材料增加。
综上所述，本工程基础最终采用板式筏基，局部选用箱形基础。
3底板抗浮
本工程抗浮水位为105m，水头主要为5.7m；常年水位按抗浮水位-2m。本工程抗浮措施采用抗浮锚杆，锚杆布置方式与常规的哪根柱子抗浮不足就在柱子布置锚杆的方式不同，采用结构自重抗浮的布置方法，将锚杆设置在底板跨中，充分利用结构自重抗浮的同时，减小了底板跨中的弯矩，带来可观的经济效益。
本例取7~8轴交B~C轴跨为例验算地下室局部抗浮，柱距8.4x8.4m，锚杆抗拔力为300KN。
柱上部荷载单工况恒载均约为5500KN。
计算单根柱子荷载抵抗水浮力的影响范围Si；Si=G/（rwxHxKW）
G—建筑物自重及压重之和（KN）；
rw---水容重（取10KN/m3）；H---地下室水头（本例为5.7m）；
Kw---抗浮稳定安全系数；
S1=5500/（10x5.7x1.05）=91m2，同理S2、S3、S4分别
为81m2、56m2、46m2，则S5（约为16m2）为结构自重
抵抗水浮力影响范围外的区域（见示意图），该区域需要布
置抗浮锚杆，锚杆数=（16x5.7x10x1.05）/300=3.19根，设计
中布置5根锚杆，故局部抗浮满足计算要求。
4其它
如前述，本工程采用筏板基础，局部核心筒处应力集中，故采用刚性桩对地基进行加固处理。对于超长底板存在的普遍问题--温度应力，本工程鉴于地处南方地区，且为地下结构，温差较小，上部结构完成数月后再封闭温度后浇带，温度应力可控。为更好的解决温差问题，底板设置后浇带的同时，增设了温度凹槽带，以使结构能在纵向方向伸缩。
5结语
基础设计是结构设计中重要的一环，合理选择基础型式能为上部结构与地基土之间提供较好的传力路径，更能创造良好的经济效益。本文从建筑使用功能、场地土层分布、经济效益及底板受力合理性等因素对基础选型及底板设计的影响进行阐述，并希望对业内类似工程起到参考作用。
参考文献：
[1]李国胜.多高层建筑基础及地下室结构设计[M].中国建筑工业出版社
[2]袁旭东.地基基础设计[M].化学工业出版社
[3]建筑地基基础设计规范[S]GB50007-2011
[4]建筑地基处理技术规范[S]JGJ79-2012