高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中復(fù)合地基基礎(chǔ)的應(yīng)用

韋廣祥

摘要：基礎(chǔ)建設(shè)是土木工程建設(shè)的基礎(chǔ)，它的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到工程建設(shè)的整體質(zhì)量。文章從復(fù)合地基的角度出發(fā)，結(jié)合實(shí)際案例，對復(fù)合地基在高層建筑的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作一簡單的探討，以加深對復(fù)合地基的認(rèn)識，并對其實(shí)際應(yīng)用具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);復(fù)合地基基礎(chǔ)

前言：從目前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀來看，復(fù)合地基的合理使用對提高其承載力有很大的作用，從而使其在荷載作用下更為均衡。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，對復(fù)合地基的應(yīng)用仍有許多問題，因此，本文著重對復(fù)合地基在高層建筑的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并對其應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了探討，以期對同類工程具有一定的參考價值。

1.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.1需要承受較大的水平荷載作用

每個建筑物都要承擔(dān)較大的豎向和橫向載荷，同時也要考慮到地震對建筑物的影響。對于低矮、多層建筑物，一般重力荷載是其主要的控制因子，與之相比，水平荷載少，橫向位移小。在高層建筑中，盡管豎向荷載對結(jié)構(gòu)的影響很大，但其最重要的因素還是橫向荷載。而且隨著樓層和樓層的不斷增加，橫向荷載引起的內(nèi)力和位移也會快速增加。

1.2軸向變形的特點(diǎn)

通常情況下，多層結(jié)構(gòu)都會考慮到彎矩，由于其對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的影響很小，因此通常忽略了剪力項(xiàng)。而在高層建筑中，卻是最關(guān)鍵的一環(huán)。從公式中可以看出，高層建筑的層數(shù)很多，高度也很高，軸向的力量也很大，軸向的變形會導(dǎo)致高層建筑的內(nèi)力分布和數(shù)值發(fā)生很大的變化。在采用框架-墻和框架墻結(jié)構(gòu)的高層建筑中，某些連續(xù)彎矩通常要大于邊柱。如果房子是高層建筑，那么這種軸向變形的差異值就會比較大，導(dǎo)致兩根橫梁間的支撐彎矩的數(shù)值會減小，而在跨中的正彎矩值則會逐步增加。

1.3側(cè)移的特點(diǎn)與低矮建筑相比，側(cè)移是影響高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素，其橫向位移隨樓層的增加而快速增長。在高層建筑中，既要有足夠的強(qiáng)度，又要有足夠的抗側(cè)向剛度，才能保證結(jié)構(gòu)在水平荷載下的側(cè)向位移控制在規(guī)范中，以確保其居住和工作環(huán)境。

1.4結(jié)構(gòu)的延性特點(diǎn)

對于大部分的高層建筑，比如在地震中，都會發(fā)生應(yīng)力變形，因此，在進(jìn)行塑性變形的同時，要保證建筑物的延性，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧员ＷC建筑物的延性。

2.對復(fù)合地基基礎(chǔ)的基本認(rèn)識

地基基礎(chǔ)施工是建設(shè)項(xiàng)目的重要組成部分，它的穩(wěn)定性、可靠性、科學(xué)性、可靠性等直接關(guān)系到施工質(zhì)量和使用效果。復(fù)合地基是基礎(chǔ)工程中的一個重要環(huán)節(jié)，它是指在設(shè)計(jì)和施工時，利用土體置換、配置加固材料等方法，將基體和加固體結(jié)合起來，從而提高地基的強(qiáng)度，提高地基的承載力，從而達(dá)到建筑工程施工對地基的要求。

3.復(fù)合地基基礎(chǔ)的具體應(yīng)用

3.1案例背景

某高層建筑工程項(xiàng)目，高度為地上22層，地下3層，建筑面積是20365.32m2，采取鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級為七級，同時高層建筑工程所在區(qū)域地下水不穩(wěn)定。

3.2科學(xué)選擇復(fù)合地基的類型

由于高層建筑的地基中存在著軟土，使得原有的地基不能完全滿足施工的需要。尤其是在高層建筑的地基上，由于粉土的存在，使得地基的承載力變得越來越大。采用預(yù)應(yīng)力管樁或采用高壓噴注漿的施工方法，其造價較高，且會影響到高層建筑的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)工程場地地質(zhì)情況和相關(guān)規(guī)范的要求，確定了采用水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基的施工方案。

3.3復(fù)合地基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)。在高層建筑工程中，水泥粉煤灰碎石樁的設(shè)計(jì)中，應(yīng)對其進(jìn)行精確的承載力計(jì)算，并結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查資料，對其進(jìn)行分析，得出其承載能力和長度，其中包括樁體直徑、強(qiáng)度、樁土置換率等。在該復(fù)合地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中，采用了15～25米的水泥粉煤灰碎石樁，可有效地滿足基礎(chǔ)的承載力要求。由于水泥粉煤灰碎石樁間距是樁直徑3倍，因此在具體工程中應(yīng)按設(shè)計(jì)要求適當(dāng)增大樁間距，以提高其工程經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行樁徑選擇時，必須充分考慮地基的承載力，當(dāng)局部地區(qū)的承載力較低時，可以減小樁間距，防止沉降。在設(shè)計(jì)床墊時，由于床墊厚度與樁身豎向荷載的相關(guān)性很強(qiáng)，而樁與土間的橫向荷載沒有顯著的相關(guān)性，因此，通常情況下，隨著地基厚度的增大，其水平荷載也會隨之增大。同時，根據(jù)高層建筑基礎(chǔ)的承載力，對床墊的施工厚度進(jìn)行調(diào)整，床墊材料應(yīng)選擇粗砂，夯填度不得超過0.9，同時，根據(jù)工程實(shí)際情況、沉降差、沉降等因素，合理確定床墊的厚度，使床墊的保護(hù)功能得到最大程度地發(fā)揮。從水泥、粉煤灰和碎石樁的復(fù)合基礎(chǔ)特性來看，在特定的設(shè)計(jì)階段，可以添加一定的濕度。在混合地基中摻入了水泥和粉煤灰，在水的作用下，會產(chǎn)生結(jié)晶性化合物，如氯化鈣、硅酸鈣等。

②水泥粉煤灰碎石復(fù)合地基施工。為確保水泥粉煤灰碎石樁的施工順利進(jìn)行，可采取振動沉管灌注施工、管內(nèi)泵壓攪拌施工和螺旋鉆孔施工。施工單位應(yīng)結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，結(jié)合水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基的施工要求，合理選用施工工藝。針對該高層建筑復(fù)合地基的施工，考慮到黏土含量高、工期短，采用長螺旋鉆孔灌注樁的施工工藝。在復(fù)合地基施工過程中，當(dāng)?shù)鼗泻酗柡蜕巴習(xí)r，樁間土在成樁振動時會出現(xiàn)很大的超孔壓，從而使其形成一個排水槽，從而使土壤中的孔隙水得以順利排出。

4.復(fù)合地基基礎(chǔ)運(yùn)用效果

根據(jù)有關(guān)法律法規(guī)，在這一高層建筑工程的復(fù)合地基基礎(chǔ)完成后，對其進(jìn)行了質(zhì)量檢驗(yàn)和合理性評估，得出的結(jié)論是，該復(fù)合地基的承載力達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。此外，采用比較分析的方法，對樁基與復(fù)合地基的效益進(jìn)行了評價，得出了具有良好經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)論。

結(jié)束語

綜合以上分析，認(rèn)為復(fù)合地基是一種人工基礎(chǔ)，它可以有效地提高基礎(chǔ)的承載力，使基礎(chǔ)的穩(wěn)定、牢固、可靠。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮到工程場地的具體情況，并結(jié)合高層建筑的實(shí)際需要，對其進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。為此，施工單位和有關(guān)部門要進(jìn)一步認(rèn)識復(fù)合地基，提高其在工程應(yīng)用中的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，增強(qiáng)其設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陶景暉，金如元，陸飛，等.巖溶地區(qū)高層建筑剛性樁復(fù)合地基現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2017，38（06）：163-174.