摘要:隨著高層建筑在我國的工程建設(shè)中越來越普遍,高層建筑基礎(chǔ)作為高層建筑結(jié)構(gòu)體系的一個重要組成部分,也日益被業(yè)內(nèi)人士所重視,那是因?yàn)楦邔咏ㄖA(chǔ)承擔(dān)著將高層建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基的重要作用,在設(shè)計時,應(yīng)將高層建筑上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基協(xié)同考慮,選擇合理的基礎(chǔ)形式。

關(guān)鍵詞:高層建筑;基礎(chǔ)設(shè)計選型;分析方法;適用條件

1高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計選型的重要性

1.1高層基礎(chǔ)如果設(shè)計方法不對或者選型不當(dāng),將嚴(yán)重影響建筑物的安全性。不恰當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)計,可能因承載力不足引起建筑物的不均勻沉降,導(dǎo)致建筑物開裂或傾斜,引起難以修復(fù)的工程質(zhì)量問題。

1.2選擇合理的基礎(chǔ)形式是降低工程造價的一個有效措施;A(chǔ)工程在建筑工程造價中占有很大的比重,通常情況下可以達(dá)到25%左右,在結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者地質(zhì)情況復(fù)雜時,所占比重還會有所增加。因此,選擇合理的基礎(chǔ)形式能夠有效降低工程造價。

1.3合理選擇基礎(chǔ)形式對縮短施工工期具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計,基礎(chǔ)工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右,因此正確選擇合理的基礎(chǔ)形式對節(jié)省施工工期有很大的意義。

2高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計分析方法

經(jīng)過工程技術(shù)人員多年的實(shí)踐與研究,高層建筑地基、基礎(chǔ)共同作用的事實(shí)已被人們所認(rèn)同。目前,最理想的分析方法是上部結(jié)構(gòu)與地基、基礎(chǔ)共同作用的分析方法。在這種方法中,地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)之間,同時滿足接觸點(diǎn)的靜力平衡和接觸點(diǎn)的變形協(xié)調(diào)兩個條件,即將上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者看成是一個彼此協(xié)調(diào)的整體進(jìn)行分析。

3高層建筑基礎(chǔ)選型

3.1基礎(chǔ)選型的依據(jù)。在一般情況下,高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計選型時應(yīng)考慮以下因素的影響:

①地質(zhì)條件的影響。地質(zhì)條件是影響高層基礎(chǔ)選型的一個非常重要因素,雖然建設(shè)場地的地質(zhì)條件在多數(shù)情況下是隱蔽的、復(fù)雜的和可變的,但目前的工程勘察和技術(shù)手段,一般能做到相對的準(zhǔn)確。作為設(shè)計人員,對提供的地質(zhì)資料要能夠進(jìn)行準(zhǔn)確分析和正確判斷,進(jìn)而能夠合理地進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計,并在施工過程中根據(jù)具體的地質(zhì)條件變化修改設(shè)計。②上部建筑結(jié)構(gòu)形式的影響。不同的上部結(jié)構(gòu),對地基不均勻沉降的敏感程度也不相同,對地基不均勻沉降越敏感的上部結(jié)構(gòu),則應(yīng)選擇剛度較大的基礎(chǔ)形式。因此要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式(框架、框架剪力墻、剪力墻結(jié)構(gòu)等)選配合理的基礎(chǔ)型式。③要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),荷載大小,建筑物層數(shù),高度、跨度大小等因素來選擇最佳的基礎(chǔ)形式。④高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)滿足建筑物使用上的具體要求。

例如要滿足人防、地下車庫、地下商場等各種建筑類型的具體要求。⑤高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計還要滿足構(gòu)造的要求。例如箱型基礎(chǔ),要滿足埋深、高度,基底平面形心與結(jié)構(gòu)豎向靜荷載重心相重合,偏心距、沉降控制等要求。⑥抗震性能對基礎(chǔ)選型的影響。高層建筑對地震作用更加敏感,在地震作用下,基礎(chǔ)可能出現(xiàn)過大變形、不均勻沉降和傾覆,所以在基礎(chǔ)選型時,一定要充分考慮到地震作用的影響。⑦周圍已有建筑物對基礎(chǔ)選型的影響。周圍已有建筑物對基礎(chǔ)選型影響也很大,如與已建建筑物間距過小時,若采用筏型或箱型基礎(chǔ),在深基坑開挖時,是否會對已有建筑物的基礎(chǔ)或主體造成局部下沉、開裂等;如基礎(chǔ)采用預(yù)制樁,打樁時的震動能否造成已有建筑物開裂或女兒墻、雨篷等構(gòu)件的傾覆、倒塌、墜落等。⑧施工條件對基礎(chǔ)選型的影響。施工隊伍素質(zhì)能否保證施工質(zhì)量;材料、設(shè)備、機(jī)具等能否就近購買或租賃;施工期間的氣候條件等都是影響基礎(chǔ)選型的因素。⑨工程造價對基礎(chǔ)選型的影響。應(yīng)在滿足功能的前提下,選用造價最經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計方案。

3.2幾種常見基礎(chǔ)類型的適用條件分析。

3.2.1筏型基礎(chǔ)。是高層建筑常用的基礎(chǔ)形式之一。它的適用條件為:①對于軟土地基,當(dāng)使用條形基礎(chǔ)不能滿足上部結(jié)構(gòu)的容許變形和地基容許承載力時;②當(dāng)高層建筑的柱距較小,而柱子的荷載較大,必須將基礎(chǔ)連成一整體,才能滿足地基容許承載力時;③風(fēng)荷載或地震荷載起主要作用的高層建筑,欲使基礎(chǔ)有足夠的剛度和穩(wěn)定性時。

3.2.2箱形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)是高層建筑中廣泛使用的一種基礎(chǔ),具有很大的剛度和整體性。對地基的不均勻沉降起到調(diào)節(jié)或減小的作用。因此適用于上部荷載大而地基土又比較軟弱的情況。

3.2.3樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)也是高層建筑中常用的一種基礎(chǔ)形式。它的適用條件為:①淺表土層軟弱,在較深處有能承受較大荷載土層作為樁基礎(chǔ)的持力層時;②在較大深度范圍內(nèi),土層均較軟弱,且承載力較低時;③高層建筑結(jié)構(gòu)傳遞給基礎(chǔ)的垂直和水平荷載很大時;④高層建筑對于不均勻沉降非常敏感和控制嚴(yán)格時;⑤地震區(qū)采用樁基礎(chǔ)可提高建筑物的抗震能力時。

3.2.4柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。它的適用條件為:當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)、無地下室、地基土質(zhì)較好、荷載較小、柱網(wǎng)分布較均勻時,可采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。在抗震設(shè)防區(qū),其縱橫方向應(yīng)設(shè)連系梁,連系梁可按柱垂直荷載的10%引起的拉力和壓力分別驗(yàn)算。

3.2.5十字交叉鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。它的適用條件為:①當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)、無地下室、地基條件較好時;②當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)、有地下室、無特殊防水要求、柱網(wǎng)、荷載及開間分布比較均勻、地基較好時;③當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架或剪力墻結(jié)構(gòu)、無地下室、地基較差、荷載較大時,為了增加基礎(chǔ)的整體性和減少不均勻沉降。

3.2.6其它基礎(chǔ)形式,如板式、樁箱基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)等,可根據(jù)各種影響因素的具體情況,合理地進(jìn)行比選,由設(shè)計者自行選擇。

4結(jié)論

設(shè)計人員在進(jìn)行高層建筑基礎(chǔ)選型設(shè)計時,一定要綜合考慮各方面因素的影響,針對具體情況選擇合理的基礎(chǔ)形式,采用正確的設(shè)計方法,這樣才能保證結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定,也會給建筑工程的質(zhì)量、造價和工期帶來效益。