高層建筑地基基礎設計的要點探究

文/馬軍 大連新大地建筑設計研究有限公司 遼寧大連 116000

建筑物的地基基礎是結構設計的重要環節，是建筑工程最先思考、設計和施工的部位，建筑工程的根本立足點就在于地基基礎的合理設計。地基基礎之所以如此重要，原因在于地質情況非常復雜，地基基礎在土中受力形式多樣，外界不確定影響因素較多。在建筑工程中，地基基礎通常占整個土木建筑造價的5%左右；當地質情況較為復雜特殊，基礎埋置比較深的時候，占土建造價可能會增加到10%以上。因此，綜合以上情況，在地基基礎的設計過程中，可以考慮幾種不同的方案，進行可行性分析、對比、論證等，選擇出最優的方案。

1、高層建筑地基基礎設計的原則與要求

在建筑工程上，基礎就是建筑物與土壤直接接觸的部分，把直接支撐建筑物重量的土層稱為地基。影響高層建筑地基基礎設計的原因有很多，包括外部的基本條件和建筑物本身對地基基礎的條件要求。外部的基本條件有：地面的土質結構以及底下的巖土成分等。建筑物本身對地基基礎的條件要求有：建筑內部結構對地基和基礎的荷載，建筑物的層高，地下室的層數等。除此之外，在設計基礎和地基的時候，還應該考慮到抗震的功能，設計應該符合國家頒布的抗震標準。

高層建筑地基基礎的設計是非常復雜的，要綜合考慮各方面的影響因素，相對于普通多層建筑，影響的條件更多，這又進一步加大了設計的難度。高層建筑不僅層數相對較多，地下室層數也不同，結構自重也因為荷載的增大而不同，土層的深度以及土質的松軟程度也會對結構設計產生影響。

由于高層建筑本身的特殊性，高層建筑要滿足人們更多的使用條件，所以在設計過程中要比普通多層建筑更復雜，受影響的因素也相對更多。高層建筑地基基礎設計的基本要求是要滿足地基土層的抗壓能力，滿足地基的牢固性，確保地基豎向承載力和橫向抗滑移能力，注意地基的沉降量，考慮抗浮水位的影響等。一方面，要考慮地基在建筑外觀設計概念上的要求，另一方面，要考慮高層建筑對地面條件和建筑結構的要求。隨著現代經濟的發展，工程技術也越來越成熟，模擬技術與勘測技術應用廣泛，使用這些專業技術可以得到更準確的數據，可以更方便的反復模擬或修改建筑的設計方案，使高層建筑最基本的安全性得到滿足。

2、高層建筑地基基礎設計的要點分析

2.1 沉降縫的設計要點

沉降縫是指，為防止建筑物各連接的部分由于地基不均勻沉降引起房屋破壞，在施工時留設的垂直縫。當建筑物的高度、荷載和結構形式差別很大，而且地基的土質又不相同時，建筑物可能會發生不均勻沉降，然后導致不穩固的部位產生裂縫甚至開裂。為了避免或者減輕這種現象，在施工過程中應該在適當位置（如復雜的平面、高度變化處等）設置垂直縫隙，使建筑物分離。然而，通過實踐證明，沉降縫不應出現在高層建筑基礎結構中，由于高層建筑對地基基礎和地下室的壓力，在基礎中設置沉降縫，會使高層建筑的穩定性受到威脅，還會影響地下室在土層中的嵌固。所以，高層建筑基礎中盡量不要設置沉降縫。

2.2 基礎埋深的設計要點

高層建筑的上部結構本身的質量很大，會產生很大的荷載，基礎底面也會有很大的壓力，加之高層建筑本身也需要一定的埋置深度，所以高層建筑的基礎設計受到上述因素的影響，形成一定的埋置深度，以滿足高層建筑的承載力和嵌固。深基礎一般是指，基礎埋深大于基礎寬度或高度超過 5 米的基礎。地基基礎埋深指的就是，從室外設計地平標高算起，至基礎墊層底面的垂直距離。

高層建筑的基礎埋深與基礎形式和抗震設防烈度有關系。在確定基礎深埋之前，要首先考慮到的建筑物的結構、功能、用途等方面的設計。比如，必須設置基礎深埋的地下室、地下車庫、帶有地下設施屬于半埋式結構物等。基礎埋深的大小會影響到地基的可靠性，造價的高低以及施工的難度。對于高層建筑，其基礎埋深應該依據建筑物的高度而按要求設定，這樣做是為了滿足建筑物的穩定性。

2.3 地下室的設計要點

地下室的存在對于高層建筑和多層建筑物來說，應該是非常普遍的了。不管是住宅建筑還是商業建筑一般都會設置地下室、地下停車場等。在帶地下室的高層建筑中，當地下室的高度滿足高層建筑結構設計規范的要求時，地下室的頂板可以作為地上結構的嵌固端。當地震來臨時，受到地震影響的只是地面上的建筑，也會對地下造成破壞，只是越到下面的層數，受破壞越小。但是地下結構的抗震要求也不能忽略，要根據具體情況來決定抗震等級，這樣有利于提高整棟高層建筑的抗震能力。

2.4 地基處理的設計要點

地基處理的質量優劣會直接影響到基礎的選型和造價。利用軟弱土層作為持力層時，可按下列規定執行：對于淤泥和淤泥質土的處理，持力層應該放置在上面覆蓋相對較好的土層，如果上面覆蓋的土層相對較薄，盡量不要擾動淤泥；持力層的選擇并不是唯一的，還可選用密實度比較好、性能比較穩定土層作為地基基礎的持力層；雖然持力層的選擇有很多，但是盡量避免選用那些對于基礎土壤有侵蝕性的物質，或者有機物含量多的土質。局部軟弱土層以及暗塘、暗溝等，可采用基礎梁、換土、樁基或其他方法處理。由于影響地基的因素有很多，在選擇地基處理的方法時，應該將各項因素考慮全面。比如綜合考慮場地工程地質和水文地質條件、建筑物對地基要求、建筑結構類型和基礎形式、周圍環境條件、材料供應情況、施工條件等因素，經過技術經濟指標比較分析后擇優采用。

綜上所述，在高層建筑工程設計過程中，地基和基礎部分是最重要的一個環節。從高層建筑的功能角度和結構要求出發，大部分高層建筑要設置地下室。利用土體的側壓力來防止水平荷載作用下結構的傾覆。高層建筑結構的安全性和穩定性是至關重要的，想要達到足夠的安全性和穩定性，關鍵是要做好地基基礎設計。

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