高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

趙寅

摘 要：當(dāng)前社會城市化建設(shè)水平的提高，給建筑行業(yè)帶來了相當(dāng)大的發(fā)展空間與挑戰(zhàn)。由于城市發(fā)展中對于土地資源的應(yīng)用比較緊張，因此高層住宅出現(xiàn)是必然趨勢。由于高層住宅的高度比較高，施工面積又較小，因此給施工帶來很多麻煩。作為設(shè)計人員針對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕きh(huán)境與地質(zhì)條件，解決施工中存在問題。同時考慮工程的整體設(shè)計方案、施工進(jìn)度等因素，保證高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

關(guān)鍵詞：高層住宅;基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);設(shè)計分析

我國高層住宅建筑行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，人們對于高層住宅建筑的質(zhì)量和設(shè)計水平也越來越重視，我國高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計水平也在不斷提升。高層住宅建筑的使用壽命和質(zhì)量一直受到人們的關(guān)注，由于高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計對于高層住宅建筑質(zhì)量會產(chǎn)生直接影響，因此必須重視高層住宅建筑設(shè)計的基礎(chǔ)設(shè)計。

一、高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計影響因素

（一）上部結(jié)構(gòu)

如果高層住宅建筑工程中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，就會對整個工程的安全與質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中如果上部的結(jié)構(gòu)屬于絕對的剛度，在發(fā)生地基變形危害的時候，作為豎向的構(gòu)件就會導(dǎo)致沉降問題發(fā)生。如果對豎向的構(gòu)件抗轉(zhuǎn)動能力忽略不計的話，則構(gòu)建中的支座就可以作為基礎(chǔ)中的重要支撐，不會導(dǎo)致整個上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎曲，但是會導(dǎo)致基底的反作用力增加，造成局部彎曲。如果上部的結(jié)構(gòu)屬于絕對柔性，結(jié)構(gòu)對于地基的變形也不會產(chǎn)生任何的影響，當(dāng)然這種絕對柔性絕對剛性結(jié)構(gòu)不存在，而實際基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)屬于兩者之間，需要通過專業(yè)的分析軟件進(jìn)行全面的剛度分析，從而保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與地基荷載之間的穩(wěn)定，保證上部結(jié)構(gòu)的剛度逐漸變大，基礎(chǔ)的應(yīng)力就會慢慢減小，另外上部結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力也會發(fā)生變化。

（二）地質(zhì)條件

設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中一定要對建筑所處的地質(zhì)條件進(jìn)行充分地調(diào)查和勘查，掌握必要的精確資料，對于高層住宅建筑的地形、地質(zhì)條件以及周邊建筑物、給排水、供電等情況進(jìn)行詳細(xì)的勘察，從而確定最適合的地基方案和基礎(chǔ)構(gòu)造設(shè)計。在設(shè)計中盡可能選擇良好的天然地基和適合的施工方式，要經(jīng)濟(jì)合理，必須在特殊地形上建造的建筑，無法滿足設(shè)計要求的，就要針對實際情況對地基進(jìn)行處理，提高地基的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，減少后期地基變形。建筑地基不得出現(xiàn)滑動變形，土層內(nèi)部存在抗剪強(qiáng)度差的滑動面的，會沿滑動面產(chǎn)生一定的位移、滑坡現(xiàn)象，在選擇建筑地基時，要盡可能避免出現(xiàn)滑坡。

（三）外界環(huán)境

一般受城市建筑物的影響，樁基礎(chǔ)作業(yè)會對環(huán)境破壞，對周邊產(chǎn)生噪音、擠土、震動等不良影響，在高層住宅建筑構(gòu)造設(shè)計過程中，要不影響原有建筑的正常使用，就要對樁基礎(chǔ)產(chǎn)生的危害進(jìn)行合理的分析，并采取一定的預(yù)防措施。

二、高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨的問題

（一）高層住宅建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計問題

高層住宅建筑的抗震設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要確保高層住宅建筑在4級以下的地震時不會產(chǎn)生損害，發(fā)生大地震時可以將損壞降到最低。高層住宅建筑的承載力和強(qiáng)度是抗震性能的主要指標(biāo)，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中通過提升鋼筋混凝土的變形能力可以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，吸收地震的巨大能量，一定程度上起到抗震減壓的作用。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，一定要重視抗震設(shè)計問題。

（二）高層住宅建筑結(jié)構(gòu)在消防設(shè)計問題

消防問題一直是民用結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點問題，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會帶來財產(chǎn)損失，還會嚴(yán)重影響居民的人身生命安全，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中必須考慮到消防設(shè)計。由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對于消防規(guī)范較為陌生，因此使得建筑結(jié)構(gòu)在消防領(lǐng)域有著巨大隱患。

（三）高層住宅建筑中選型問題

由于高層住宅建筑行業(yè)不斷擴(kuò)張，因此結(jié)構(gòu)類型的不同使得高層住宅建筑低中、高、層房屋的設(shè)計也存在差異，高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須保證建筑內(nèi)部的總體性能、承載力，允許建筑存在一定的變形，盡量降低建筑的不均勻沉降。

三、高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（一）基礎(chǔ)埋深

因為高層建筑上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量大，對地基的壓力自然就變大，所以，應(yīng)該把高層建筑的地基埋得深一點，這樣可使地基的附加壓力減小，且地基深度修正也加大，可以提高地基的設(shè)計承載力，減少基礎(chǔ)的沉降量。加大地基地下埋深，還可以增加地基和周圍土層的摩擦力，減小建筑的晃動程度，提高穩(wěn)定性。另外，考慮到建筑的經(jīng)濟(jì)效益，要適度埋深。如果基礎(chǔ)埋得過深，會大大增加建筑成本，而且，對建筑的用處也不大;但是如果埋得過淺，就會降低高層建筑的安全程度，高層建筑就容易發(fā)生搖晃、側(cè)斜。要根據(jù)實際情況，在有地基荷載能力，穩(wěn)定性充足的前提下適當(dāng)埋深。

（二）承載力的計算

主體結(jié)構(gòu)的地基承載力與地基基礎(chǔ)埋深、超載寬度以及基礎(chǔ)兩側(cè)超載寬度均有聯(lián)系，巖石地基的承載力大于一般地基，在計算掩體的承載力時可以取抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來確定地基承載力。

（三）變形計算

由于地基變形計算對于高層住宅建筑質(zhì)量非常重要，地基變形過大就會影響到高層住宅建筑的正常使用，導(dǎo)致居民無法正常生活，威脅到居民的人身安全。因此在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計中一定要重視變形計算。

（四）穩(wěn)定性計算

在建筑穩(wěn)定性不符合設(shè)計要求時可以增加壓重，或者設(shè)置抗浮構(gòu)建，在滿足整體穩(wěn)定性而局部穩(wěn)定性仍不滿足設(shè)計值時，可以采用單樁豎向抗拔荷載實驗來確定抗拔承載力特征值，從而滿足工程設(shè)計要求。

（五）合理設(shè)計承重柱截面高度

在高層住宅建筑中承重柱的高度是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)設(shè)計，要滿足承重柱規(guī)范要求，就要減輕梁柱結(jié)構(gòu)剛度。由于高層住宅建筑梁柱間一般有一定的作用力關(guān)系，承重柱高度設(shè)計較小時就會加大受力，降低了梁柱的抗壓能力，影響到整體結(jié)構(gòu)的安全性以及整體結(jié)構(gòu)的使用性能和使用壽命。因此，一定要合理設(shè)計承重柱的截面高度，根據(jù)需要承受的力來確定承重柱高度。

（六）合理選擇樁長和樁型

設(shè)計者在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中以長細(xì)比來控制樁長和樁型，會造成工程樁的不必要浪費，而長細(xì)比的現(xiàn)值是為了保證樁身的穩(wěn)定性。因為在遇到較為堅硬的持力層時，樁身過于細(xì)長就會破壞其穩(wěn)定性，樁身應(yīng)力會不斷向下衰減，隨著荷載加大產(chǎn)生沉降，不會影響到其穩(wěn)定性，所以在設(shè)計過程中一般不考慮長細(xì)比限制，高層建筑超長樁和長樁的應(yīng)用非常廣泛，長細(xì)比限制了長樁的使用，由于根據(jù)我國的實際情況，仍然沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)量正常的樁在使用過程中出現(xiàn)失穩(wěn)的案例，因此可以不必涉及長細(xì)比限制。但樁身強(qiáng)度控制設(shè)計仍應(yīng)慎重對待，根據(jù)相關(guān)規(guī)范來測定樁身所受壓力。

（七）地下室抗震設(shè)計

地下室現(xiàn)在已經(jīng)很普遍，尤其是在這種綜合性較強(qiáng)的大型高層建筑，地下室更是必不可少。其實地下室的設(shè)計不僅可以給高層建筑增加更多的活動空間，挖地下室還可以減少地基基礎(chǔ)所受到的壓力。地下室可以分擔(dān)天然地基和人工地基的荷載壓力，并對地基產(chǎn)生補(bǔ)償作用。地下室在后期處理的時候，會對地下室周邊進(jìn)行土壤回填。這可以在一定程度上加固地基，增加地基的穩(wěn)定程度。土回填密度越大，抗剪能力就越高，對基礎(chǔ)就更有保障。

四、結(jié)束語

高層住宅建筑整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計是一項復(fù)雜系統(tǒng)的工程，要求設(shè)計人員不僅要具有扎實的設(shè)計功底，還要有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，并且應(yīng)嚴(yán)肅對待建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，并根據(jù)實際施工情況來配合周邊環(huán)境，做好基礎(chǔ)設(shè)計，提高建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，提升建筑質(zhì)量和使用年限。

參考文獻(xiàn)：

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