高層建筑基礎(chǔ)的設(shè)計選型與應(yīng)用

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摘要：隨著高層建筑在我國的工程建設(shè)中越來越普遍，高層建筑基礎(chǔ)作為高層建筑結(jié)構(gòu)體系的一個重要組成部分，也日益被業(yè)內(nèi)人士所重視，那是因為高層建筑基礎(chǔ)承擔(dān)著將高層建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基的重要作用，在設(shè)計時，應(yīng)將高層建筑上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基協(xié)同考慮，選擇合理的基礎(chǔ)形式。
關(guān)鍵詞：高層建筑；基礎(chǔ)設(shè)計選型；分析方法；適用條件

        1  高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計選型的重要性
        1.1 高層基礎(chǔ)如果設(shè)計方法不對或者選型不當(dāng)，將嚴(yán)重影響建筑物的安全性。不恰當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)計，可能因承載力不足引起建筑物的不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物開裂或傾斜，引起難以修復(fù)的工程質(zhì)量問題。
        1.2 選擇合理的基礎(chǔ)形式是降低工程造價的一個有效措施。基礎(chǔ)工程在建筑工程造價中占有很大的比重，通常情況下可以達(dá)到25%左右，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者地質(zhì)情況復(fù)雜時，所占比重還會有所增加。因此，選擇合理的基礎(chǔ)形式能夠有效降低工程造價。
        1.3 合理選擇基礎(chǔ)形式對縮短施工工期具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計，基礎(chǔ)工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右，因此正確選擇合理的基礎(chǔ)形式對節(jié)省施工工期有很大的意義。
        2  高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計分析方法
        經(jīng)過工程技術(shù)人員多年的實踐與研究，高層建筑地基、基礎(chǔ)共同作用的事實已被人們所認(rèn)同。目前,最理想的分析方法是上部結(jié)構(gòu)與地基、基礎(chǔ)共同作用的分析方法。在這種方法中，地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)之間，同時滿足接觸點的靜力平衡和接觸點的變形協(xié)調(diào)兩個條件，即將上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者看成是一個彼此協(xié)調(diào)的整體進(jìn)行分析。
        3  高層建筑基礎(chǔ)選型
        3.1 基礎(chǔ)選型的依據(jù)。在一般情況下，高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計選型時應(yīng)考慮以下因素的影響：
        ①地質(zhì)條件的影響。地質(zhì)條件是影響高層基礎(chǔ)選型的一個非常重要因素，雖然建設(shè)場地的地質(zhì)條件在多數(shù)情況下是隱蔽的、復(fù)雜的和可變的，但目前的工程勘察和技術(shù)手段，一般能做到相對的準(zhǔn)確。作為設(shè)計人員，對提供的地質(zhì)資料要能夠進(jìn)行準(zhǔn)確分析和正確判斷，進(jìn)而能夠合理地進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計，并在施工過程中根據(jù)具體的地質(zhì)條件變化修改設(shè)計。②上部建筑結(jié)構(gòu)形式的影響。不同的上部結(jié)構(gòu)，對地基不均勻沉降的敏感程度也不相同，對地基不均勻沉降越敏感的上部結(jié)構(gòu)，則應(yīng)選擇剛度較大的基礎(chǔ)形式。因此要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式(框架、框架剪力墻、剪力墻結(jié)構(gòu)等)選配合理的基礎(chǔ)型式。③要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的特點，荷載大小，建筑物層數(shù)，高度、跨度大小等因素來選擇最佳的基礎(chǔ)形式。④高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)滿足建筑物使用上的具體要求。 

例如要滿足人防、地下車庫、地下商場等各種建筑類型的具體要求。⑤高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計還要滿足構(gòu)造的要求。例如箱型基礎(chǔ)，要滿足埋深、高度，基底平面形心與結(jié)構(gòu)豎向靜荷載重心相重合，偏心距、沉降控制等要求。⑥抗震性能對基礎(chǔ)選型的影響。高層建筑對地震作用更加敏感，在地震作用下，基礎(chǔ)可能出現(xiàn)過大變形、不均勻沉降和傾覆，所以在基礎(chǔ)選型時，一定要充分考慮到地震作用的影響。⑦周圍已有建筑物對基礎(chǔ)選型的影響。周圍已有建筑物對基礎(chǔ)選型影響也很大，如與已建建筑物間距過小時，若采用筏型或箱型基礎(chǔ)，在深基坑開挖時，是否會對已有建筑物的基礎(chǔ)或主體造成局部下沉、開裂等；如基礎(chǔ)采用預(yù)制樁，打樁時的震動能否造成已有建筑物開裂或女兒墻、雨篷等構(gòu)件的傾覆、倒塌、墜落等。⑧施工條件對基礎(chǔ)選型的影響。施工隊伍素質(zhì)能否保證施工質(zhì)量；材料、設(shè)備、機具等能否就近購買或租賃；施工期間的氣候條件等都是影響基礎(chǔ)選型的因素。⑨工程造價對基礎(chǔ)選型的影響。應(yīng)在滿足功能的前提下，選用造價最經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計方案。
        3.2 幾種常見基礎(chǔ)類型的適用條件分析。
        3.2.1 筏型基礎(chǔ)。是高層建筑常用的基礎(chǔ)形式之一。它的適用條件為：①對于軟土地基，當(dāng)使用條形基礎(chǔ)不能滿足上部結(jié)構(gòu)的容許變形和地基容許承載力時；②當(dāng)高層建筑的柱距較小，而柱子的荷載較大，必須將基礎(chǔ)連成一整體，才能滿足地基容許承載力時；③風(fēng)荷載或地震荷載起主要作用的高層建筑，欲使基礎(chǔ)有足夠的剛度和穩(wěn)定性時。
        3.2.2 箱形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)是高層建筑中廣泛使用的一種基礎(chǔ)，具有很大的剛度和整體性。對地基的不均勻沉降起到調(diào)節(jié)或減小的作用。因此適用于上部荷載大而地基土又比較軟弱的情況。
        3.2.3 樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)也是高層建筑中常用的一種基礎(chǔ)形式。它的適用條件為：①淺表土層軟弱，在較深處有能承受較大荷載土層作為樁基礎(chǔ)的持力層時；②在較大深度范圍內(nèi)，土層均較軟弱，且承載力較低時；③高層建筑結(jié)構(gòu)傳遞給基礎(chǔ)的垂直和水平荷載很大時；④高層建筑對于不均勻沉降非常敏感和控制嚴(yán)格時；⑤地震區(qū)采用樁基礎(chǔ)可提高建筑物的抗震能力時。
        3.2.4 柱下獨立基礎(chǔ)。它的適用條件為：當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)、無地下室、地基土質(zhì)較好、荷載較小、柱網(wǎng)分布較均勻時，可采用柱下獨立基礎(chǔ)。在抗震設(shè)防區(qū)，其縱橫方向應(yīng)設(shè)連系梁，連系梁可按柱垂直荷載的10%引起的拉力和壓力分別驗算。
        3.2.5 十字交叉鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。它的適用條件為：①當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)、無地下室、地基條件較好時；②當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)、有地下室、無特殊防水要求、柱網(wǎng)、荷載及開間分布比較均勻、地基較好時；③當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架或剪力墻結(jié)構(gòu)、無地下室、地基較差、荷載較大時，為了增加基礎(chǔ)的整體性和減少不均勻沉降。
        3.2.6 其它基礎(chǔ)形式，如板式、樁箱基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)等，可根據(jù)各種影響因素的具體情況，合理地進(jìn)行比選，由設(shè)計者自行選擇。
        4  結(jié)論
        設(shè)計人員在進(jìn)行高層建筑基礎(chǔ)選型設(shè)計時，一定要綜合考慮各方面因素的影響，針對具體情況選擇合理的基礎(chǔ)形式，采用正確的設(shè)計方法，這樣才能保證結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定，也會給建筑工程的質(zhì)量、造價和工期帶來效益。