高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

文/鄭濤 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 安徽合肥 230088

現(xiàn)階段，我國建筑行業(yè)的發(fā)展水平有了跨越式的提升。建筑設(shè)施的種類以及數(shù)量急劇增多，這使得我國土地資源的使用情況極為嚴(yán)峻，在這一時(shí)代發(fā)展背景下，高層住宅建筑的施工成為了社會(huì)民生發(fā)展的首要問題，高層住宅建筑所受到的關(guān)注度也比較高，這是因?yàn)楦邔幼≌ㄖO(shè)施的樓層比較高，且其高度也比較大，整體的地面施工面積相對(duì)來說比較小。但是該類建筑工程的總體施工難度比較大，其會(huì)隨著樓層的升高而升高。所以在實(shí)際的施工中必須要注重建筑沉降等問題，嚴(yán)苛的把控其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，考量其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1、高層住宅建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的理論概述

在高層住宅建筑基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容中，其上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及施工的難度比較大，這是因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)的剛性比較強(qiáng)，上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)還有地基結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了一個(gè)相互作用的體系。但是近些年來，我國建筑行業(yè)的技術(shù)水平低下，其會(huì)受到技術(shù)水平等層面的限制，不會(huì)科學(xué)合理的使用計(jì)算機(jī)等技術(shù)。在實(shí)際的設(shè)計(jì)推算時(shí)，很多設(shè)計(jì)人員會(huì)為了貪圖一時(shí)的便利，而將其結(jié)構(gòu)分成三部分，直接剪段了三者之間的連接，讓上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的設(shè)計(jì)，僅是把基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)當(dāng)作了一個(gè)具有支撐效用的底座，然后利用計(jì)算公式來推算其結(jié)構(gòu)在荷載效用下其結(jié)構(gòu)固定位置的反力大小。該計(jì)算方式以及計(jì)算流程比較簡(jiǎn)單，但是其所推算的結(jié)構(gòu)缺乏一定的科學(xué)性，其并沒有把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的共同作用力放置到考量的因素中，進(jìn)而忽視其結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)所產(chǎn)生的限制效用。忽視了基礎(chǔ)實(shí)際存在的差異沉降給上部結(jié)構(gòu)帶來的次應(yīng)力問題，同時(shí)還會(huì)降低其實(shí)際計(jì)算結(jié)果的真實(shí)可靠程度，過于看低上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值。且其基礎(chǔ)彎矩的彎曲程度會(huì)超過一定的數(shù)值范圍，整體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過于保守。

2、高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素

2.1 上部結(jié)構(gòu)剛度對(duì)基礎(chǔ)受力的影響

當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的剛性為絕對(duì)時(shí)，一旦其地基出現(xiàn)了變形的狀況，那么其豎向的構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生均勻下降的現(xiàn)象。若不對(duì)其豎向構(gòu)件的抗轉(zhuǎn)動(dòng)性能進(jìn)行改良以及探究，其構(gòu)件的支座就會(huì)被當(dāng)作基礎(chǔ)梁的不動(dòng)鉸支座。其整體也不會(huì)出現(xiàn)彎曲的現(xiàn)象，如果讓其外荷載成為基地分布的反力，那么其局部位置就會(huì)產(chǎn)生彎曲是現(xiàn)象。如此，若假定高層住宅建筑的上保護(hù)結(jié)構(gòu)是絕對(duì)柔性時(shí)，那么其對(duì)基礎(chǔ)的變形的約束效用就會(huì)微乎甚微，且基礎(chǔ)梁產(chǎn)生局部的彎曲時(shí)，其整體彎曲數(shù)值也會(huì)偏大。在該情況的影響下，其基礎(chǔ)梁的內(nèi)力部分形式以及實(shí)際的尺寸大小就會(huì)出現(xiàn)極為明顯差異變化。

2.2 地基條件對(duì)基礎(chǔ)受力的影響

地基條件會(huì)直接決定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)的受力情況，無論是地基的均勻性還是其實(shí)際的可壓縮程度都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較為明顯的影響。如果其實(shí)際的施工區(qū)域位置的地基土不能被壓縮時(shí)，那么當(dāng)其地基設(shè)立在巖石層時(shí)，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并不會(huì)發(fā)生整體彎曲的現(xiàn)象，其所產(chǎn)生的局部彎曲度也比較小，上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的不均勻沉降性低下。在實(shí)際的施工過程中，其所遇到的大部分的地基都還是具有一定的壓縮性的，且其分布狀況呈現(xiàn)分散的狀態(tài)，這就使得基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在各個(gè)地方所分布的彎矩性大小不一。其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和地基的交界位置會(huì)存在摩擦的現(xiàn)象。其土層的強(qiáng)度有限，所以其實(shí)際所能產(chǎn)生的摩擦力大小也會(huì)受到約束，會(huì)低于土層實(shí)際的抗剪強(qiáng)度。同時(shí)其摩擦力還會(huì)受到孔隙水壓的影響，另外，無論是基礎(chǔ)的相對(duì)柔度還是其外荷載的分布都會(huì)對(duì)其界面條件產(chǎn)生不同程度的影響。

3、高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施以及注意事項(xiàng)

3.1 荷載的可靠傳遞設(shè)計(jì)

首先，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的剛度以及強(qiáng)度，使得其高層住宅建筑設(shè)施中的上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的水平以及豎向的荷載力可以快速的傳遞給地基的土層結(jié)構(gòu)。

3.2 注重基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)以及地基三者共同作用

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)和地基土三者之間的共同作用是客觀存在的。當(dāng)然，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中不可能全部都考慮得到。但是對(duì)于地基模型的以及參數(shù)，必須要根據(jù)這三個(gè)方面共同分析的結(jié)果來選擇；在構(gòu)造和配筋上反映對(duì)共同作用結(jié)果的考慮，是完全可能和必要的。例如：在同一大面積整體筏型基礎(chǔ)上建有多幢高層和低層建筑時(shí)，筒體下筏板厚度和配筋宜按上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基土的共同作用的基礎(chǔ)變形和基底反力計(jì)算確定。帶裙房的高層住宅建筑下的大面積整體筏型基礎(chǔ)，其主樓下筏板的整體撓度值不應(yīng)過大，主樓與相鄰的裙房柱的差異沉降確保兩者差異沉降不至過大，減少由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力。

3.3 加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)體系的建設(shè)

一個(gè)良好的建筑結(jié)構(gòu)體系的建立是一個(gè)建筑工程非常關(guān)鍵的一部分。因此，在實(shí)際的高層建筑工程施工過程中，建立一個(gè)完整的、有效地高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體系能夠在很大程度上避免一系列潛在的工程問題。在高層建筑的施工現(xiàn)場(chǎng)，高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系的變化的應(yīng)對(duì)是十分靈活的，具有相當(dāng)大的發(fā)展方向和發(fā)展空間。通常而言，如果建筑結(jié)構(gòu)體系非常規(guī)范良好，對(duì)于高層建筑豎向壓力的變化就可以很好的適應(yīng)，但是在實(shí)際的情況中由于承重墻分布過于雜亂或者是其它問題的存在，必須加強(qiáng)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系的建立工作。

結(jié)語：

依據(jù)文章上述的內(nèi)容可以得知，大力開展高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作尤為重要，高層住宅建筑設(shè)施的效用也變得愈發(fā)的明顯。其整體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)受到多種因素的影響。所以在設(shè)計(jì)建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，要注重其上部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，考量上部、地基以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，盡可能的減少麻煩，提升設(shè)計(jì)人員自身的專業(yè)知識(shí)技能，強(qiáng)化其設(shè)計(jì)施工的責(zé)任心以及責(zé)任意識(shí)，及時(shí)的處理好設(shè)計(jì)過程中所出現(xiàn)的各類問題，做好基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的防治性措施。