高层建筑工程的基础设计.docVIP

精品论文 参考文献 高层建筑工程的基础设计 王心宇 　　（杭州嘉和结构设计事务所有限公司，浙江，杭州，310004） 　　【摘 要】基础作为建筑结构的重要组成部分，建筑所承受的各种荷载都需要经过基础传递到地基。而由于高层建筑层数多且上部结构荷载很大，使得其基础具有施工周期长、埋置深度大、材料用量多以及工程造价高等特点。高层建筑基础设计及选型的好坏，将对整个工程项目的安全性、经济性造成直接的影响。本文结合工作实际，从高层建筑工程基础设计的基本要求出发，并着重就基础设计中的相关重点问题进行了分析与探讨。 　　【关键字】高层建筑；基础设计；选型 　　1．高层建筑基础设计的重要性 　　1.1安全性 　　高层建筑的地基基础必须能够提供足够的竖向承载力与水平承载力，以保证建筑物在风荷载与地震作用下具有足够的稳定性，并使得建筑物的倾斜与沉降能控制在允许范围以内。而如果因基础设计方法不当或基础选型不当，都可能导致地基基础因承载力不足，而出现各类工程质量问题。 　　1.2经济性 　　根据调查显示，采用箱形基础和筏形基础的高层建筑，其工程费用约占建筑总造价的10%~25%，施工工期则占据建筑总工期的20%~25%；采用桩基础的高层建筑，以上两项的比例则分别占据了20%~30%和30%~40%。尤其是随着高层建筑层数的增加和在结构复杂的情况下，基础工程造价和施工工期所占比重还会明显增加。因此，必须对高层建筑的基础工程进行合理设计与选型，以保证工程效益与工程进度的完美实现。 　　2．高层建筑基础的主要类型与适用范围 　　高层建筑基础的合理选型，是整体结构设计中的一个重要环节，它不仅涉及到整栋建筑的使用功能与安全可靠，还与施工进度、投资额度以及对周边建筑物的影响程度有着密切的联系。目前，高层建筑常用的基础类型主要有：十字交叉条形基础、筏形基础、箱形基础、桩筏基础、桩箱基础等。 　　2.1十字交叉条形基础 　　十字交叉条形基础是指在柱网下，呈现为纵横双向设置的钢筋混凝土条形基础，见下图1所示。这种基础的特点是结构形式整体刚度较好，有利于荷载的分布。十字交叉条形基础，主要适用于下列情况： 　　当上部结构传递的荷载不是太大，且柱网较为均匀时，或者柱距较小且各柱荷载差异较小时；当地基土质均匀，地基土承载力很高且压缩性较小时；当建筑物无地下室要求时。 　　 　　图1 十字交叉条形基础 　　2.2筏形基础 　　如果建筑上部结构传递的荷载很大，而像十字交叉条形基础这种结构不能提供足够的底面积时，可以将条形基础的地面积扩大成满堂基础，即被称为筏形基础，筏形基础主要可分为平板式和梁板式两种类型（见下图2所示）。 　　这种基础的特点是相比条形基础具有更大的整体刚度，且有利于调整地基的不均匀沉降问题，并能较好的适应建筑上部结构的荷载分布变化。一般而言，筏形基础可用于6层以上的住宅建筑，也可在50层以上的高层建筑中使用。筏形基础，主要适用于下列几种情况： 　　当采用条形基础不能满足高层建筑允许变形和地基承载力要求时；当建筑物柱距较小，而柱荷载很大，将基础连接成整体才能满足地基承载力要求时；在风荷载或地震作用下，欲使建筑基础保持足够的稳定性和刚度时。 　　 　　图2 筏形基础 　　（a、b平板式；c、d梁板式） 　　2.3箱形基础 　　箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板、侧墙以及一定数量内隔墙所构成的整体刚度较好的单层或多层钢筋混凝土基础。箱形基础的受力特点与适用性为： 　　箱形基础相比筏形基础具有更好的整体性与抗弯强度，能够较好的抵抗并协调由于软弱地基在较大荷载作用下发生的不均匀变形；箱形基础具有很好的补偿性，其埋深较深，基础空腹，从而卸除了基础底部原有的自重压力，从而减少了作用于基础底面的附加应力，减少了建筑物的沉降；箱形基础还具有较好的抗震效果，由于箱形基础与上部结构较好的嵌固连接，且基础埋深较深，从而极大降低了建筑物重心，增加了建筑物的整体性，有利于建筑物抗震。 　　但必须指出，由于箱形基础施工技术要求较高，且对材料的消耗量较大，在基坑开挖过程中也容易出现难题与困难。因此在实际工程中是否采用箱形基础，应根据地基基础方案进行技术经济比较后方可确定。 　　2.4桩基础、桩筏基础、桩箱基础 　　桩基础是高层建筑工程中最常采用的基础形式，具有承载能力强，能抵御各种复杂荷载以及能良好适应各种地质条件的优点，尤其是对于软弱地基上的高层建筑，桩基础是最为理想的基础形式之一。桩基础在高层建筑基础设计中，应用非常广泛，其特点主要有以下的几点： 　　桩基础具有很高的竖向承载力，能够承担高层建筑大部分或全部的竖向荷载；桩基础具有很大的整体抗倾覆能力，能够有效抵御地震作用或飓风作用所形成的水平力矩与水平荷载，确保了建筑的抗倾覆性与稳定性；桩基础具有很大的竖向刚度，能确保建筑物倾斜或者地基变形