一、地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案選擇

       高層建筑常用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式為樁基礎(chǔ)：

        1 采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為樁端持力層，由于場(chǎng)地基巖埋深相對(duì)較淺，地下室開(kāi)挖后，最短有效樁長(zhǎng)僅為2m左右，且場(chǎng)地局部地段在殘積層中存在中風(fēng)化巖孤石，對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁施工帶來(lái)困難。（2）采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，以中微風(fēng)化花崗巖為樁端持力層，人工挖孔樁成孔時(shí)要穿過(guò)堅(jiān)硬土層進(jìn)入穩(wěn)定、完整的基巖需要降水和爆破，且要等到齡期后才能進(jìn)行樁的檢測(cè)和驗(yàn)收，施工周期長(zhǎng)，工程投資高，同時(shí)，人工挖孔樁還存在施工危險(xiǎn)性高，容易對(duì)周邊建筑物造成影響等缺點(diǎn)。

        2 筏板基礎(chǔ)的平面布置

盡量使建筑物重心與筏基平面的形心重合。筏基邊緣宜外挑，挑出寬度應(yīng)由地基條件、建筑物場(chǎng)地條件、柱距及柱荷載大小、使地基反力與建筑物重心重合或盡量減少偏心等因素綜合確定，一般情況下，挑出寬度為邊跨柱距的1/4～1/3。

        3 選用恰當(dāng)?shù)牡鼗�棱型和�?jì)算方法

        一個(gè)筏基可以包括兩個(gè)獨(dú)立的受力系統(tǒng)：一是底板，另一是加勁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。底板的板底應(yīng)力應(yīng)符合公式的要求：

Pkmax=（Fk+Gk）/A+M/W≤1.2fa。

        平板筏基的內(nèi)力分析，理論上有剛性板法和彈性地基梁、板法。對(duì)于剛性板法，它可按倒樓蓋的假定進(jìn)行設(shè)計(jì)，以板底凈反力作為分布荷載，柱（墻）視為支座進(jìn)行內(nèi)力分析，計(jì)算筏板由局部彎曲引起的內(nèi)力。雖然可以不考慮整體彎曲，但在端部附近范圍內(nèi)擬增大基底反力10%~20%；對(duì)于相鄰柱間荷載與柱間距變化不大時(shí)，也可采用條帶法計(jì)算。

        對(duì)于彈性地基梁、板法，由于計(jì)算元素?cái)?shù)量多，運(yùn)算工作量大，通常采用計(jì)算機(jī)程序輔助設(shè)計(jì)。將筏板設(shè)成兩種基本單元——矩形彎曲板單元和板架梁?jiǎn)卧�，并提供三種地基模型：

        （1）文克爾地基模型；（2）分層總和法（又稱有限壓縮層）地基模型；（3）有樁基約束的地基，即復(fù)合地基模型。

         根據(jù)不同的土層地質(zhì)情況，選用相應(yīng)的地基模型：

文克爾地基模型，適用于軟土地基，壓縮層較薄的地基、砂土地基等，在實(shí)際使用時(shí)，重要的是選用適當(dāng)?shù)幕�床系�?shù)。

        分層總和法地基模型，適用于地基較復(fù)雜、地基剛度變化大或需要計(jì)算沉降值的基礎(chǔ)。

        復(fù)合地基模型，較適用于筏板下有樁的情況。

        筏板的板厚，按現(xiàn)行規(guī)范提供的沖切計(jì)算公式確定。筏板厚度須滿足沖切承載力要求，且應(yīng)驗(yàn)算距內(nèi)筒邊緣或柱邊緣h0處筏板的受剪承載力。當(dāng)筏板厚度有變厚時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算變厚處筏板的受剪承載力。

         4 筏板基礎(chǔ)厚度的確定

        筏板基礎(chǔ)的厚度由抗沖切和抗剪強(qiáng)度確定，同時(shí)要滿足抗?jié)B要求，局部柱距及柱荷載較大時(shí)，可在柱下板底加墩或設(shè)置暗梁且配置抗沖切箍筋，來(lái)增加板的局部抗剪切能力，避免因少數(shù)柱而將整個(gè)筏板加厚。除強(qiáng)度驗(yàn)算控制外，還要求筏板基礎(chǔ)有較強(qiáng)的整體剛度。一般經(jīng)驗(yàn)是筏板的厚度按地面上樓層數(shù)估算，每層約需板厚50mm~80mm。本工程塔樓地上21層，筏板厚度為1100mm；部分軸力較大的柱，柱下板底加墩，柱墩厚度為1600mm。

        5 筏板基礎(chǔ)的內(nèi)力分析

        筏板基礎(chǔ)的內(nèi)力分析常用簡(jiǎn)化計(jì)算方法，其最基本的特點(diǎn)是將由上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基3部分構(gòu)成的一個(gè)完整的靜力平衡體系，分割成3個(gè)部分，獨(dú)立求解。倒樓蓋法是應(yīng)用得最廣泛的一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法。倒樓蓋法適用于地基比較均勻、筏板基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)較大、柱軸力及柱距相差不大；其缺點(diǎn)是完全不能考慮基礎(chǔ)的整體作用，也無(wú)法計(jì)算撓曲變形，夸大上部結(jié)構(gòu)剛度的影響。

        上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者的關(guān)系是相互影響、相互制約的關(guān)系。把上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者作為一個(gè)共同工作的整體的計(jì)算方法，其最基本的假定是上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)、基礎(chǔ)與地基連接界面處變形協(xié)調(diào)，整個(gè)體系符合靜力平衡。對(duì)于基礎(chǔ)，由于考慮了上部結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，使其整體彎曲變形和內(nèi)力減小，而取得較為經(jīng)濟(jì)的效果；對(duì)于上部結(jié)構(gòu)，由于考慮了因基礎(chǔ)變形引起的變形，這種變形將使上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力，考慮了這種次應(yīng)力，結(jié)構(gòu)將更安全。

        6 平板式筏基的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

        現(xiàn)行建筑《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，對(duì)平板式筏基的計(jì)算及構(gòu)造作了詳細(xì)的規(guī)定。

鋼筋的配置，平板式筏基柱下板帶和跨中板帶的底部鋼筋應(yīng)有1/2~1/3貫通全跨，且配筋率不應(yīng)小于0.15%；頂部鋼筋應(yīng)按計(jì)算配筋全部連通。為加強(qiáng)筏板的強(qiáng)度，可沿柱網(wǎng)下增設(shè)暗梁，每側(cè)比柱寬出50mm，梁高與板厚相同，利用筏板配箱作為暗梁縱向鋼筋，布置一定量的箍筋。以構(gòu)成柱下暗梁。

        平板式筏基板厚往往比較厚，宜每隔20~40m設(shè)置后繞帶，或按超長(zhǎng)超寬大體積混凝土的進(jìn)行無(wú)縫設(shè)計(jì)與施工。

        平板式筏基具有許多優(yōu)點(diǎn)，它能最大限度地發(fā)揮地基的承載力，并且具備足夠的剛度以調(diào)整不均勻沉降，或跨越地基局部的小溶洞或溶槽。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，工期短，對(duì)于上部建筑較規(guī)整的柱網(wǎng)和柱（墻）荷載不大的情況下，選用平板式筏基最為適宜；在當(dāng)采用條基或交叉梁基礎(chǔ)難以滿足地基承載力或變形要求時(shí)，平板式筏基是一種很好的選擇。

        高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，其設(shè)計(jì)合理與否，關(guān)系到建筑物的安全和使用及施工工期和投資額度。通過(guò)工程實(shí)例，對(duì)高層建筑基礎(chǔ)的選型進(jìn)行探討，并著重介紹平板式筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基共同作用，運(yùn)用有限元法分析筏板基礎(chǔ)內(nèi)力進(jìn)行全面闡述，希望得到進(jìn)一步的總結(jié)和修正。