论高层建筑结构基础设计em.doc

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1、论高层建筑结构的基础设计［摘要］对于高层建筑而言，基础设计至关重要，它是保证高层建筑安全的基础，本文作者结合自身实践，主要介绍了高层建筑结构基础设计的要求、类型选择、基础埋置深度及两种主要的基础设计方法等内容。［关键词］高层建筑结构基础设计任何建筑物的荷载最终将传递到地基上，由于上部结构材料强度高，而相应的基土的承载力很低和压缩性较大，因此必须设置一定型式和尺寸的基础。基础具有承上启下的作用，它处于上部结构的荷载及地基反力的相互作用下，承受由此产生的内力（轴力、剪力和弯矩），另外，基础底面的反力反过来又作为地基上的荷载，使地基土产生应力和变形。因此，在基础设计时，除需要保障基

2、础结构本身具有足够的刚度和承载力外，同时还应该选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的承载力和变形满足规范要求。一、基础设计的要求及类型选择1.1基础设计的要求。高层建筑由于层数多，上部结构荷载很大,使其基础具有埋置深度大、材料用量多、施工周期长、工程造价高等特点。为此，高层建筑设计时应满足一•下儿个方面的要求。（1）基础的总沉降量和差异沉降量应满足规范规定的允许值；（2）满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求；（3）地下结构满足建筑防水的要求；（4）应综合考虑经济效益，不仅考虑基础本身的用料和造价，还应考虑土方、降水、施工条件和工期等因素。1.2基础类型的选择。高层建

3、筑基础的选型应根据上部结构、工程质地、抗震设防要求、施工条件、周围建筑物和环境条件等因素综合考虑确定，应选用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用，必要时也可以采用箱型基础；当地质条件好、荷载较小且能满足地基承载力和变形的要求时，也可以采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力和变形不能满足设计要求上时，可采用桩基或符合地基的形式哦。为减少基础产生倾斜，应尽量使结构竖向荷载中心与基础平面形心相结合，当偏心难以避免时，应对其偏心距加以限制。《高层规程》规定，在地基比较均匀的条件下，箱型基础及筏形基础

4、的基础平面形心宜与上部结构竖向永久荷载重心重合。不能重合时，偏心距e宜符合e^O.lw/a式中：e为基底平面形心与上部结构在永久荷载与楼面可变荷载准永久值组合下的重心的偏心距(in)；w为与偏心方向一致的基础底面边缘抵抗矩(m3)；a为基础底面的面积(m2)o对低压缩地基或端承桩基的基础，可适当放宽偏心距的限制。二、基础埋置深度的确定高层建筑物必须有足够的埋置深度，这主要是因为一方面足够的埋置深度可以保证高层建筑物在水平荷载(风和地震作用)作用下的地基稳定性，减少建筑物的整体倾斜；另一方面可以使地基的附加压力减小，提高地基的承载力，减少基础的沉降量，另外还有助于限制基础在水平

5、荷载作用下的摆动，使基础的底面上反力分布趋于平衡。基础的埋置深度对房屋造价、施工技术措施、工期以及保障房屋正常使用等都有很大的影响，因此，基础设计时应根据实际情况选择一个合适的埋置深度。基础的埋置深度指有效埋深，一•般指自室外地面算起，天然地基算至基础底面的下皮标高，桩基础算至承台的下皮标高；当室外地面不等高时，应按照较低的一侧算起；当地下室周围无可靠侧限时,应从具有侧限的地面算起。《高层规程》规定，高层建筑基础的埋置深度，对天然地基或复合地基可取房屋高度的1/15；对桩基础，可取房屋高的的1/18（桩长不计算在内）。当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳

6、定性要求及当有可靠依据时，基础的埋置深度可适当减少。三、主要的基础设计方法高层建筑常用的基础形式有筏形基础、桩形基础、箱型基础和交叉梁基础，本文由于篇幅有限，仅就其中应用十分广泛的筏形基础和桩形基础的设计方法简单介绍。3.1筏形基础设计3.1.1筏形基础及其设计方法。筏形基础也称为片筏基础或筏式基础，是高层建筑中常用的一种形式，它适用于高层建筑地下部分用作商场、停车场、机房等大空间房屋。筏形基础具有整体刚度大,能有效的调节基地压力和不均匀沉降，并有较好的防渗性能；天然地基上的筏形基础以整个房屋下大面积的筏片与地基相接触，可使地基承载力随着基础埋深和宽度的增加而增大，因而它具有

7、减小基底压力和调整不均匀沉降的能力。筏形基础可分为平板式筏型基础和梁板式筏形基础。平板式筏型基础是一块厚度相等的钢筋混凝土平板，其厚度通常为1-2.5m,故混凝土用量大，但施工方便，建造速度快。梁板式筏形基础的底板厚度较小，在两个方向上沿柱列布置有肋梁，以加强底板的刚度，改善底板的受力。3.1.2筏形基础的配筋计算及构造。筏形基础的混凝土强度等级不宜低于c30,垫层厚度通常取lOOmmo当有防水要求时，混凝土的抗渗等级按规范要求确定。当采用刚性防水方案时，同一建筑的基础应避佐设置变形缝，可沿基础长度每隔