淺析高層建筑基礎設計

1、<p>　　淺析高層建筑基礎設計</p><p>　　摘要：本文結合實際工作經驗，對高層建筑基礎設計進行了淺談，就高層建筑的基礎設計以減小長期重力荷載作用下地基變形、差異變形為主；以及施工等主要因素做了淺要分析。關鍵詞：高層建筑；基礎；施工；變形； </p><p>　　中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　前言：近年來

2、我國城市快速發(fā)展使得可用城市土地越來越少，而城市人口的不斷增加，使得原本不多的人均土地變得更少。為了緩解城市人口增加帶來的人均土地減少，市政部門一方面擴大城市面積，將原有近郊開發(fā)，提高城市土地面積。另一方面積極進行老城區(qū)改造，通過高層建筑的建設將土地使用率提高。高層建筑物,因其對地基和基礎的承載能力和變形(豎向下沉及水平位移)的要求較高,又因城市空間的局限性，導致城市高層建筑的地基及基礎的設計等比較復雜。綜合各種因素及大量的工程實際經驗

3、，近些年來大直徑、深長或嵌巖灌注樁往往成為高層建筑地基處理的主選方案。空間的局限性也使得空間的使用向地下發(fā)展，高層建筑把地下室與基礎結合起來，做成箱型或者筏型帶樁基礎，再利用地下空間的同時更好的解決高層建筑的變形沉降及承載力的問題。 </p><p><b>　　1 地質勘察 </b></p><p>　　高層建筑已經在城市中推廣開來，為城市的發(fā)展和建設帶來了諸多便利

4、，一幢高層建筑能提供上萬個工作職位，已相當于一個小城市的規(guī)模，人們在同一個屋檐下交流，方便快捷。然而對建筑本身的安全性有了更高的要求。因此，高層建筑工程比起一般工程投資更大，前期工作準備時間更長，技術要求更高。精準和更為時效的地質勘查無疑會為后續(xù)工作提供一個良好的開端?？辈斓闹饕▽鰠^(qū)的地震地質、工程地質和水文地質調查，這將為基礎方案的選擇和分析提供依據(jù)。就目前我國的高層建設情況而言主要存在以下問題：主要表現(xiàn)在前期工作時間不足。國外

5、高層項目一般準備時間都在五年以上，有的甚至達三十年。而我國由于受到多方面的影響，尤其是甲方的投資規(guī)劃，投資理念等導致工期緊迫，準備時間往往較短。這樣在對地下斷層、地震活動規(guī)律、基礎形式的選擇和試驗、基坑對周面的影響等準備不夠充分，不能提供一個經濟有效的方案，而僅僅滿足一般性要求。 </p><p>　　現(xiàn)行規(guī)范的一些計算方法已經不能滿足工程需要。這主要是兩方面的原因，一是近年來地下水的下降；一個是新的課題的出現(xiàn)。

6、水對土的強度和變形有著很大的影響，地下水在下降的過程中受到隔水層的影響，在下降的過程中形成了多層地下水的分布格局。對于已經解決和正在面對的課題，總結不足，沒有提煉出共性的東西，還不能形成具有指導意義的文本?？臻g的限制不僅讓建筑向空間發(fā)展，同時也向地下發(fā)展，這樣對于基礎埋置深度超過20m的高層建筑基礎將與周圍的地下廣場、地下車庫等協(xié)同工作。以上問題相互關聯(lián)，也是發(fā)展的結果。 </p><p>　　針對這些問題首先是

7、應有充足的前期準備工作。有些工程準備時間是挺長的，只是時間都浪費在了程序和手續(xù)上了。如果能簡化程序，將更多的時間放在地質勘察和基礎選型和試驗上，那么基礎的設計將能更好的反應地質的變化，節(jié)約不必要的浪費，安全性也將有更高的提升。其次是新的計算方法的研究探索。充足的前期準備工作為新的計算方法的提出和驗證提供了保證。工程周期短造成的一個很大問題就是基礎設計偏于保守，也就是說承載力要大于實際需求。如上述地下水下降不均勻導致地下水分層的問題，若按

8、地下最高水位考慮比起按多層水考慮計算得出的基礎彎矩和剪力偏大。因此盡應根據(jù)工程實際的變化調整計算方法，使得基礎的設計和選型更為科學合理。最后是對于眾多地下工程和基礎的一些相互作用和影響還沒有展開系列的研究工作，對次還沒有清楚的了解，為此應當未雨綢繆，為將來城市的發(fā)展掃除障礙。 </p><p><b>　　2 基礎選型 </b></p><p>　　高層建筑基礎選型是

9、高層建筑基礎設計的第一步，也是高層建筑基礎設計的關鍵。合理的選擇基礎形式是必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。但是高層建筑基礎選型設計的因素眾多，包括場地的水文地質條件、建筑物的使用要求、上部結構體系類型、施工技術條件和周圍環(huán)境等，同時要保證所選型式滿足造價要求。因此，基礎選型應具備身后的理論基礎和長期的工程經驗。所以基礎選型時應注意一下幾點。 </p><p>　　基礎方案選擇時，常常應使所選系統(tǒng)能較好的滿足多個目標要求，

10、并能實現(xiàn)性能目標的優(yōu)化。即要滿足經濟技術性能的要求，還要考慮滿足施工性能及其與上部結構、地震性質、周邊環(huán)境與基坑支護等的適應性等方面的性能，同時，在諸多的性能目標之間，常存在著非線性的相互作用，部分目標之間還具有矛盾性的特征，選型優(yōu)化首先應抓主要問題，兼顧協(xié)調次要性能，如果片面考慮抓大放小，將使性能得不到優(yōu)化。 </p><p>　　隨著地基處理技術與工程基礎的內涵與外延的擴展，是很多地基處理方案融合、吸收了深基

11、礎的特點，其處理深度與適用范圍得到了延伸和拓寬，為滿足各類地基處理的要求提供了可能；同時，地基基礎技術的發(fā)展，有關基礎形式與地基處理方案的融合，使地基基礎的艱險有日益模糊化的趨勢，實際工程中出現(xiàn)了一些性能優(yōu)良的地基與基礎融合體，如復合樁筏（箱）基礎、復合樁基等。 </p><p>　　在基礎實際設計過程中，常常需要經過設計、計算、修改、再次計算等多次反復進行，導致耗費時間，效率地下。隨著計算機技術和人工智能的不斷

12、發(fā)展和應用，使得設計人員的計算工作量減輕，將經驗性的判斷分析以及規(guī)范條文等繁瑣的工作交由計算完成，從而提高了基礎選型的效率和設計質量。 </p><p>　　3 大體積混凝土施工 </p><p>　　高層建筑的基礎常常面對施工中遇到的大體積混凝土施工問題，由于工程師過于注重工期而忽視施工中的一些材料特性，在大體積混凝土施工中往往導致混凝土開裂，對于大體積混凝土的開裂主要是由于水泥水化時放

13、出的熱量難以散發(fā)，在內部蓄積起來，引起結構內部溫度升高，形成較大的內外溫差，導致混凝土結構的開裂。因此在設計時應采取以下措施：適當?shù)姆謱臃謮K，合理設置施工縫和后澆帶，以減小約束應力。 </p><p>　　科學地選擇配筋形式。從混凝土的抗裂性能和施工性能來講，鋼筋具有兩個方面的作用：一是承擔和傳遞應力，二是給混凝土的教主和密實增添了障礙。前者可以阻止混凝土裂縫的擴展，而后者則是阻礙混凝土的流動，鋼筋越密，阻礙作用

14、越強。 </p><p>　　通常規(guī)定，混您泥土中集料粒徑不大于鋼筋最小間距的1／3。因此，對于大體積混凝土應注意這一矛盾，科學地選擇配筋形式。 </p><p>　　即要考慮結構跟部分的受力特征，又要考慮施工。盡可能采用較晚齡期的強度。采用什么齡期的強度是混凝土配合比設計時所考慮的一個非常重要的因素。過分的強調早強則限制了礦物外加劑的使用，而礦物外加劑的摻入將使得混凝土的放熱量降低，但是

15、早期強度貢獻較小，主要是貢獻于混弄土的后期強度。 </p><p>　　預置冷卻水管。大體積混凝土之所以特別注意混凝土的放熱量是因為混凝土內部的熱量不易散發(fā)，使得混凝土內部的溫度提高，形成較大的內外溫差。在大體積混凝土中埋設冷卻水管可以通過循環(huán)水帶走混凝土澆筑快內部的熱量，降低混凝土的內部溫度，減小內外溫差。 </p><p>　　對于大體積混凝土基礎，在與巖石地基或混凝土墊層之間設置隔離

16、層。約束是導致混凝土在產生各種非力學變形時開裂的重要條件。在混凝土與地基之間設置隔離層有利于減小他們之間的約束，因而可減小開裂的可能。 </p><p><b>　　4 結束語 </b></p><p>　　近年來，我國高層建筑發(fā)展迅速，而基礎作為高層建筑結構體系的重要組成部分，也日益被業(yè)內人士所重視。高層建筑基礎承擔著將上部結構的荷載傳遞給地基的重要作用?；A工程所

17、耗費鋼材大、水泥用量多、施工難度大，都造成基礎工程造價在整個工程中比重較大，而且當?shù)刭|條件復雜時，比重還會增加。因此，選擇合理的基礎形式是保證建筑結構安全、降低工程造價的一個有效措施。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 張小松.探討樁基礎設計中值得注意的問題.科技信息,2009，（9）. </p><p

18、>　　[2] 吳盛有.淺談樁基施工技術設計與施工控制.中國高新技術企業(yè),2011，（8）. </p><p>　　[3] 李常.高層建筑樁基礎施工分析[J].科技信息.2012，（2）. </p><p>　　[4] 丁振華.淺談樁基礎工程施工中常見質量問題及處理措施[J].價值工程.2010，（11）. </p><p>　　[5] 中國建筑工業(yè)出版社.高層