一种新型高层建筑补偿式基础结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型高层建筑补偿式基础结构，特点是包括向上凹陷的壳型底板和位于壳型底板四周的四个侧壁，壳型底板和四个侧壁围成基础结构空腔，基础结构空腔内设置有十字交叉且呈均匀网状分布的若干个水平直梁以及十字交叉且呈均匀网状分布的若干个曲梁，水平直梁的端部和曲梁的端部分别固定在侧壁上，曲梁位于水平直梁下方且曲梁的下表面固定在壳型底板的底面上，水平直梁的十字交叉点和曲梁的十字交叉点的上下位置相对应，基础结构空腔内还设置有垂直墩柱，垂直墩柱依次穿过水平直梁的十字交叉点和曲梁的十字交叉点且固定在壳型底板上，优点是避免软土地基带来的侧移倾覆和不均匀沉降，同时提高基础整体强度、刚度和稳定性。
【专利说明】一种新型高层建筑补偿式基础结构
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种新型高层建筑补偿式基础结构。
【背景技术】
[0002]我国幅员辽阔，土地广袤，由沿海到内陆，从平原到山区存在各种类型的土。由于所处地理环境和气候条件的差异，地质成因和历史进程不同，各类土表现出不同的工程性质。软土是一种高压缩性、低抗剪强度的土，在外荷载作用下的软土地基承载能力低、地基变形大且历时长，建筑物极易发生不均匀沉降或倾斜侧移。在岩土工程设计中往往需要对软土地基进行处理，来满足设计施工要求。
[0003]目前，对于软土地区的高层建筑可采用筏形基础、箱形基础、薄壳基础等补偿式基础等进行处理。补偿式基础是用以减少由建筑物荷载引起的地基沉降，而以岩土自重大致相当于建筑荷载的原则而砌筑于地下相应深度处的整体性基础。其中，(I)筏形基础是将所有单独基础连成整体钢筋混凝土板，通过扩大基础面积来提高地基土的承载力，同时又可防止结构物局部发生不均匀沉降。(2)箱形基础是由顶板、底板和纵横交叉的隔墙组成一个空间整体结构，基础中的空心部份可用来做地下室，适用于地基是软土且岩层又很深时的地基处理。(3)薄壳基础是根据壳体结构能够承受较大的压力，基于壳体厚度薄且有较好的刚度，能够实现大跨度的基础设计。但是，(I)筏形基础由于平面面积较大，且厚度有限，对于大面积的软弱质土质并不能有效的处理，且有限的抗弯刚度无力调整过大的沉降差异。
(2)箱型基础由于自身的构造需要，结构复杂，并且过多的隔墙使得地下空间使用受到极大的限制。(3)薄壳基础多采用现浇施工，费工费时，且不能承受集中荷载，抗冲切能力弱。作为基础结构设计，前述的基础一旦局部失稳产生倾覆，由于高层建筑物自身重力作用，造成倾覆加剧从而破坏结构平衡，而使基础产生进一步失稳的连锁反应。综上所述，对于上述补偿性基础的改进设计具有广阔的应用背景和重要的研究价值。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种避免软土地基带来的侧移倾覆和不均匀沉降，同时提高基础整体强度、刚度和稳定性的新型高层建筑补偿式基础结构。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种新型高层建筑补偿式基础结构，包括向上凹陷的壳型底板和位于所述的壳型底板四周的四个侧壁，所述的壳型底板和四个所述的侧壁围成基础结构空腔，所述的基础结构空腔内设置有十字交叉且呈均匀网状分布的若干个水平直梁以及十字交叉且呈均匀网状分布的若干个曲梁，所述的水平直梁的端部和所述的曲梁的端部分别固定在所述的侧壁上，所述的曲梁位于所述的水平直梁下方且所述的曲梁的下表面固定在所述的壳型底板的底面上，所述的水平直梁的十字交叉点和所述的曲梁的十字交叉点的上下位置相对应，所述的基础结构空腔内还设置有垂直墩柱，所述的垂直墩柱依次穿过所述的水平直梁的十字交叉点和所述的曲梁的十字交叉点且固定在所述的壳型底板上。[0006]所述的壳型底板的水平切角为8-15度，所述的壳型底板的长宽比为(3:1)- (5:2)，所述的侧壁的垂直深度与所述的壳型底板的长度比为(1:3)- (1:5)。
[0007]所述的壳型底板为厚度在1000-1500mm之间的曲面钢筋混凝土厚板。
[0008]所述的垂直墩柱的下端且位于所述的曲梁内设置有呈2-3级面积逐步增大的阶梯状墩柱台。
[0009]所述的墩柱台内设置有直径为8-lOmm的用于提高承载力的加强筋，所述的加强筋的配筋率为0.8-1.2%。
[0010]所述的壳型底板的底部设置有水平隔板。
[0011]所述的侧壁向内倾斜一定角度且其倾斜角度为与垂直方向呈6-12度。提升结构侧移、倾斜时的抵抗力。
[0012]所述的壳型底板、所述的侧壁、所述的水平直梁、所述的曲梁以及所述的垂直墩柱均采用高强度钢筋混凝土材料制作而成。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:本实用新型首次公开了一种新型高层建筑补偿式基础结构，包括向上凹陷的壳型底板和位于壳型底板四周的四个侧壁，壳型底板和四个侧壁围成基础结构空腔，基础结构空腔内设置有水平直梁以及曲梁，曲梁位于水平直梁下方且曲梁的下表面固定在壳型底板的底面，基础结构空腔内的垂直墩柱依次穿过水平直梁的十字交叉点和曲梁的十字交叉点且固定在壳型底板上，该壳型底板的设计可增加基础与周围土体的接触面积，有效降低基底附加应力，使之满足软土层的承载力要求；十字交叉设置的水平直梁和曲梁是位于基础结构空腔内部的传力体系，通过垂直墩柱将上部结构荷载均匀地传递给网状结构的曲梁上，再由曲梁将荷载均匀地传递至壳型底板上，十字交叉分布使得应力传递更为的均衡，避免出现局部应力集中的情况，使基础结构整体受力更加均匀，提升基础的稳定性，同时曲梁通过垂直墩柱与交错的水平直梁相连，从而形成框架结构，提高基础结构内部空间的利用率；基础结构的侧壁与垂直方向存在倾角，提升结构侧移、倾斜时的抵抗力；并根据上层基础的受载情况布置相应数量的墩柱台，提升基础的稳定性，使得基础受力更加均匀。其优点如下:
[0014](I)能够有效解决软土地基的不均匀沉降，保证高层建筑物不发生侧移、倾斜。壳型底板采用曲面厚板式基础有效减低建筑物的重心的作用，当建筑物发生微小侧移时，会使重力作用线偏离支点，从而对基础支点产生抵抗力矩，最终实现与外力矩的平衡，保持建筑物整体的平衡；
[0015](2)能够均匀承受并传递荷载，较大的接触面积，使得地基承受的附加压力减小，从而降低软土地基的沉降量，达到控制建筑物沉降的幅度和速度；
[0016](3)能够抗击各方向传来的冲击波，具有较高的韧性和弹性，并允许建筑物在一定限度内摇摆，有效避免水平承载力的破坏，具有较强的抗震功能；
[0017](4)基础中空结构形式，预留出较大的可利用空间并在壳型底板的上设置水平隔板，为建筑物利用地下空间建设地下车库、地下商场等提供有利的条件。
[0018]综上所述，本实用新型一种新型高层建筑补偿式基础结构，通过改善外形和内部结构，减低了建筑物的重心，使其具备侧向倾斜时产生抵抗弯矩，保持结构自身的平衡；同时扩大基础与周围土体的接触面积，减小了附加应力，控制了建筑的沉降量和大小；与此同时，中空结构形式可预留出大量的地下空间，提高了建筑物整体的实用和商业价值。【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型高层建筑补偿式基础结构的俯视图；
[0020]图2为图1的A-A’截面剖视图；
[0021]图3为本实用新型高层建筑补偿式基础结构的局部立体图；
[0022]图4为本实用新型墩柱台结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0024]具体实施例子
[0025]一种新型高层建筑补偿式基础结构，如图1、图2和图3所示，包括向上凹陷的壳型底板I和位于壳型底板I四周的四个侧壁2，壳型底板I和四个侧壁2围成基础结构空腔3，基础结构空腔3内设置有十字交叉且呈均匀网状分布的若干个水平直梁4以及十字交叉且呈均匀网状分布的若干个曲梁5，水平直梁4的端部和曲梁5的端部分别固定在侧壁2上，曲梁5位于水平直梁4下方且曲梁5的下表面固定在壳型底板I的底面上，水平直梁4的十字交叉点和曲梁5的十字交叉点的上下位置相对应，基础结构空腔3内还设置有垂直墩柱6，垂直墩柱6依次穿过水平直梁4的十字交叉点和曲梁5的十字交叉点且固定在壳型底板I上。
[0026]在此具体实施例中，如图1和图2所示，壳型底板I的水平切角为8-15度，壳型底板I的长宽比为(3:1)-(5:2)，侧壁2的垂直深度与壳型底板I的长度比为(1:3)-(1:5)。壳型底板I为厚度1000-1500mm的曲面钢筋混凝土厚板。如图4所示，垂直墩柱6的下端且位于曲梁5内设置有2级面积逐步增大-的呈阶梯状的墩柱台7 (如图4所示)，墩柱台7内设置有直径为8-10mm的用于提高承载力的加强筋8，加强筋8的配筋率为0.8-1.2%。
[0027]在此具体实施例中，如图1所示，壳型底板I的底部设置有水平隔板9。侧壁2向内倾斜一定角度且其倾斜角度为与垂直方向呈6-12度。壳型底板1、侧壁2、水平直梁4、曲梁5以及垂直墩柱6均采用高强度钢筋混凝土材料制作而成。
[0028]上述壳型底板I上布置的十字交错曲梁5可采用预应力梁后张法施工工艺或需做结构局部加强；其框架结构体系中的水平直梁4按一般梁的施工工艺；其垂直墩柱的布置采用一般的墩柱施工工艺。
[0029]上述实施例是对本实用新型进一步解释说明，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种新型高层建筑补偿式基础结构，其特征在于:包括向上凹陷的壳型底板和位于所述的壳型底板四周的四个侧壁，所述的壳型底板和四个所述的侧壁围成基础结构空腔，所述的基础结构空腔内设置有十字交叉且呈均匀网状分布的若干个水平直梁以及十字交叉且呈均匀网状分布的若干个曲梁，所述的水平直梁的端部和所述的曲梁的端部分别固定在所述的侧壁上，所述的曲梁位于所述的水平直梁下方且所述的曲梁的下表面固定在所述的壳型底板的底面上，所述的水平直梁的十字交叉点和所述的曲梁的十字交叉点的上下位置相对应，所述的基础结构空腔内还设置有垂直墩柱，所述的垂直墩柱依次穿过所述的水平直梁的十字交叉点和所述的曲梁的十字交叉点且固定在所述的壳型底板上。
2.根据权利要求1所述的一种新型高层建筑补偿式基础结构，其特征在于:所述的壳型底板的水平切角为8-15度，所述的壳型底板的长宽比为(3:1)- (5:2)，所述的侧壁的垂直深度与所述的壳型底板的长度比为(1:3) - (1:5)。
3.根据权利要求1所述的一种新型高层建筑补偿式基础结构，其特征在于:所述的壳型底板为厚度在1000-1500mm之间的曲面钢筋混凝土厚板。
4.根据权利要求1所述的一种新型高层建筑补偿式基础结构，其特征在于:所述的垂直墩柱的下端且位于所述的曲梁内设置有呈2-3级面积逐步增大的阶梯状墩柱台。
5.根据权利要求4所述的一种新型高层建筑补偿式基础结构，其特征在于:所述的墩柱台内设置有直径为8-lOmm的用于提高承载力的加强筋，所述的加强筋的配筋率为0.8-1.2%。
6.根据权利要求1所述的一种新型高层建筑补偿式基础结构，其特征在于:所述的壳型底板的底部设置有水平隔板。
7.根据权利要求1所述的一种新型高层建筑补偿式基础结构，其特征在于:所述的侧壁向内倾斜一定角度且其倾斜角度为与垂直方向呈6-12度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种新型高层建筑补偿式基础结构，其特征在于:所述的壳型底板、所述的侧壁、所述的水平直梁、所述的曲梁以及所述的垂直墩柱均采用高强度钢筋混凝土材料制作而成。
【文档编号】E02D27/34GK203795453SQ201420154531
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】岳亚刚, 朱剑锋, 林亨, 谢琦峰, 禇建德 申请人:宁波大学