建筑结构设计基础类型选择探析

邰广

摘 要：由于建筑项目不断发展进步，各种建筑物应运而生，进而建筑物高度不断提升。针对高层建筑来说，建筑结构设计基础非常关键，它是确保高层建筑物安全的重要基础。

关键词：建筑结构；设计；高层建筑；结构；基础设计

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）20-0334-02

1 高层建筑物基础类型的选取

1.1 基础种类选取

高层建筑物基础的挑选应当依照上部结构、项目地质、防震标准、工程条件、四周建筑物以及环境条件之类因素进行综合考虑，需要挑选整体性能较好、可以有效适应地基承载力以及建筑容许变形规定且可以调整不均匀沉降的一种基础形式。

天然地基筏形基础经济性较高，要优先考虑采用，在必要情况下也能够采取箱式基础。如果地质条件较好，荷载很小而且可以适应地基承载力以及变形要求的时候，同样能采取交叉式梁基础以及其余的基础形式。如果地基变形与承载力不能符合设计标准，可以采取桩基或者与地基相适应的形式。

基础有无倾斜问题属于决定高层建筑物安全重要因素。因为高层建筑物质心很高，荷载非常大，基础底部通常存在偏心，所以沉降过程中的建筑物质量对于基础底部会造成倾覆力矩增量，这种倾覆力矩增量还会造成倾斜增量，所以倾斜会不断增加，然后直到地基的变形稳定之后。所以，为了有效控制基础的倾斜问题，需要尽可能让构造竖向荷载中心和基础平面有效结合，如果很难避免偏心，就必须对偏心距进行制约。根据《高层规程》的要求内容，在地基较为均匀的基础上，箱式基础与筏式基础平面的形心要和上部构造竖向的永久荷载重心相互重合。对于低压缩的地基以及端承桩基基础，就可以将偏心距限制稍稍放宽。

1.2 基础埋置的深度

高层建筑埋置深度必须要充分，这一方面主要是由于充分的埋置深度能够确保高层建筑在水平荷载作用之下的地基稳定性，对整体的建筑倾斜进行有效控制。而另一方面能够使得地基附加的压力降低，使地基承载力增强，进而使得基础沉降量减少，其次还有利于控制水平荷载作用下基础摆动幅度，让基础底部上反力的分布接近平衡状态。基础埋置深度在建筑造价、工程技术手段、施工工期与保障建筑正常使用方面都会产生非常大影响。所以，基础设计必须依照实际状况挑选一个适当的埋置深度。

基础埋置深度指的是有效埋深深度，通常指的是从室外的地面开始，从天然地基到基础底部下皮标高，从桩基础到承台下皮标高。如果室外地面存在不等高状况，需要依据较低一侧。如果地下室四周没有可靠的侧限，需要从侧限地面开始算。在《高层规程》中要求，高层建筑物基础埋置的深度，针对复合型地基以及天然地基可以取1/15的建筑高度。针对桩基础而言，可以取1/18的建筑高度，这其中不包括桩的长度。如果建筑物利用岩石地基以及采用有效手段的时候，在符合地基稳定性与承载力要求与具有可靠型根据的时候，基础埋置深度能适当进行控制。

2 基础设计手段

高层建筑物常用基础形式为交叉梁基础、箱基础、桩基础以及筏基础，此文因为篇幅限制，所以只对其中得到广泛应用的筏基础以及桩基础设计进行介绍。

2.1 筏基础的设计介绍

2.1.1 筏基础与设计方法

筏基础属于建筑中非常常用的基础形式，主要应用在高层建筑物地下部分，多用在机房、停车场以及商场之类的大空间建筑中。筏基础特点为：整体的刚度较高，可以有效调整基地压力以及不均匀沉降问题，且具备很高的防渗性能，天然地基筏基础以大面积建筑筏片和地基相互接触，能够使得地基承载力伴随基础埋深以及宽度的提升而提升，所以它具备降低基底压力以及调节不均匀沉降的作用。

筏基础能够分成平板型筏基础以及梁板型筏基础。首先，平板型筏基础是一块钢筋混凝土平板，它的厚度一般控制到1～2.5m的范围内，所以混凝土的用量非常大，不过其施工比较便捷，建设速度非常快。梁板型筏基础底板的厚度很小，将肋梁设置到两个不同方向的柱列上，进而使底板刚度得到提升，对底板受力起到改善作用。

筏基础设计方法依照采取不同的假定情况分成刚性板以及弹性板两种形式。如果地基土较为均匀，上部结构的刚度很好，平板型筏基础后跨比以及梁板型筏基础肋梁的高度跨比高于1/6，柱的间距与柱荷载变化量不高于20%的时候，高层建筑物筏基础就能只考虑部分的弯曲作用，依照刚性板方法计算。

2.1.2 筏基础配筋的计算与构造设置

筏基础混凝土的强度级别不能够比C30低，垫层的厚度一般为100mm。如果有防水的要求，混凝土防渗级别依照要求标准进行确定。如果采取刚性防水，相同建筑物基础需要防止变形缝，要顺着基础的长度每30～40m距离设置墙板、底板以及贯通顶板。

筏基础底板通常只对正截面的承载力进行计算，而应当对肋梁正截面的受弯承载力以及斜截面的受剪承载力进行计算。针对平板筏基，依照柱板带正弯矩对板内的底端钢筋进行配置，依照跨中板带负弯矩对板内的上端钢筋进行配置。钢筋的间距不能够比150mm小，保证控制到200～300mm的范围内，受力钢筋的直径不能够低于12mm。将双向钢筋网片安装到板的底部与顶部。筏基础配筋不仅要符合计算要求，而且平板型筏基础底端以及梁板型筏基础底板肋梁，横纵方向底端钢筋必须有1/3的全跨，保证配筋率大于0.150%，且顶端钢筋需要依照配筋计算进行全部贯通。

2.2 桩基础的设计

2.2.1 桩基础与种类介绍

桩基础属于高层建筑物中采用非常广泛基础形式，其適合建筑物上端构造荷载很大，地基较深的范围之内是软弱土，且采取人工地基形式不具有不经济问题。桩基础具体是桩身与承台两个部分构成，且承台要承担来自上部构造荷载，且将他们分布之所有根桩的上部。所以，在承担竖向荷载力的时候，桩基础作用就是把上部构造荷载力从桩尖传送至深层且比较坚实的地基之中，又或者从桩身传送至桩身四周的地基之中。而水平荷载力主要是通过承台的侧面与桩上端四周土体挤压力进行抵抗。

桩基础分类手段很多，依据桩传力形式可以分成摩擦桩以及端承桩，依照桩身的材料不同能够分成组合桩、钢桩以及混凝土桩。桩种类选择应当依照上端结构、工程条件以及工程经验、桩材料的供给条件综合进行考虑，要做到经济合理、技术先进，保证项目质量。

2.2.2 桩布置以及承台构造

桩布置应当满足以下条件：

（1）对于等直径桩来说中心距不能够小于横截面直径与边长的三倍。扩底桩的中心距不能够低于1.5倍其直径，并且扩大头距离不能少于1m。

（2）在布桩过程中要保证桩承台的承载合力点和竖向的永久荷载合力点相互重合，且保证桩基水平力较大力矩方向存在较大抵抗矩。

（3）平板型筏桩基础桩应当布置到墙下以及柱下，在必要情况可以满堂地布置，在核心筒可以设置密布桩。梁板型筏桩基础桩应当布置到基础柱下、梁下。

（4）柱顶的承台嵌入长度，大直径桩不能够低于100mm，而对于中小直径桩不能够低于50mm，混凝土桩桩顶的纵筋需要伸入到承台之中，锚固的长度需要满足国家的现行标准。

桩基承台属于上部结构和桩间保持联系的一种结构，平面形状包含圆形、多边形、矩形以及三角形。桩基承台构造，不仅要符合抗冲切、抗剪切、抗弯承载力以及上部构造的要求，而且承台宽度不能够低于500mm。边桩的中心到承台的边缘距离不能比桩的边长以及直径小，并且桩外边缘到承台边缘距离不能够低于150mm。针对条形的承台梁来说，桩外边缘到承台梁边缘距离不能够低于75mm。最小的承台厚度不能够低于300mm。

3 结束语

由于社会经济发展以及人们的生活水平不断提升，在建筑结构设计方面提出很高的标准要求，我国高层建筑物尽管与发达国家相比起步晚，不过取得了非常大成就，建筑物设计和城市空间的结合也正在持续的健全发展。

参考文献

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[3]朱萊卿，吴林雅.试论土木项目结构设计出现的问题与对策[J].黑龙江科技信息，2014（05）.

收稿日期：2018-6-9