建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)類型選擇探析

邰廣

摘 要：由于建筑項目不斷發(fā)展進步，各種建筑物應(yīng)運而生，進而建筑物高度不斷提升。針對高層建筑來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)非常關(guān)鍵，它是確保高層建筑物安全的重要基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；高層建筑；結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)設(shè)計

中圖分類號：TU318 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0334-02

1 高層建筑物基礎(chǔ)類型的選取

1.1 基礎(chǔ)種類選取

高層建筑物基礎(chǔ)的挑選應(yīng)當(dāng)依照上部結(jié)構(gòu)、項目地質(zhì)、防震標(biāo)準(zhǔn)、工程條件、四周建筑物以及環(huán)境條件之類因素進行綜合考慮，需要挑選整體性能較好、可以有效適應(yīng)地基承載力以及建筑容許變形規(guī)定且可以調(diào)整不均勻沉降的一種基礎(chǔ)形式。

天然地基筏形基礎(chǔ)經(jīng)濟性較高，要優(yōu)先考慮采用，在必要情況下也能夠采取箱式基礎(chǔ)。如果地質(zhì)條件較好，荷載很小而且可以適應(yīng)地基承載力以及變形要求的時候，同樣能采取交叉式梁基礎(chǔ)以及其余的基礎(chǔ)形式。如果地基變形與承載力不能符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可以采取樁基或者與地基相適應(yīng)的形式。

基礎(chǔ)有無傾斜問題屬于決定高層建筑物安全重要因素。因為高層建筑物質(zhì)心很高，荷載非常大，基礎(chǔ)底部通常存在偏心，所以沉降過程中的建筑物質(zhì)量對于基礎(chǔ)底部會造成傾覆力矩增量，這種傾覆力矩增量還會造成傾斜增量，所以傾斜會不斷增加，然后直到地基的變形穩(wěn)定之后。所以，為了有效控制基礎(chǔ)的傾斜問題，需要盡可能讓構(gòu)造豎向荷載中心和基礎(chǔ)平面有效結(jié)合，如果很難避免偏心，就必須對偏心距進行制約。根據(jù)《高層規(guī)程》的要求內(nèi)容，在地基較為均勻的基礎(chǔ)上，箱式基礎(chǔ)與筏式基礎(chǔ)平面的形心要和上部構(gòu)造豎向的永久荷載重心相互重合。對于低壓縮的地基以及端承樁基基礎(chǔ)，就可以將偏心距限制稍稍放寬。

1.2 基礎(chǔ)埋置的深度

高層建筑埋置深度必須要充分，這一方面主要是由于充分的埋置深度能夠確保高層建筑在水平荷載作用之下的地基穩(wěn)定性，對整體的建筑傾斜進行有效控制。而另一方面能夠使得地基附加的壓力降低，使地基承載力增強，進而使得基礎(chǔ)沉降量減少，其次還有利于控制水平荷載作用下基礎(chǔ)擺動幅度，讓基礎(chǔ)底部上反力的分布接近平衡狀態(tài)?；A(chǔ)埋置深度在建筑造價、工程技術(shù)手段、施工工期與保障建筑正常使用方面都會產(chǎn)生非常大影響。所以，基礎(chǔ)設(shè)計必須依照實際狀況挑選一個適當(dāng)?shù)穆裰蒙疃取?/p>

基礎(chǔ)埋置深度指的是有效埋深深度，通常指的是從室外的地面開始，從天然地基到基礎(chǔ)底部下皮標(biāo)高，從樁基礎(chǔ)到承臺下皮標(biāo)高。如果室外地面存在不等高狀況，需要依據(jù)較低一側(cè)。如果地下室四周沒有可靠的側(cè)限，需要從側(cè)限地面開始算。在《高層規(guī)程》中要求，高層建筑物基礎(chǔ)埋置的深度，針對復(fù)合型地基以及天然地基可以取1/15的建筑高度。針對樁基礎(chǔ)而言，可以取1/18的建筑高度，這其中不包括樁的長度。如果建筑物利用巖石地基以及采用有效手段的時候，在符合地基穩(wěn)定性與承載力要求與具有可靠型根據(jù)的時候，基礎(chǔ)埋置深度能適當(dāng)進行控制。

2 基礎(chǔ)設(shè)計手段

高層建筑物常用基礎(chǔ)形式為交叉梁基礎(chǔ)、箱基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)以及筏基礎(chǔ)，此文因為篇幅限制，所以只對其中得到廣泛應(yīng)用的筏基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)設(shè)計進行介紹。

2.1 筏基礎(chǔ)的設(shè)計介紹

2.1.1 筏基礎(chǔ)與設(shè)計方法

筏基礎(chǔ)屬于建筑中非常常用的基礎(chǔ)形式，主要應(yīng)用在高層建筑物地下部分，多用在機房、停車場以及商場之類的大空間建筑中。筏基礎(chǔ)特點為：整體的剛度較高，可以有效調(diào)整基地壓力以及不均勻沉降問題，且具備很高的防滲性能，天然地基筏基礎(chǔ)以大面積建筑筏片和地基相互接觸，能夠使得地基承載力伴隨基礎(chǔ)埋深以及寬度的提升而提升，所以它具備降低基底壓力以及調(diào)節(jié)不均勻沉降的作用。

筏基礎(chǔ)能夠分成平板型筏基礎(chǔ)以及梁板型筏基礎(chǔ)。首先，平板型筏基礎(chǔ)是一塊鋼筋混凝土平板，它的厚度一般控制到1～2.5m的范圍內(nèi)，所以混凝土的用量非常大，不過其施工比較便捷，建設(shè)速度非?？?。梁板型筏基礎(chǔ)底板的厚度很小，將肋梁設(shè)置到兩個不同方向的柱列上，進而使底板剛度得到提升，對底板受力起到改善作用。

筏基礎(chǔ)設(shè)計方法依照采取不同的假定情況分成剛性板以及彈性板兩種形式。如果地基土較為均勻，上部結(jié)構(gòu)的剛度很好，平板型筏基礎(chǔ)后跨比以及梁板型筏基礎(chǔ)肋梁的高度跨比高于1/6，柱的間距與柱荷載變化量不高于20%的時候，高層建筑物筏基礎(chǔ)就能只考慮部分的彎曲作用，依照剛性板方法計算。

2.1.2 筏基礎(chǔ)配筋的計算與構(gòu)造設(shè)置

筏基礎(chǔ)混凝土的強度級別不能夠比C30低，墊層的厚度一般為100mm。如果有防水的要求，混凝土防滲級別依照要求標(biāo)準(zhǔn)進行確定。如果采取剛性防水，相同建筑物基礎(chǔ)需要防止變形縫，要順著基礎(chǔ)的長度每30～40m距離設(shè)置墻板、底板以及貫通頂板。

筏基礎(chǔ)底板通常只對正截面的承載力進行計算，而應(yīng)當(dāng)對肋梁正截面的受彎承載力以及斜截面的受剪承載力進行計算。針對平板筏基，依照柱板帶正彎矩對板內(nèi)的底端鋼筋進行配置，依照跨中板帶負彎矩對板內(nèi)的上端鋼筋進行配置。鋼筋的間距不能夠比150mm小，保證控制到200～300mm的范圍內(nèi)，受力鋼筋的直徑不能夠低于12mm。將雙向鋼筋網(wǎng)片安裝到板的底部與頂部。筏基礎(chǔ)配筋不僅要符合計算要求，而且平板型筏基礎(chǔ)底端以及梁板型筏基礎(chǔ)底板肋梁，橫縱方向底端鋼筋必須有1/3的全跨，保證配筋率大于0.150%，且頂端鋼筋需要依照配筋計算進行全部貫通。

2.2 樁基礎(chǔ)的設(shè)計

2.2.1 樁基礎(chǔ)與種類介紹

樁基礎(chǔ)屬于高層建筑物中采用非常廣泛基礎(chǔ)形式，其適合建筑物上端構(gòu)造荷載很大，地基較深的范圍之內(nèi)是軟弱土，且采取人工地基形式不具有不經(jīng)濟問題。樁基礎(chǔ)具體是樁身與承臺兩個部分構(gòu)成，且承臺要承擔(dān)來自上部構(gòu)造荷載，且將他們分布之所有根樁的上部。所以，在承擔(dān)豎向荷載力的時候，樁基礎(chǔ)作用就是把上部構(gòu)造荷載力從樁尖傳送至深層且比較堅實的地基之中，又或者從樁身傳送至樁身四周的地基之中。而水平荷載力主要是通過承臺的側(cè)面與樁上端四周土體擠壓力進行抵抗。

樁基礎(chǔ)分類手段很多，依據(jù)樁傳力形式可以分成摩擦樁以及端承樁，依照樁身的材料不同能夠分成組合樁、鋼樁以及混凝土樁。樁種類選擇應(yīng)當(dāng)依照上端結(jié)構(gòu)、工程條件以及工程經(jīng)驗、樁材料的供給條件綜合進行考慮，要做到經(jīng)濟合理、技術(shù)先進，保證項目質(zhì)量。

2.2.2 樁布置以及承臺構(gòu)造

樁布置應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：

（1）對于等直徑樁來說中心距不能夠小于橫截面直徑與邊長的三倍。擴底樁的中心距不能夠低于1.5倍其直徑，并且擴大頭距離不能少于1m。

（2）在布樁過程中要保證樁承臺的承載合力點和豎向的永久荷載合力點相互重合，且保證樁基水平力較大力矩方向存在較大抵抗矩。

（3）平板型筏樁基礎(chǔ)樁應(yīng)當(dāng)布置到墻下以及柱下，在必要情況可以滿堂地布置，在核心筒可以設(shè)置密布樁。梁板型筏樁基礎(chǔ)樁應(yīng)當(dāng)布置到基礎(chǔ)柱下、梁下。

（4）柱頂?shù)某信_嵌入長度，大直徑樁不能夠低于100mm，而對于中小直徑樁不能夠低于50mm，混凝土樁樁頂?shù)目v筋需要伸入到承臺之中，錨固的長度需要滿足國家的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

樁基承臺屬于上部結(jié)構(gòu)和樁間保持聯(lián)系的一種結(jié)構(gòu)，平面形狀包含圓形、多邊形、矩形以及三角形。樁基承臺構(gòu)造，不僅要符合抗沖切、抗剪切、抗彎承載力以及上部構(gòu)造的要求，而且承臺寬度不能夠低于500mm。邊樁的中心到承臺的邊緣距離不能比樁的邊長以及直徑小，并且樁外邊緣到承臺邊緣距離不能夠低于150mm。針對條形的承臺梁來說，樁外邊緣到承臺梁邊緣距離不能夠低于75mm。最小的承臺厚度不能夠低于300mm。

3 結(jié)束語

由于社會經(jīng)濟發(fā)展以及人們的生活水平不斷提升，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面提出很高的標(biāo)準(zhǔn)要求，我國高層建筑物盡管與發(fā)達國家相比起步晚，不過取得了非常大成就，建筑物設(shè)計和城市空間的結(jié)合也正在持續(xù)的健全發(fā)展。

參考文獻

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收稿日期：2018-6-9