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1、小高层住宅在较复杂地质条件下如何合理设计【摘要】对如何在较复杂地质情况下进行小高层住宅设计进行较详细分析，如何对应相关规范条文，如何理解液化，结合具体工程，提出相应的实用设计建议 【关键词】较复杂地质；小高层住宅； 液化近年来，小高层住宅以其经济，实用，占地少等优势在中小城市如雨后春笋般迅速发展起来。随着工程的增多，如何在较复杂地质情况下设计小高层住宅的问题经常出现。 最近笔者设计的一个工程，就遇到了这样的问题 ，简介如下，供大家设计时参考。1 工程概况：招远市某小高层住宅，地上11层。一层为商铺，层高4.2米；二至十一层为住宅，层高2.9米，建筑总高度33.650米。2 地质情况概述：从区域
2、构造角度看，拟建场地位于华北断块的东部，胶东隆起的西部，北北东向郯庐断裂带之东，北西西向燕山渤海活动断裂带之南，这两条断裂带的构造运动是造成本区地震的重要构造因素，它们控制本区的地震活动，构成了地震活动带，拟建场地距这两条活动断裂交汇的渤海强震构造区150公里左右。场地地形起伏较大，北高南低，地面标高最大值61.70m,最小值54.76m,地表相对高差6.94m。根据钻探揭露地层情况表明：拟建场地在勘察深度范围内,自上而下总体可分为七层,即填土层(Q4ml)、砾砂层(Q4al)、粉质粘土层(Q4al) 、砾砂层(Q4al)、碎石层(Q4dl+pl)和花岗岩层(r51)。勘察表明，本区地下水类型
3、为孔隙潜水。该拟建场区的3-5年最高水位绝对标高为54.28米。本区地下水的主要来源为含水层之间的侧向径流补给，地下水的主要排泄方式为含水层之间的侧向径流。本区环境类别为类。按建筑抗震设计规范(GB50011-2010),判定该场地饱和砾砂层不液化、饱和砾砂夹层-1综合液化指数0.99 6.22，属中等液化 。按照建筑抗震设计规范(GB50011-2010)中表4.1.1的规定，该场地划分为建筑抗震一般地段。场地土类型为中软场地土，建筑场地类别:为类，Tg=0.40s，招远所属抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第三组，场地及其附近范围内无活动构造断裂，不存在泥石
4、流、采空区、崩塌、滑坡等,除砾砂层-1为软弱土、且中等液化外,无其它不良地质现象；拟建场地持力层分布较不均，属稳定性较差，较复杂场地，整治后,适宜建筑。各岩土层承载力特征值、压缩模量如下： 地基承载力特征值(kPa) 压缩模量(MPa)砾砂层 160粉质粘土层 140 5.0粘土层 170 7.0砾砂夹层-1 110砾砂层 200碎石层 250强风化花岗岩层-1 600中风化花岗岩层-2 1500具体地质剖面如下图1-1,2-2：3 工程设计分析：开始设计时，按岩土工程勘察报告的要求，采用了桩筏基础，但核算后，仅桩基部分造价就高达100万元，甲方认为造价太高，且工期过长。希望能采取一种既经济又
5、安全的基础型式。笔者分析认为：液化是造成地基失效震害的主要原因，要减轻这种危害，应根据地基液化等级和结构特点选择不同措施。目前常用的抗液化工程措施都是在总结大量震害经验的基础上提出来的。其一般原则是，除次要的建筑(如遇地震破坏，不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑物)，永久性建筑不应将未经处理的液化土层作为天然地基的持力层。按建筑抗震设计规范(GB50011-2010)第 4.3.6条的要求：当液化砂土层、粉土层较平坦且均匀时，宜按表4.3.6选用地基抗液化措施；尚可计入上部结构重力荷载对液化危害的影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层。另根据
6、建筑抗震设计规范（GB50011 -2010）第 4.3.9条的要求，可综合采用下列各项措施来减轻液化影响：（1）选择合适的基础埋置深度；（2）调整基础底面积，减少基础偏心；（3）加强基础的整体性和刚度，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础，加设基础圈梁等；（4）减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等；（5）管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。为满足实用需要，规范给出了考虑软土地基震陷影响的判别标准，即在8度和9度情况下，地基范围内存在淤泥、淤泥质土质且地基静承载力标准8度小于100kPa、9度小于120kPa时，除丁类
7、构筑物或基础底面以下非软土层厚度符合表30.1.2-1规定的构筑物外，均应采取措施，消除软土地基震陷影响。建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中的软弱黏性土层的是指7度、8度和9度时，地基承载力标准值分别小于80，100，120kPa的土层。对于消除软土震陷的措施建筑物抗震设计规范(GB500112010)规定：地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层时，应结合具体情况综合考虑，采用桩基、地基加固处理或参照有关抗液化的措施来消除软土震陷。从以上规定，明显看出新规范在液化处理原则和要求以及在强调程度上都有软化的倾向，多处原规范“应”修改为“宜”。如有的规范规定不应将未经处理的液化土层作为天然
8、持力层，而新规范也将“不应”修改为“不宜”。其原因是认为89规范偏严，因为理论分析与振动台试验均已证明液化的主要危害来自基础外侧，液化持力层范围内位于基础直下方的部位其实最难液化。由于最先液化区域对基础直下方未液化部分的影响，使之失去侧边土压力支持。在外侧易液化区的影响得到控制的情况下，轻微液化的土层是可以作为基础的持力层的。在海城及日本阪神地震中有数栋以液化土层作为持力层的建筑，在地震中未产生严重破坏。因此，将轻微和中等的土层作为持力层不是绝对不允许，但应经过严密的论证。4 具体处理措施：按建筑物抗震设计规范(GB50011 2010) 4.3.9条要求，一一对应采取措施：4.1 本工程0.
9、000相当于绝地标高 60.800（黄海高程），基础埋深-3.0004.2 调整基础底面积，并按建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)中8.4.2条规定： 基底平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，在荷载效应准永久组合下，偏心距 e宜符合下式要求 e0.1W/A.本工程偏心距e=0.564.3 采用钢筋混凝土梁板式筏板基础，整体性好，刚度较大。4.4 上部结构填充墙采用加气混凝土轻质砌块墙体，比重7KN/m4.5 管道穿过建筑处均提前预留洞口。4.6 基础具体设计要求：将第一层杂填土挖除，从室外地坪下挖约3.45.2米，在第五层砾砂层上做砂石垫层，垫至筏板底部。基槽采用
10、机械开挖时，注意保持槽底原状土结构，在槽底设计标高以上保留300mm,采用人工挖除，基槽需开挖至相应的持力层。基槽开挖完毕后应全面钎探，钎探深度2.5米，每0.5米记一次锤击数，合格后，将基底碾压密实，再施工上部砂石垫层。砂石垫层中砂石比例为3:7，其中砂为中粗砂，石子为1-4cm，垫层厚度不小于1.5米，施工时注意向外放脚，且边坡按1:1.251.5（高宽比）放坡。砂石垫层的顶面每边超出基础垫层边不小于300mm，压实系数0.97，砂石垫层地基承载力特征值应现场试验确定，且不小于230KPa。施工时，垫层底面宜设在同一标高，若深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫
11、层施工，搭接处应碾压密实，垫层的施工质量检验必须分层进行，应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。垫层采用大型振动压实机分层碾压，每层8001200mm厚，每层压实遍数为10遍。筏板厚度为600mm,筏板底做100mm厚C15细石混凝土垫层，四周伸出筏板外缘均为100mm。按上述基础造价约60万元，且工期较快，施工简单，验收方便。做完之后，经质检，地质，监理，设计，业主联合验收，完全合乎要求，达到了预期目的。5 结论：较复杂地质下，小高层住宅的设计，更应多方考虑，精益求精，在满足规范要求，保证安全的情况下，多方案比较，突出经济性，因为毕竟买房的主力是普通老百姓。参考文献1建筑抗震设计规范（GB50011-2010）S北京：中国建筑工业出版社，20102建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）S.北京：中国建筑工业出版社，20083混凝土结构设计规范（GB50010 -2010）S.北京：中国建筑工业出版社，20104建筑地基基础设计规范（GB50007 -2002）s.北京：中国建筑工业出版社，20025高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3 -2010）S.北京：中国建筑工业出版社，20106山东金都工程设计咨询有限公司:招远市金桂苑一期工程 岩土工程勘察报告（详勘:ZK2010036）z
