淺析高層建筑結構設計中的基礎設計與樁筏基礎設計分析

陳力

【摘 要】近年來，隨著經濟的發展，特別是隨著改革開放的不斷深入，我國的經濟建設取得了巨大的進步，與此同時，我國在建筑行業的發展也是十分巨大的。在設計高層建筑結構的時候，基礎設計是非常重要的。要是沒有把基礎做好，建筑就會出現裂縫，更嚴重的整個高層建筑會傾塌，高層建筑地下空間的開發越來越受到人們的重視，樁箱（筏）的基礎設計也因此受到普遍歡迎，筆者結合了在設計當中積累的經驗，簡略的介紹高層建筑樁筏基礎的設計。筆者通過對高層建筑結構設計中的基礎設計的研究，對設計中需要注意的問題進行闡述。

【關鍵詞】高層建筑；結構設計；基礎 ；樁筏基礎；設計

【中圖分類號】TU470 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0212-02

一、前言

高層建筑基礎想要牢固，就應該采用一些整體性好，并且能滿足地基承載力和建筑物容許變形要求，而且能調節不均勻沉降的基礎形式；采用筏板基礎或者帶柱基的筏板基礎是可以的，必要的時候也可以采用箱形基礎。

二、高層建筑基礎的要求

能力。

三、在進行基礎設計時，應該注意如下問題

1.在中國國內目前的高層建筑基礎設計普遍都是直接采用電算程序得到的各種荷載效應的標準組合，以及同一地基或樁基承載力特征進行設計，高層建筑邊角豎向結構較大軸力主要就是風荷載和地震作用引起的，把此永久作用和短期作用等同的來看，邊角豎向結構的基礎就會被加大了，中部豎向結構基礎不能夠增強的原因就是由于相應重力荷載的長期作用，某些高層建筑的地下室底部橫向墻體八字裂縫典型盆式差異沉降，這樣的現象發生跟前面的因素有直接的關系。

2.在嵌巖高層建筑結構基礎時候，采用砂質或者其他材質褥墊層在基礎周邊和底面設置，墊層的厚度范圍是50毫米到10毫米之間，肥槽填充混凝土的做法是不能采用的。根據受沖切承載力計算來確定平板式筏基的板厚，不平衡彎矩作用在沖切面上的附加剪力是應該需要考慮的，而且板的厚度不能低于400米。筏形基礎應的頂面和底面配置雙向鋼筋網片，鋼筋之間的間距能低于于150毫米，比300毫米大也不好；鋼筋的受力直徑不能比12毫米小。柱寬比梁板式筏基梁寬大的時候，可以采用在柱邊用肋梁加腋，這樣的話就會滿足構造的要求。在梁高取值梁板式筏基的時候應該把底板厚度包括在內，正截面受彎及斜截面受剪承載力是梁截面應該滿足的，應對基礎梁頂面柱下局部受壓承載力進行驗算。應該根據地基土的承載力、上部結構的布置及其荷載的分布等因素來確定筏板基礎的平面尺寸，偏心距的計算可以取消。

3.在設計樁基的時候要因地制宜的設計，在選樁的型號上，成樁的工藝方面，承載力取值的方法上，各地各自的經驗都比較成熟，而且很規范。在選擇樁基和設計承臺的時候，要根據上部結構類型、荷載大小、樁穿越的土層、樁端持力層土類、地下水位、施工條件和經驗、制樁材料供應條件等因素來綜合的考慮。

4.應該根據地基土承載力和上部結構布置以及荷載大小等因素來確定箱形基礎的平面尺寸。

四、高層建筑樁筏基礎作用影響因素的分析

1、彈性模量Es地基 和相對剛度K p 的樁影響

（一）對高層建筑產生影響的平均沉降，如果有較大的彈性模Es的樁間土，那平均沉降就會在高層建筑上發生；相對剛度小的樁，那高層建筑的平均沉降就會加大。

（二）在影響高層建筑差異沉降的時候，起了決定性的作用是筏基剛度，不明顯的影響，在Es 和Kp上呈現出來了。

（三）上部荷載的影響，在被樁筏分擔的時候，越小的彈性模量的樁間土Es，分擔荷載的筏基，就會產生很大的比例；彈性模量樁的Ep越小，那分擔荷載的筏基，其比例就越大。

2、樁長和樁間距的影響

（一）樁長的影響

影響樁筏分擔荷載的樁越長，就會有很小的比例來分擔荷載的筏基。對樁頂反力分布以及筏基內力大小有關樁的長度變化的影響是不明顯的。高層建筑的樁越長，差異沉降的建筑物比例就越小，但是樁的長細比對建筑物的差異沉降不是影響的上部結構剛度和筏板厚度主要因素。

（二）樁間距的影響

影響高層建筑差異沉降的平均沉降，在10 以內的s/d，均會稍微增加高層建筑的差異沉降和平均沉降，說明沒有急劇的影響；對樁筏分擔上部荷載的影響，樁間距增大，對樁筏分擔上部荷載具明顯的影響。樁間距增大，角樁反力和邊樁反力明顯減小；當s/d 達到某值時，樁頂反力分布趨于均勻，即內部樁反力均等于角樁反力、邊樁反力。s/d 增大，樁分擔上部荷載的比例大大減小，而筏板分擔上部荷載的比例將大大增加。如果樁間土有較高的承載力，那么可通過增大樁間距來充分發揮樁間土的承載力；對樁頂反力分布的影響樁間距增大，對樁頂反力分布的影響也是明顯的。

3、抽樁對基礎沉降及筏基分擔上部荷載的影響

我們得知，通過實際經驗，這個影響甚微，如果抽去同樣數日的內部樁對基礎沉降和筏基分擔荷載的。而如何同樣數目的角樁和邊樁抽去的話，這個影響將增大，充分顯示，在樁筏基礎設計中，合理布樁的重要性，角樁和邊樁密一些，內部樁疏一些，可以達到充分發揮樁筏基礎的效果和節省的目的。適當增大樁間距，對樁間土的承載力，我們可以充分利用，其實質是減少樁數，在抽樁過程中，抽筏基下什么部位的樁對基礎沉降及筏基分擔上部荷載的影響少一點呢？

五、高層建筑樁箱（筏）基礎與地基共同作用的設計建議

1、目前出現的共同作用實踐的例子，就是減少沉降樁或樁間距大于6 倍樁徑的疏樁即符合樁基。對于非嵌巖端承樁，樁間距離加大，樁數減少，讓筏（或箱）底的地基承載力充分發揮，這種方法是可行的。

2、若常規設計被采用的話，可適當減少樁承擔的荷載，在Pp=P-PwA-（5-10）%P=（95-90）%P-Pw·A式中，P：上部總荷載（包括箱（筏）基）；Pp：表示樁承擔的荷載；Pw：表示浮力；A：箱（筏）基礎平面面積。

3、可采用S=20CM～30CM的方法，這樣可適當加大高層建筑樁（筏）基礎的容許沉降。

六、結束語

綜上所述，高層建筑基層設計的重要性是毋庸置疑的，我們想要保證建筑結構安全，只有選擇合理的基礎形式及計算方法，并且降低工程造價。在高層建筑結構設計中，極其重要的是基礎設計，適用、扎實的基礎，是關鍵所在，是確保高層建筑質量的關鍵。在進行設計高層建筑結構時，要將當地情況適當地結合，可能存在的一系列影響因素一定要考慮好，做好基礎設計。