北京中国银行总部厦地下连续墙设计.doc

北京中国银行总部大厦地下连续墙设计 [ 来源：d | 类别：技术 | 时间：2006-2-6 0:22:55 ] [字体：大 中 小] 原作者:中国建筑科学研究院建筑设计院 修龙　王杨　　　中国建筑科学研究院地基基础研究所 杨斌　杨生贵 出处: 　 【论文摘要】本文主要介绍了北京中国银行总部大厦工程地下连续墙的设计方法，提出了对施工支护阶段与使用阶段(作为地下室外墙)挡土、承重、防水合一的地下连续墙的设计思路，以及变形设计起控制作用的观点。在地下连续墙与内部结构(楼板及墙体)的连接构造、地下室防水等设计方面，本文给出了实用、有效的设计方法。对地下连续墙，本工程首次采用了基底后压浆技术。 -------------------------------------------------------------------------------- 1　工程概况 　　中国银行总部大厦位于北京西单北大街与长安街交汇处。建筑设计由美国著名建筑师贝聿铭先生主持。该工程地理位置十分重要。为充分有效利用场地，建筑外轮廓线沿规划红线布置，建筑物地下室全部占满规划用地(见图1)。该建筑总面积174000m2，占地13299.6m2。地上十五层，地下四层。东、南侧为55m跨主入口。建筑物中部为面积约4200m2、高度约50m、自然采光的四季共享大厅。场地表层为2～8m的人工堆积层，以下为第四纪沉积的粘性土和砂卵石交互层。地下水第1层为上层滞水，深约5～6m；第2层为承压水，埋深约为20.5～22m。本工程建筑设计独特新颖，给结构设计带来了很大的难度和挑战，也为结构设计的创新与发展提供了难得的机遇。其中深基坑地下支护结构的设计与施工，解决了诸多新技术难点，取得了十分宝贵的经验，对建筑技术发展作出了有益的探索。 图1　场地平面 2　地下室结构外墙方案的选择与确定 　　为最大限度地利用规划用地，在建筑物高度受到规划限制的情况下，建筑师采用了将有效建筑空间向地下发展的手法。地下室共四层，基坑开挖最大深度为-22m，同时建筑外轮廓线与建筑红线重合。在结构设计的方案选择中，首先否定了地下室放坡大开挖的方案，该场地位于闹市区，周边多为重要建筑和城市主要街道，放坡开挖不可能。第2种方案，在建筑物周边做护坡桩支护结构。该方案的优点是经验成熟，技术可靠，开挖后地下室施工方便；问题是支护结构需占用红线外市政规划用地。此方案亦被否定。经分析论证，设计采用地下室外墙为地下连续墙结构方案。该方案地下室外墙与建筑物红线重合，不占用红线外用地，既可保证建筑物上部竖向荷载的有效传递，同时也可保证建筑内部使用空间不受影响，满足建筑使用要求。采用此方案，不同阶段，其功能与受力工作状态也不同。施工开挖阶段地下连续墙为施工支护结构，用于挡土、截水；使用阶段为地下室外挡土墙。此方案完全满足规划和建筑设计要求，但给结构设计与施工带来一定的难度。 　　对于基坑深度二十几米，施工支护与使用合一的地连墙结构目前经验不足。需解决的难题有：①地连墙位移的严格控制。作为一般支护结构，地连墙位移没有严格要求，只要保证开挖过程的安全可靠即可；但作为使用阶段的地下室外墙，为保证竖向荷载可靠传递，墙顶位移要严格控制。因此，为避免偏心影响和建筑使用空间的减少，在开挖过程中不容许墙体产生较大的位移。②施工支护阶段与使用阶段地连墙要考虑内力重分布的计算方法。③楼板与地连墙的可靠连接方法。④在竖向荷载作用下地连墙沉降(基底沉渣等原因产生)与基础底板间沉降差控制以及防水措施等。上述问题技术难度大，没有成熟的经验可借鉴。为此，在中银大厦地连墙的设计与施工中，我们探索采用了新的设计概念和诸多新技术、新方法。现主体结构施工已基本完成，测试结果及现场观察表明，设计正确，构造可靠，效果好，为扩大地连墙技术的应用提供了有益的经验。 3　地连墙的计算分析与设计 3.1　地连墙的计算分析 　　因基坑边长很长，计算按平面问题考虑。取单位长度墙段进行计算，用弹性支点法，杆系有限元进行分析。把连续墙沿深度方向离散成梁单元，锚杆及基坑底土体简化为作用在相应结点上的弹簧，锚杆弹簧的直线刚度按锚杆张拉试验曲线确定(见表1)；土体弹簧的直线刚度用m法按不同土层分层计算；连续墙上的荷载为墙背侧向土压力、水压力及锚杆预加力对墙体的推力。土压力按朗肯土压力理论分层计算。计算简图见图2。 锚杆弹簧的直线刚度表1 锚杆标高 直线刚度KI(kN/m) -4.00 1.10×104 -7.00 1.18×104 -9.00 1.25×104 -13.00　-14.00 1.45×104 -17.00　-18.50 1.74×104 图2　地下连续墙计算简图 　　计算分析