高层建筑基础的设计选型与应用

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摘要：随着高层建筑在我国的工程建设中越来越普遍，高层建筑基础作为高层建筑结构体系的一个重要组成部分，也日益被业内人士所重视，那是因为高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用，在设计时，应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑，选择合理的基础形式。

关键词：高层建筑 基础 设计选型 应用

中图分类号： TU97文献标识码：A 文章编号：

前言

在工程质量事故中，如果基础工程出现质量问题，补救起来相当困难，还会给工程造价和工期带来较大的影响。所以，在进行地基基础设计时，除了保证基础本身应具有足够的强度和刚度外，还应考虑地基的强度、稳定性及变形的要求，为使基础设计更合理，应综合考虑上部结构、基础和地基的共同作用。

一、 高层建筑基础选型。

1 基础选型的依据。在一般情况下，高层建筑基础设计选型时应考虑以下因素的影响：

（1）地质条件的影响。地质条件是影响高层基础选型的一个非常

重要因素，虽然建设场地的地质条件在多数情况下是隐蔽的、复杂

的和可变的，但目前的工程勘察和技术手段，一般能做到相对的准

确。作为设计人员，对提供的地质资料要能够进行准确分析和正确

判断，进而能够合理地进行基础设计，并在施工过程中根据具体的

地质条件变化修改设计。

（2）上部建筑结构形式的影响。不同的上部结构，对地基不均匀沉降的敏感程度也不相同，对地基不均匀沉降越敏感的上部结构，则应选择刚度较大的基础形式。因此要根据上部结构的不同结构形式(框架、框架剪力墙、剪力墙结构等)选配合理的基础型式。

（3）要根据建筑结构的特点，荷载大小，建筑物层数，高度、跨度大小等因素来选择最佳的基础形式。

（4）高层建筑基础设计应满足建筑物使用上的具体要求。例如要满足人防、地下车库、地下商场等各种建筑类型的具体要求。

（5）高层建筑基础设计还要满足构造的要求。例如箱型基础，要满足埋深、高度，基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合，偏心距、沉降控制等要求。

（6）抗震性能对基础选型的影响。高层建筑对地震作用更加敏感，在地震作用下，基础可能出现过大变形、不均匀沉降和倾覆，所以在基础选型时，一定要充分考虑到地震作用的影响。

（7）周围已有建筑物对基础选型的影响。周围已有建筑物对基础选型影响也很大，如与已建建筑物间距过小时，若采用筏型或箱型基础，在深基坑开挖时，是否会对已有建筑物的基础或主体造成局部下沉、开裂等；如基础采用预制桩，打桩时的震动能否造成已有建筑物开裂或女儿墙、雨篷等构件的倾覆、倒塌、坠落等。

（8）施工条件对基础选型的影响。施工队伍素质能否保证施工质量；材料、设备、机具等能否就近购买或租赁；施工期间的气候条件等都是影响基础选型的因素。

（9）工程造价对基础选型的影响。应在满足功能的前提下，选用造价最经济的基础设计方案。

二、.基础选型

1 高层建筑基础的常用形式

高层建筑的上部结构荷载很大, 基础底面压力也很大, 一般的独立基础己不能满足承载力的技术要求, 因此, 应采用特殊形式的基础，常用的基础形式有梁式基础、筏形基础、箱形基础、桩基础、地下连续墙基础等，以及这些基础的联合使用。

（1）钢筋混凝土梁式基础

这种基础一般设置在柱列下或剪力墙下， 适用于地基承载力较高而上部结构不是很高、载荷不是很大、没有地下室的情况。

（2）交梁式条形基础

它是用两个方向的梁式基础把柱纵横相互联系起来。当地基承载力较高，上部的柱子传来的荷载较大，没有地下室，而单独基础或柱下条形基础均不能满足地基承载力要求时,可在柱网下纵横两向设置交梁式基础(也成十字交叉条形基础)。这种结构的形式比单独基础的整体刚度好, 有利于荷载分布。

（3）筏形基础

它是由钢筋混凝土组成的覆盖建筑物全部底面积的连续底板构成。筏形基础的平面尺寸应根据地基土的承载力、上部结构的布置及其载荷的分布等因素确定。筏形基础又有平板式和梁板式两种类型。有地下室和没有地下室的情况都适用。

（4）箱型基础

基础的整体外形如箱，由钢筋混凝土底板、顶板和纵横墙体组成一个整体结构。这种基础刚度很大，可减少建筑物的不均匀沉降。高层建筑一般设地下室，可结合使用要求设计成箱型基础。

（5）桩基础

由设置于土中的桩和承接基础结构和上部结构的承台组成。桩有预制桩、灌注桩、人工挖孔桩（墩）和钢桩等，具有承载能力大, 能抵御复杂荷载以及能良好地适应各种地质条件的优点, 尤其是对于软弱地基土上的高层建筑, 桩基础是最理想的基础形式之一。

（6）地下连续墙

这是在土中钻、挖、冲孔成槽，在槽内安放钢筋网（笼）、浇注混凝土而形成的一种地下钢筋混凝土墙体。它的适用范围很广，如建筑物地下室、水池、设备基础、地下铁道、船闸、护岸、防渗墙等，均可采用地下连续墙，既可当做基础又可当做支护。

（7）联合基础

有时为了加强基础结构的整体性和稳定性,如提高其抵御水平荷载的能力、一定程度上调整不均匀沉降的能力、防水能力等，要将两种或两种以上的基础形式联合使用。如当受地质或施工条件限制, 单桩的承载力不高, 而不得不满堂布桩或局部满堂布桩才足以支承建筑荷载时可考虑桩基础与片筏基础联合使用； 当在软弱地基土上建造高层建筑时可考虑桩基础与箱型基础联合使用，以及其他基础形式的联合使用。

三、基础的一般设计要求

1 基本要求

在进行基础设计时，为确保建筑物的安全和正常使用，必须满足下述三方面要求:

(1)基地压力小于或等于地基的允许承载力；桩基础或复合桩基础要求基地总荷载小于或等于桩基承载力与桩间地基土承载力的总和。

(2)地基计算变形量小于建筑物允许变形值。

(3)水平力作用时满足稳定性要求。以上三个要求为基本要求，对不同的高层建筑物应分别对待。

2 埋深要求

为保证高层建筑在垂直载荷和水平载荷作用下的稳定性，高层建筑基础应满足一定的埋置深度要求。在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体形、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋深从室外地面算至基础底面，宜符合下列要求：

（1）天然地基或复合地基：埋深大于等于建筑物高度的1/15。

（2）桩基础：埋深大于等于建筑物高度的1/8（桩长不计在内）。

建筑物高度系指从室外地坪到屋面的高度（不包括突出屋面的电梯间、水箱等局部附属部分）。当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性要求并满足基地零应力区要求的前提下，基础埋深可适当减小。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑措施。

3 防水要求

当高层建筑基础为带地下室的筏形基础、箱型基础等地下结构时，基础混凝土不仅强度要满足要求，还要满足防水要求。当有防水要求时，混凝土抗渗等级应根据地下室最大水头与防水混凝土厚度的比值按基础防水混凝土的抗渗等级表采用，且不应小于0.6Mpa。必要时可设置架空排水层。

结束语

基础的重要性表现在基础工程在建筑工程总造价中占有较大的比重。基础工程所耗费的钢材、水泥用量多, 施工难度大。就钢筋混凝土结构和一般地质条件而言, 采用箱形基础和筏板基础的高层建筑, 其基础工程的费用约占建筑总造价的10% ~ 20%, 相应的施工工期约占建筑总工期的20%~ 25%, 当采用桩基时, 上述两项的比例分别为20% ~30%和30%~ 40%。当地质条件复杂时, 其造价和工期所占的比重还会增加。因此, 基础的设计和施工对高层建筑本身至关重要, 只有选择合理的基础形式及计算方法才能够保证建筑结构安全, 并且降低工程造价。

参考文献

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