高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問題探討

【摘要】高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，由于受到地質(zhì)條件以及各個(gè)因素的影響，地基的設(shè)計(jì)通常要比建筑上部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多，在地基基礎(chǔ)計(jì)算和選型方面，還存在著許多問題需要解決，比如常見的結(jié)構(gòu)剛度和荷載的關(guān)系、地質(zhì)勘測、地基基礎(chǔ)計(jì)算及方案選型等方面。本文就高層建筑地基基礎(chǔ)常見的幾類問題進(jìn)行探討，并提出一些有效的解決措施。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；地基；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；問題；探討

高層建筑的地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)包含著兩方面的工作，一是地基的設(shè)計(jì)；二是基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。隨著建筑先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)在工程中的廣泛應(yīng)用，高層建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作已經(jīng)取得了很大的突破，但是由于很多設(shè)計(jì)人員簡單地把地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理解為建筑上部結(jié)構(gòu)的地下部分，造成了設(shè)計(jì)工作中的許多不足之處，從而給地基基礎(chǔ)的施工埋下安全隱患。針對(duì)高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中的一些常見的問題，本文進(jìn)行了簡要的分析，并就相關(guān)的問題的解決提供了建議。

1、高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常見的問題

1.1 高層建筑地基基礎(chǔ)剛度和荷載的關(guān)系

在高層建筑設(shè)計(jì)中，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)建筑物的外觀結(jié)構(gòu)和整體穩(wěn)定性起著非常重要的作用。地基基礎(chǔ)的剛度和荷載兩者之間是互相制約和相互協(xié)調(diào)的關(guān)系，兩者缺一不可。然而，在高層建筑設(shè)計(jì)過程中，一些建筑設(shè)計(jì)人員總是把剛度放在次要的位置，并要求剛度一定要服從建筑的荷載，完全以荷載決定剛度的思維來設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)，這就完全割裂了剛度和荷載的完整性，從而忽略了建筑設(shè)計(jì)相關(guān)的力學(xué)規(guī)律，破壞了力的平衡，片面地追求剛度和荷載單一因素滿足地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求，這樣做的后果就是給高層建筑工程質(zhì)量帶來了無窮的質(zhì)量隱患以及一些不安全因素。眾所周知，任何高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，都會(huì)對(duì)建筑上部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接影響，只有地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)滿足剛度和荷載的要求，才能保障上層建筑的安全施工。但是在實(shí)際的工程當(dāng)中，少數(shù)建筑設(shè)計(jì)人員，片面地追求建筑的美觀、新穎性，從而開始標(biāo)新立異，一味地強(qiáng)調(diào)建筑設(shè)計(jì)的自由度，從而給地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作帶來很大的困難，作為高層建筑的基礎(chǔ)部分，地基本身需要承受巨大的建筑荷載和活載、水平力、地震力等多種荷載的綜合作用。一旦建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作時(shí)，沒有地基基礎(chǔ)基本的結(jié)構(gòu)技術(shù)原理和相關(guān)的結(jié)構(gòu)受力特征，設(shè)計(jì)出來的地基結(jié)構(gòu)就會(huì)存在不穩(wěn)定的問題，兼顧不了剛度和荷載的統(tǒng)一，例如將高層建筑地基基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)成為三角形，那么地基的抗彎矩力就要比圓形截面、矩形、多邊形截面小許多；此外，有些建筑設(shè)計(jì)人員缺少地基結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本理論知識(shí)，在設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)時(shí)，很多時(shí)候就忽視了結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本規(guī)律，造成地基基礎(chǔ)剛度中心與荷載中心偏離太大，從而造成地基結(jié)構(gòu)偏正。在地基設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)剛度和荷載兩者密切相關(guān)，特別是在高層建筑地基設(shè)計(jì)中，由于地基荷載是以垂直荷載為主要荷載參數(shù)，因此，地基結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就要考慮最有利于抗地震和抗風(fēng)載的設(shè)計(jì)要求，地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的截面尺寸必須要同時(shí)滿足剛度和荷載的要求[1]。

1.2 高層建筑地基基礎(chǔ)地質(zhì)勘測存在的問題

目前，在高層建筑地質(zhì)勘測過程中，地質(zhì)勘測工作主要是根據(jù)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行的，從而沒有對(duì)高層建筑施工現(xiàn)場地質(zhì)條件的勘測分析，這樣就沒有辦法對(duì)現(xiàn)場地質(zhì)條件信息進(jìn)行準(zhǔn)確掌握。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中如果缺少了地質(zhì)勘測的依據(jù)，后續(xù)的設(shè)計(jì)工作就無法準(zhǔn)確有序地進(jìn)行下去。在長期的高層建筑建設(shè)過程中，有時(shí)候?qū)こ态F(xiàn)場的地質(zhì)勘測工作進(jìn)行了大量的工作，卻忽視了施工現(xiàn)場的刷邊情況，從而沒有進(jìn)一步對(duì)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件做必要的勘測工作，造成地質(zhì)勘測工作缺乏地區(qū)因素，對(duì)以后的施工工作增加了難度。在實(shí)際的高層建筑工程地質(zhì)勘測過程中，仍然存在著一下不足的地方：高層建筑施工現(xiàn)場的地質(zhì)勘測缺少應(yīng)有的鶯視、相關(guān)的地質(zhì)勘測經(jīng)驗(yàn)不足、過于教條化地依賴相關(guān)的勘測規(guī)定而不會(huì)靈活運(yùn)用、生搬硬套其他工程經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論等等。這些地質(zhì)勘測工作中存在的不足，極大地影響著的工程設(shè)計(jì)的安全性，從而地基基礎(chǔ)的施工質(zhì)量埋下安全隱患。此外，在國家相關(guān)的規(guī)程規(guī)范中都對(duì)地質(zhì)勘探工作都有較為詳細(xì)的規(guī)定，比如勘測的間距、數(shù)量，然而在實(shí)際的地質(zhì)勘測中，不按照規(guī)范進(jìn)行勘測的現(xiàn)象卻比較普遍，從而造成孔距過大等不規(guī)范的操作；某些地質(zhì)勘察單位取得地質(zhì)樣本后，并沒有及時(shí)地封蠟標(biāo)識(shí)并進(jìn)行樣本送檢處理；并且在選擇地質(zhì)勘測巖土數(shù)量時(shí)，常常忽略地基的土壤狀態(tài)，盲目地追求達(dá)到工期要求，對(duì)取樣應(yīng)滿足的均勻性和代表性要求完全不管不顧。不規(guī)范操作的地質(zhì)勘測對(duì)后續(xù)高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作的不良影響是顯而易見的[2]。

1.3 高層建筑地基基礎(chǔ)計(jì)算及方案選型存在的問題

在高層建筑地基基礎(chǔ)計(jì)算過程中，很多設(shè)計(jì)人員完全不按照國家及行業(yè)規(guī)程規(guī)范規(guī)定的條款進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)裕量的選取，一味地憑借自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，特別是設(shè)計(jì)單位作為總承包商時(shí)，為了減少建筑的建設(shè)成本，設(shè)計(jì)參數(shù)的裕量就會(huì)取得過低，這樣就會(huì)使得地基基礎(chǔ)的剛度和荷載達(dá)不到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，從而危害整棟建筑的安全施工。在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選型時(shí)，有些設(shè)計(jì)人員往往會(huì)摒棄已有的計(jì)算結(jié)果，完全參考以往的工程案例強(qiáng)行運(yùn)用到現(xiàn)有的工程當(dāng)中，從而影響整個(gè)建筑工程的施工質(zhì)量。

2、高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一些建議

針對(duì)上述高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中常見的一些問題，提出以下建議：當(dāng)高層建筑的地基承載力過大時(shí)，建議基礎(chǔ)應(yīng)考慮抗剪承載力，并且在抗剪驗(yàn)算時(shí)應(yīng)該注意考慮地基截面高度的影響系數(shù)，還應(yīng)該有一定的設(shè)計(jì)裕度；在地質(zhì)勘測過程中，地質(zhì)探孔深度應(yīng)能滿足下臥層驗(yàn)算的相關(guān)要求，在預(yù)計(jì)勘探孔深度內(nèi)遇到堅(jiān)實(shí)巖土?xí)r，可以適當(dāng)?shù)販p小；當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)的強(qiáng)度基本滿足要求或強(qiáng)度不是問題，而荷載難于達(dá)到相關(guān)要求時(shí)，就可以采用復(fù)合地基方案；在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中，要嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，并且依據(jù)相關(guān)的計(jì)算結(jié)果選擇經(jīng)濟(jì)高效的施工方案。

結(jié)語：

高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到各種各樣的問題，如果能夠以科學(xué)的設(shè)計(jì)方法去進(jìn)行計(jì)算和方案選型，就能夠規(guī)避很多問題，本文綜合闡述了地基基礎(chǔ)施工過程中常見的一些問題，并就相應(yīng)的問題提出了合理化的建議，希望能為地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作提供一定的理論知識(shí)和借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱亞飛.高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的若干問題討論[J].中華民居（下旬刊）.2014（08）：52-53.

[2]聶維嶺，賈治兵.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)若干問題研究[J].建材與裝飾.2017（25）：105-108.

作者簡介：

高斌，山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南。