高層建筑結構基礎設計中不足點及對策

摘要：高層建筑物是城市化發展的必須品，隨著城市化的發展，高層建筑物的發展只會多不會少，所以保證建筑物的安全是高層建筑的重中之重。高層建筑設計的核心是基礎設計，但是隨著高層建筑物的不斷增高，高層建筑基礎設計中的不足被凸顯出來。所以本文根據實際情況提出了高層建筑在基礎設計中的不足及其相應的對策，為實際的設計工作提供指導。

關鍵詞：高層建筑;基礎設計;安全;不足;對策

隨著我國經濟的迅速發展，越來越多的地區都已經就進入城市化的發展路程。越來越多的人都搬往城市。為了滿足城市人口劇增的現象，高層建筑也隨之越來越多，高層建筑的高度也越來越高。但同時也出現了一系列的問題，高層建筑隨著高度的增加，設計難度也隨之增加，需要的設計人來也越來越多，高層建筑基礎設計中存在的矛盾也日趨明顯。

高層建筑的矛盾在于高層建筑隨著層數的不斷增加，傾斜力矩也越來越大，發生危險的幾率也越來越大，所以高層建筑的基礎設計必須能夠有足夠的荷載力來保證高層建筑的穩定性。除了本身的傾斜力矩外，隨著層數的不斷增加，風力對高層建筑的影響越來越來，包括地震等自然災害對高層建筑的影響都隨著樓層層數的增加而增加。解決這些問題的辦法就是在樓層的基礎設計中進行完善。雖然高層建筑的基礎設計和基礎工程在整個高層建筑中所占的比重并不是很大，但是就其重要性來說，高層建筑的基礎設計在整個高層建筑的工程中起著舉足輕重的地位。所以本文在對高層建筑的基層設計提出一些問題，并給出一些相應的解決方案。

一、高層建筑基礎設計中存在的問題

（一）水平荷載對高層建筑的影響

水平荷載是高層建筑基礎設計中需要考慮的一項非常重要的因素，水平荷載是指高層建筑受到外力的作用而產生彎曲，這種外力包括風力、地震等因素。而且這種外力隨著高層建筑的層數的增高而增高。如果在基礎設計中高層建筑的水平荷載力不足以對抗這種外力的作用，就會使得高層建筑產生傾斜。一旦發生傾斜，就會呈現一個惡性循環，隨著高層建筑的傾斜的增加，水平荷載也越來越小。即高層建筑發生傾斜，傾斜度與水平荷載呈負相關。

（二）豎向荷載對高層建筑的影響

在以往的高層建筑中，我們只注重水平荷載對高層建筑的影響，其實豎向荷載對于高層建筑的影響也是不可忽視的。如果一旦豎向荷載到達一定程度，在一定程度上就會影響高層建筑的建筑構件的軸變情況。高層建筑的構件的軸變情況與高層建筑傾斜所產生的危害不相上下，必須加以足夠的重視。

（三）扭轉事件對高層建筑的影響

扭轉問題是高層建筑基礎設計中的核心問題，也是最常見的問題之一。在高層建筑中，由于地理位置或者自然因素的影響，造成了高層建筑的不對稱性，出現了這種扭轉問題后，就會對構件部件產生很大影響，構件部件一旦破壞，就會出現應力集中的現象，從而對高層建筑物產生很大的影響。這種影響對于高層建筑來說有時候是致命性的，所以必須從各方面加強管理和要求，最大限度減少發生這種問題的概率。

（四）高層建筑物高度對于高層建筑的影響

通過對前面水平荷載、豎向荷載等的敘述，我們得知隨著高層建筑高度的增加，其危險度也越來越高，而且對于各項要求也提高到了一個新的檔次比如隨著高層建筑高度的增加，其所需要的抗震要求就極高。但是由于人才缺失等種種原因，對于過高的高層建筑的設計人才總是滿足不了需求，于是各種過高的高層建筑的基礎設計要求達不到該高度的高層建筑所需要的要求。所以出現了很多高層建筑物不符合規范，導致危險發生的幾率也大為增加。

二、高層建筑基礎設計中存在的不足的對策

（一）水平荷載不足的對策

水平荷載的大小不是固定的，隨著高層建筑的不斷增高，所需要的對抗外力的水平荷載力也就越大，所以一般情況下對于平原等地區高層建筑的高度都有其對應的水平荷載，這樣說的話水平荷載力是相對固定的。但是對于某些特殊地區，經常遭受地震或者大風的地區，必須根據實際情況來加大水平荷載力，來提高高層建筑物的穩定性。

（二）豎向荷載不足的對策

豎向荷載同水平荷載一樣，對高層建筑物的影響很大，因為當豎向荷載達到一定程度時，會使得高層建筑的軸變情況產生影響。但是在實際的施工過程中，無論是增加正負彎矩還是減少支座彎矩，都對施工過程中的下料產生很大影響。所以在實際的施工過程中，要根據地理位置，高層建筑物高度等多種因素綜合考量，另外還有軸變情況的數值來確定施工的方式和下料的多少。通常按照以往的經驗來說，都是不對下料的寬度進行調整，對下料的長度進行調整。

（三）扭轉事件的對策

扭轉的問題作為高層建筑基礎設計中的核心問題，必須加以重視。高層建筑一旦發生扭轉問題導致應力集中問題，最終導致高層建筑物遭到破壞。所以在高層建筑的基礎設計中要求構成中的質心與建筑中的剛心必須保持一致。這樣才能避免扭轉事件的發生。但是在實際的操作過程中需要對建設構成進行功能性的劃分，這是因為高層建筑中內部都是不規則的，為了避免扭轉事件的發生，創建一個對稱的構造。所以才對建設構成進行功能性的劃分，只有這樣才能在建筑物中間形成獨立的設計構成，達到避免扭曲事件發生的目的。

通常來講高層建筑物的扭曲事件在一定程度上是可以避免的，避免的方法一方面是高層建筑的基礎設計人員在設計平面布置時，通過科學的計算，得到質心與剛心的距離，可以多測幾次，取平均值來減少誤差。測出質心與剛心的距離后，根據不規則對稱的原理，將距離進行消除，從而使剛心和質心達到一種重合的效果，從而避免高層建筑物扭轉事件的發生。另一方面就是設計人員在進行基礎設計的過程中，一定要保持簡潔、謹慎、符合建筑規則的原則。只有這樣，才能最大限度的避免高層建筑物扭轉事件的發生。

（四）超高問題的對策

如果高層建筑物的設計要求與建筑物高度所需要的設計要求不匹配的話，會發生一系列的嚴重后果。所以對于投資者或者政府部分來說，一定要根據實際情況來確定建筑物的高度，并聘請有相對應資歷的設計師進行設計。《高層建筑混凝土技術結構技術規程》中詳細嚴格的規定了高層建筑的高度以及優化改進的設計方法。另外，高層建筑物的高度一定要根據建筑物所在地的地形、氣候條件、建筑物用途以及建筑物自身的重力等多方面的因素來確定。如果達不到相應的要求，應該主動申請降低高度，切不可在不符合條件的情況下進行高層建筑物的建設，防止各種不良后果的發生。

三、結語：

本文對高層建筑基礎設計中存在的一些不足進行了一些相應的敘述并給出了一些解決不足的方案，但是隨著建筑物要求的不斷增多，問題也會隨之增多，比如隨著物質文明和精神文明的發展，人類對住房的要求已經不是原來的遮風擋雨，而是對住房的高度、安全性、外觀的美觀度等有了新的要求。所以解決高層建筑基礎設計問題任重而道遠，所以還需要各位設計工作者在設計工作中積極的探索，解決更多的實際設計問題，為我國的建筑行業發展貢獻力量。

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作者簡介：付岳松（1975-），男，工程師，本科，主要從事土木工程結構設計工作。