高层建筑的地基结构范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑的地基结构，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键字：高层建筑；框架结构；半解析法

引言：

我们处于一个科学进步，不断变更的时代，科学的不断进步，经济的快速发展，城市的不断更新以及变迁，促使了房地产业的不断发展，这样在全球范围内，内陆城市的高层建筑已经成为很常见的事物。因为高层建筑不同于其他的建筑物，在建筑的结构以及框架上都有着很大的不同，尤其是在传力、抗震、抗侧刚度以及发挥材料特长等方面可以带来很强大的优越性选择，并要求可以有着很好的技术经济指标的指引。

基于上述原因，我们知道了在高层建筑结构中框架的设计以及研究有着重要的地位以及应用。但是，我们知道，对于框架结构与基础地基的共同工作在学者以及施工者那里是比较不成熟的。大多数都是根据以往的经验在进行施工。这样笔者经过实际的考察就要为我们的框架结构找到一种可以简单化的，具有效率的整体设计以及初步设计。另外，笔者在文章中主要将高层框架结构与其基础等效连续化为一个半无限大弹性地基上的薄壁筒，并以此三维模型，用半解析法分析计算受静力作用的高层框架结构与其基础地基的共同工作。希望通过一些结论和研究，可以帮助后来者进行研究和施工。

一、研究原因

我们的建筑业在改革开放之后有着十分迅速的发展，因为城市的迅速扩张，我们的高层建筑变得十分的普遍并被我们接受。另外，我们知道在高层和超高层建筑结构的选型由于巨型框架结构在传力、抗震、抗侧刚度和发挥材料特长等方面具有很强的优越性，且具有良好的技术经济指标，这就是说，我们的巨型框架结构是有着很大的优势和特点的，并在高层建筑的结构设计中扮演了十分重要的角色。

在我们国家，上海证券大厦就是采用了这种结构，并用了半解析静力上的分析的运用。立足于国外，日本东京 NEC 办公大楼等也是很好的例证。但是，返回到实际，我们国家在空间巨型框架结构的研究上处于刚刚起步的阶段，这些对于我们的高层建筑框架结构与基础地基共同工作的半解析静力分析有着很好的借鉴作用，作为一些珍贵的文献参考。因为此原因，本文立足于找到一种优化的，简便的，方便的建筑学分析方式，致力于研究高层建筑空间巨型框架结构与其基础等效连续化为一个半无限大弹性地基上的加劲薄壁筒组合体，并以此三维模型，用半解析法分析计算了受静力作用的超高层建筑空间巨型框架结构与其基础地基的共同工作。

二、框架结构的分析模型

笔者经过研究将用一种一体化的模式进行研究，这种研究主要将地基、基础、上部结构结合起来，作为一体化的工作进行，致力于形成一种三维一体化模型，并在此技术上来研究和分析。

第一，作为地基。我们在分析的过程中要将某种综合等进行一种灵活的，具有弹性的处理方式。简单的说，就是要做到具体问题具体分析。最终使得基坑底以及坑壁等效成为千差万别的，各不相同的半无限弹性体。进而，我们将地基划在建筑中的上部结构，但是，在实际的施工中，地基这一重要组成部分是一种上部结构向下伸展泥塑，的。所以，对于上部结构来说，我们在分析的过程中，要注重利用刚度等效原理将其等效连续化成闭口薄壁截面筒，这样做就是要达到一种简化的效果，尤其体现在对三维模型的应用和设计上。

第二，我们将对以上的研究进行数学模型的推导致力于做到很好的分析效果。应该说在地基中存在着半无限大弹性地基，在该种地基的推到中，该地基的闭口薄壁筒在静力作用下共同工作的数学模型时，应该看到由其建立起的数学模型要取纵向节线的未知函数为基本未知量，进而数字和曲线沿着周线的趋势作者半离散方向的散化。但是，我们要找到节线和其他节线之间的插值函数。因为这个数值使得全体结构的位移场表示做出了准确的函数集合的表示.接下来，我们就十分轻松的根据势能驻值原理得到这个结构处于荷载作用和效用中的一个完整的数学模型以及方式和方法。

第三，在前两点的基础上，我们可以根据静力作用以及原理的作用下，将共同工作所体现出的数学模型进行科学的，客观的数学推导，也即是控制方程的推导。

最终通过函数以及线性代数得出一些比较有意义的推导以及结论。

三、高层建筑框架结构与基础地基共同工作的半解析静力分析结论

以下是高层建筑框架结构与基础地基共同工作的半解析静力分析的几点结论，具体如下。

第一，什么因素对于侧移以及沉降有着深远的影响？答案一定是

是地基与基础的相对刚度。但是，我们在施工的过程中可能会出现地基的刚度和基础刚度有着不明显的变化的时候，这种情况对于侧移以及沉降就显得很小，在这个时候，我们能够按照刚性地基惊醒施工。

但是，如果出现了地基以及基础的刚度和上部结构出现了很大的距离以及计算值的时候，我们要将这种情况归结于刚性地基以及刚性基础进行规划和处理。最后，我们可以知道这些情况得出的结论和圣维南原理是有着异曲同工之妙的。也就是：地基刚度大小对上部结构应力的影响范围只局限于基础结构附近。

第二，在基础底部的某些角点处有着地基的最大正应力的存在。这也就证明了我们在施工的过程中，上部结构中的最大正应力是存在于正应力以及基础结构的角点处，由此看来，应力的分布情况和情形和剪力滞后有着很明显并且直接的联系，并且相互作用。

第三，为什么高层建筑的主楼顶部筒壁的纵面内会出现很大的剪应力？主要原因是因为剪力滞后与截面翘曲。但是，在实际的工作中，我们的施工者以及规划者会发现最大纵向翘曲存在于基础底部而不是在楼顶。这样看来，我们要不断的在分析设计中增加刚度较大的筒帽的设置，这样可以不断的使得高层建筑结构的侧移以及顶部翘曲的情况逐渐的减少。

最后，我们在高层建筑框架结构与基础地基共同工作的半解析静力分析中要注重一点，那就是上部结构和基础的连接处永远都是上部结构最大剪力存在的地方。可是这也不是一沉不变的，因为随着位置的变化，最大剪力位置由于基础刚度的增加成负相关的方向发展。

结束语

本文致力于对高层建筑框架结构与基础地基共同工作的半解析静力进行一种详细的分析，致力于得到有益的结论，比如：地基与基础的相对刚度存在的影响性；基础底部的某些角点处有着地基的最大正应力的存在；剪力滞后与截面翘曲的影响；上部结构和基础的连接处永远都是上部结构最大剪力存在的地方等等。所以，在高层建筑流行的时代为高层建筑的设计与发展贡献自己的力量，也请各位专家、老师以及学者进行多多指正，我会在今后学习的道路上不断的研究和进步。

参考文献：

1龚耀清. 弹性地基上高层建筑结构及半解析法研究[D]. 北京： 清华大学， 1999.

2袁驷. 介绍一个常微分方程边值问题通用程序―COLSYS[J]. 计算结构力学及其应用， 1990（2）：

3包世华， 龚耀清. 超高层建筑巨型框架的简化分析[J]. 工程力学， 2002（增刊（I））：

4赵西安， 徐培福. 高层建筑建筑结构的选型构造及简化计算[M]. 北京： 中国建筑工业出版社， 1992.

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关键词：地下室，大底盘，多塔楼，高层建筑，结构设计

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

一、带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构的特点

1.1、结构延展性方面

相对低层建筑，带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构应该延展性更强一些，可以地震中有更大的变形空间。为了让带地下室大底盘多塔楼高层建筑在塑型后仍然永远非常强的变形能力，避免崩溃，特别是需要在结构上进行适当的措施，保证结构有足够的延展性。

1.2、水平荷载方面

首先，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；其次，对某些建筑物的高度，垂直载荷是大幅常数，作为风荷载和地震行动的横向负载，它具有因结构动力特性不同而产生很多波动的动态性变化。

1.3、轴向变形方面

带地下室大底盘多塔楼高层建筑往往垂直负荷值较高，可能会导致很大的轴向变形，继而影响连续梁弯矩，造成连续梁负弯矩值降低，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值提高。

1.4、抗震设计方面

抗震设计除了要考虑具有高抗震性以外，还应该将正常使用的垂直载荷，风荷载等因素计算在内，于此同时保证结构本身具有良好的抗震性能，确保小震不损、大震不塌。

二、带地下室大底盘多塔楼高层建筑施工设计中常见问题

2.1、上部结构塔楼对于大底盘地下结构刚度较大、基底反力均匀、荷载不均匀和基础底板的不均匀变形等设计不当的情况会引起基础开裂等现象。例如，某个高层建筑大厦的梁板式筏基出现开裂，导致建筑底板防水作用失效；国贸二期建筑工程中的底板出现裂缝，导致防水作用失效。

2.2、由于大底盘多塔楼高层建筑在竖直方向的应力比较大，尤其是荷载不均匀，经常出现不均匀沉降问题。目前来看，解决大底盘多塔楼高层建筑不均匀沉降的方法主要有：第一，设置沉降缝；第二，设置施工“后浇带”，当沉降基本稳定之后再浇筑“后浇带”混凝土。

三、带地下室大底盘多塔楼高层建筑设计原则

3.1、选择合理的计算简图

所谓计算简图，就是指将构件及支撑按结构力学进行简化，用点、线描述构件受力情况和稳定状况的图形。在计算简图的基础上，对带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构设计进行计算，如果计算简图的选择不合理，会造成结构不合理，容易出现由于结构不合理而发生安全事故。所以，要保证建筑结构设计的安全，必须选择合理的计算简图。此外，为了保证计算简图的安全，在实践中，我们需要采取相应的构造方法。在实际的结构设计中，其结构节点不仅仅局限于钢节点或者铰节点，尽量减小误差，将计算简图尽量控制在规范的规定之内。

3.2、选择合理的基础设计

在进行基础设计选择的时候，需要按照高层建筑的地质条件进行。并且，对带地下室大底盘多塔楼高层建筑上部的结构类型与荷载分布进行综合分析，同时对施工条件以及相邻建筑物的影响进行全面的考虑，在综合分析和考虑的基础上选择科学合理的基础方案。需要注意的是，基础方案的选择需要使地基的潜力能够得到最大的发挥，如如果必要的话，可以对地基变形进行检测。

3.3、选择合理的结构方案

合理的结构方案必须满足带地下室大底盘多塔楼高层建筑设计的结构形式和结构体系的要求，并尽量经济合理，以最少的花费获得最佳的结构设计方案。受力在明确、传力简单是结构体系的基本要求，在相同的结构单元中，应该选择相同的结构体系。选择合理的结构方案的时候，需要分析地理条件、工程设计需求、施工条件、施工材料等等，在对这些指标进行综合分析的基础上进行结构选择，以确定最佳的结构方案。

四、带地下室大底盘多塔楼高层建筑设计要点

4.1、带地下室大底盘多塔楼高层建筑上部结构的嵌固端

从结构设计的角度来看，因为大底盘是塔楼的嵌固端，每个塔楼在水平方向与竖直方向荷载的作用下可以看做是相互独立的，所以对于结构内力的分析可以分开进行。在这种情况下，塔楼上部的结构通常采用常规设计方案，不需要进行特别讨论。在进行大底盘结构的内力分析时，则必须要进行整体计算，但是由于塔楼的侧向刚度和底盘的侧向刚度相比较是较小的，因此上部的每个单个塔楼在水平地震力的作用下，对离塔楼位置比较远的大底盘构件所产生的影响是非常小的，在这种情况下，分析大底盘结构的构件内力时，可以不考虑多塔楼上部对大底盘造成的影响。

以珠三角某住宅小区为例，这个住宅小区的地下2层是地下车库，地下1层是自行车、摩托车等小型交通工具车库，上面部分的四栋楼层高度为11层，采用的结构形式是短肢剪力墙，抗震等级为三级，外部框架的抗震等级是四级，地震力的加速度是0.05g，场地属于Ⅳ类类别，地基基础设计是丙级。如下图所示：

这个住宅建筑的地下部分抗侧刚度比较大，属于典型的大底盘多塔楼结构。所以，在建筑结构设计的初期，就应该先对多塔楼的嵌固端作分析，本工程在计算过程中采用的是SATWE计算软件，计算结果显示本工程大底盘层各个方向的抗侧刚度是：RJX=2.8728×106(kN/m)，RJY=7.5715×106(kN/m)，建筑上面塔楼一层各个方向的抗侧刚度是：RJX=3.5866×106(kN/m)，RJY=2.6456×106(kN/m)，数据表明，建筑下部大底盘层和上部塔楼一层相比抗侧刚度要大很多，所以，把大底盘顶层的楼板设计成建筑上部多塔楼的嵌固端是完全可以的。

带地下室大底盘多塔楼高层建筑结构体系的主要特点有：在多栋独立高层建筑的底部有一个连成整体的大裙房，也就是形成的大底盘。大底盘多塔楼高层建筑结构属于竖向的不规则结构；当大底盘上有2个或者是多个塔楼的时候，它的结构振型复杂，同时还会产生复杂的扭转振动，所以如果结构布置的不恰当合理，就会使竖直方向刚度发生突变，扭转振动反应与高振型影响也会随之变得更加严重。

4.2、带地下室大底盘多塔楼高层建筑上下部结构的共同作用

在设计的时候，要考虑上部结构与下部结构（也就是地基）之间的共同作用。对于荷载情况、建筑体型、地质条件和结构类型进行综合的分析，以确定合理且有效的建筑措施、结构措施以及地基处理的方法。在同一个整体的大面积基础之上建设多栋高层建筑，沉降计算时要考虑上部结构、地基和基础的共同作用。在柱下条形基础的计算时，若是在较均匀的地基上，荷载分布较均匀，上部结构刚度也较好，并且条形基础梁高度不小于1/6的柱距时，则地基反力可以按照直线分布，条形基础梁内力可按连续梁来计算，这时边跨跨中弯矩和第一内支座弯矩值应乘以1.2的系数为宜；若是地基土较均匀和上部结构刚度较好，平板式筏基板厚跨比或梁板式筏基梁的高跨比不小于1/6，并且相邻柱荷载与柱间距的变化不超过20%的时候，其筏形基础可只考虑局部弯曲的作用。筏形基础内力，应按照基底反力直线分布来进行计算，在计算时，基底反力要扣除底板的自重与其上填土的自重。

当不满足上述的要求时，筏基内力应按照弹性地基梁板的方法进行分析。

4.3、抗震等级设计

（1）当主楼为框架-剪力墙结构时，其抗震等级不应低于主楼剪力墙的抗震等级；裙房框架的抗震等级不应低于主楼框架的抗震等级。

（2）当主楼为剪力墙结构，裙房为框架结构时，可取裙房结构的抗震等级不低于主楼剪力墙的抗震等级。

（3）主、裙楼不分开，主楼采用剪力墙结构，裙房采用框架结构时，裙房屋顶上一层以上部分可按房屋高度为H的剪力墙结构确定剪力墙的抗震等级。确定裙房高度范围内主楼的抗震等级时，应考虑裙房的影响，如：主楼的剪力墙结构、裙房的框架结构，并不能直接按剪力墙结构确定剪力墙的抗震等级，而应该根据裙房面积的大小综合确定主楼的架构形式及相应剪力墙的抗震等级。

五、结束语

近年来，带地下室大底盘多塔楼高层建筑已经越来越受到人们的关注，并且被广泛的应用。我国虽然地大物博，但是人口众多，所以人均土地占有量非常少，随着经济的发展，大量的农村人口涌向城市，这样土地资源就变得紧缺，大底盘多塔楼高层建筑在很大程度上缓解了土地使用的问题，与此同时，大底盘多塔楼高层建筑结构也存在一定的问题，这就需要设计及施工人员相互配合，避免出现质量隐患。

参考文献

[1] 朱炳寅；建筑结构设计回答及分析；中国建筑工业出版社；2009

[2] 常丽华；高层结构嵌固端的选择与抗震性能分析[J]；山西建筑；2010

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【关键词】 高层建筑；地下室结构；嵌固位置；加强区高度

建筑工程；地下室结构设计；结构平面设计；抗震设计

目前城市土地资源日益紧缺，建筑及城市交通有逐渐向地下发展的趋势。然而，建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。设置地下室对高层建筑有减少地震作用对上部结构的影响、提高地基土的承载力等诸多优点。地下室设计的合理与否将直接影响高层建筑的正常使用与造价。本文对高层建筑地下室的设计关键点进行讨论，供工程设计参考。

1 设置有地下室的高层建筑的嵌固位置

钢筋混凝土高层建筑在进行结构分析之前，必须首先确定结构嵌固端所在位置，其直接关系到计算模型与实际受力状态的符合程度。目前实际工程中大多数单塔或多塔高层建筑都带有面积较大的地下室以及层数不多的裙房，而且裙房可能相连形成大底盘。《建筑抗震设计规范》规定高层建筑地下室在满足一定条件下，地下室顶板可以作为上部结构的嵌固端。在确定带地下室的高层建筑嵌固位置时需要特殊注意以下几点：

(1) 地下一层结构的楼层侧向刚度应不小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。结构层侧向刚度可近似按等效剪切

刚度计算，即：

(1)

式中，G0、G1分别为地下一层及地上一层的混凝土剪切模量；Ao、A1分别为地下～层及地上一层竖向结构构件的总折算受剪面积；Aw 为沿计算方向地上一层或地下室范围地下一层的抗震墙全部有效截面面积；Ac为地下一层或地上一层全部柱截面面积；ho、h1分别为地下一层及地上一层的层高。

注意对“侧向刚度的2倍”的要求可以理解为有效数字满足2倍，即地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍。还要注意的是“地下室结构的楼层侧向刚度”指结构自身刚度，不考虑土对地下室外墙的约束作用。

(2) “应采用现浇梁板结构，其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向配筋率不宜小于0.25％”。对楼盖结构形式、楼板厚度以及配筋提出详细要求。相对梁板结构而言，无梁楼盖结构平面外刚度较小，难以符合刚性楼板假定的基本要求，因此，作为上部结构嵌固部位的地下室顶板，主楼范围以及与之相连裙房地下室顶板的相关范围应采用现浇梁板结构，无地上结构的地下室顶板其它位置可采用无梁楼盖结构。对于地下室形成大底盘结构而言，其中的“相关范围”指距主楼两跨且不小于15m范围。其具体范围见图1。

图1 大底盘结构嵌固位置楼盖体要求

(3) 计算多塔大底盘地下室结构楼层剪切刚度比时，大底盘地下室的整体刚度与所有塔楼的总体刚度比应满足上述(1)中刚度比的要求，而且每栋塔楼范围内(塔楼周边向外扩出与地下室高度相等的水平长度)的地下室剪切刚度与相邻上部结构塔楼剪切刚度的剪切刚度比不宜小于1.5。

(4) 单层地下室建筑宜选择基础底板作为结构嵌固端。选择基础底板作为结构嵌固端，可以充分利用基础的“无限刚”的假定，也为首层楼面的灵活造型创造条件；即使是首层楼面有大开洞，或者选用无梁楼盖，都不影响计算的准确性，但是地下室作为抗爆级别较高的防空地下室时，其顶板与墙体通常具有作为结构嵌固端的刚度，此时可取其作为上部结构的嵌固端。

(5) 当不能满足嵌固在地下室顶板的要求时，可按嵌固在基础顶部设计。B级高度高层建筑不宜嵌固在基础顶部。而且在设计地下室结构时不考虑地下室结构水平地震作用降低系数。

2 设置有地下室高层建筑抗震墙底部加强部位高度

根据《建筑抗震设计规范》(2010版)的规定，有抗震设防要求的设置有抗震墙的高层建筑，抗震墙底部都要求设有底部加强区，其目的是在加强区范围内采取增加边缘构件的箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施，避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。其规定为：①部分框支抗震墙结构的抗震墙：框支层以及以上两层，落地抗震墙总高度的1／8取以上两者较大值。② 带大底盘的高层以及裙房与主楼相连的高层：取地下室顶板以上抗震墙总高度的1／8，向下延伸一层到地下一层。高出大底盘顶板或裙房顶板至少一层。③其它结构抗震墙：抗震墙总高度的1／8，底部两层；取以上两者的较大值。

另外，有关抗震墙高度《抗震规范》并未明确规定，而底部加强区高度又和抗震墙高度有很大关系，故工程中很难操作，又如在建筑中设置半截高度抗震墙时，抗震墙高度取值明显不合理。考虑到实际存在的回填土对地下室结构的约束作用等因素，建议采用房屋高度代替抗震墙高度确定底部加强部位高度，这样概念清晰，便于操作。抗震墙底部加强区高度具体见图2。

图2 抗震墙结构底部加强区高度

3 高层建筑地下结构的抗震等级

(1) 当地下室顶板作为上部结构嵌固端时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震等级可逐渐降低一级；对于标准设防类(丙类)建筑，6、7度时不宜低于四级，8度时不宜低于三级，九度时不宜低于二级；对于重点设防类(乙类)建筑，6度时不宜低于四级，7度时不宜低于三级，8度时不宜低于二级，9度时应专门研究。地下室中无上部结构部分，可根据具体情况采用三级或四级。除九度外，上部结构以外范围较大的地下室结构可采用三一四级.

(2) 当地下室不能作为上部结构的嵌固端而需嵌固在地下其它楼层时，实际嵌固部位所在楼层以及以上的地下室楼层(与地面以上结构相对应的部分)的抗震等级，可取为与地上结构相同。嵌固部位以下可按上述(1)采用。

(3) 当地下室为大底盘其上有多个独立塔楼时，若嵌固部位在地下室顶板，地下一层高层部分以及受高层部分影响范围以内部分的抗震等级应与高层部分底部结构抗震等级相同。地下一层其余部分以及地下二层以下各层抗震等级可以按照上述(1)方法确定。当地下一层受高层部分影响范围在规范没有确定前，设计可以按照工程具体情况考虑取一倍主楼对应尺寸和基础埋深较大值。具体抗震等级的确定见图3。

图3 高层建筑地下室抗震等级示意

4结束语

篇4

关键词：高烈度地区；高层建筑结构；抗震设计；

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

伴随着我国高层建筑的不断发展，建筑结构中常用的结构主要是型钢混凝土结构以及钢结构，这是做为建筑高抗震要求的首选结构材质。混合框架核心筒结构是由型钢框架、混凝土核心筒组成的一种具有多道抗震防线的高层结构体系。这种结构体系,不仅结构传力路劲明确，并且利用了外框柱的轴向刚度来提高结构的整体抗侧刚度[1]。某商务大厦就采用了型钢框架—混凝土核心筒结构，结合其实例探讨高层结构抗震设计目标以及抗震概念设计扥。

一、高烈度地区高层建筑结构抗震设计目标以及抗震概念设计

高层建筑的抗震要求是根据地区以及建筑结构特点来进行规定的，对于非抗震地区，在一般情况下，满足抗震设防。近几年来，随着高层建筑的不断发展，由于地震给人的生命安全以及财产安全带来一定的破坏，因此，做好抗震设计在高层建筑中是尤为重要的。

1、高层建筑结构抗震设计目标

高层建筑进行结构分析以及设计，主要目标就是使设计的高层建筑结构在强度、稳定性、刚度、延展性以及耗能能力等方面达到最佳效果，最终实现：“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的[2]。

2、高层建筑结构

（1）结构材料以及体系的选择

高层建筑使用的材料应该具有材质轻、密度大以及强度高的特点，这样一来，构造的建筑才有连续性、整体性以及延展性，将建筑结构的整体强度发挥出来，最终提高防震的功效。

到目前为止，钢结构以及型钢混凝土结构在抗震方面有很强的作用，做为高层建筑抗震要求的首选结构材质，另外，其他的建筑结构也可以用于对抗震要求不高的高层建筑中，在选择结构材料以及体系时，应该坚持经济度比较高并且符合抗震性能的原则[3]。传统意义上的抗震结构体系主要是依靠结构的整体承载力以及变形能力来吸收以及消耗地震的能量，从而使建筑物免于过重的损毁。高层建筑在设计中应该注重整体性，竖向刚度分布均匀，保证必要的承载力，避免震后倒塌。本工程采用的就是型钢框架-混凝土核心筒结构，避免了结构竖向构件的转换，满足了建筑立面效果以及使用要求。

（2）场地的选择

高层建筑的建设场地包括场地的土质以及稳定性。在建造高层建筑之前，应该进行实地勘探，检测该地区的土质情况，以及该地区的地震动向，地下岩层结构等等。根据这些因素进行综合评价，从而得出准确的场地数据。如果遇到不适合建造高层建筑的场地，应该采取回避的措施，给出恰当的危险性评价，从根源上杜绝出现由于地面的震动而摧毁地基的现象。

（3）建筑结构的规则性

建筑结构的规则性对于抗震作用比较大，不规则的建筑结构不利于抗震。因为建筑结构具有规则以及对称的剖面结构，地震对建筑物带来的摇晃有一定的支撑作用，从而起到很好的抗震效果。从建筑竖向剖面理论来说，竖向抗侧力构建的截面尺寸以及材料强度应该自下而上的逐渐减少，这样就能够避免测力结构的承载力突变。因此，对于没有特殊要求的高层建筑物，应该尽量避免过于规则的结构组成，不能一味的追求其视觉效果，更多的注重抗震要求。当然，对于有特殊要求设计成不规则的高层建筑，在进行建筑结构的设计时，应该使用计算机进行模拟，近乎准确的模拟出结构与地震水平之间的作用，从而采取预防措施，相应的做出内力调整，尽量避免出现结构薄弱层，对于薄弱环节应该采取强力有效的抗震措施进行弥补，最终提高整体的抗震能力。根据抗震概念设计，本工程的建筑平面形状规则，平面荷载和刚度分布均匀，竖向抗侧力构件连续贯通，结构侧向刚度从下至上逐渐减小，没有出现竖向薄弱层。

（4）多道防震体系

一般情况下，一次地震不会造成持续的震动，但是可能会造成接连不断的余震，尽管强度不大，但是从持续时间以及反复次数上来说，在一定程度上对建筑物造成不同程度的损坏。高层建筑物只是采取单体的结构，一旦遭遇到破坏时就会难以应付接踵而来的持续余震，最终导致建筑物坍塌。针对此种现象，就必须设立多道防震体系。设立多道防震体系，及时第一道防震线被摧毁，还有第二道以及第三道防震线，就能够很好的躲避反复的余震带来的破坏，大大的降低了危险指数，增加了抗震能力[4]。

二、高烈度地区高层建筑结构抗震设计中应重视的几个问题

由于本工程属于高烈度地区，且结构高度接近规范所规定的A级高度钢筋混凝土高层建筑限值，结构承受的地震力很大，要使结构弹性层间位移角能够满足规范要求，并且具有足够的结构刚度，所以结构构件的截面尺寸较大，为了有效地控制构件截面尺寸，提高建筑空间的使用率，结构底部采用强度等级较高的C60混凝土，从下往上依次递减至C30。在工程的设计应该注意以下几个方面。

1、控制结构超限现象以及相关的解决措施

高层建筑结构超限符合以下几个条件：①房屋高度99.900米，未超过《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定的钢筋混凝土部分框架核心筒结构房屋最大使用高度A级最大高度100米的限值；②标准层在水平地震考虑质量偶然偏心作用下，结构楼层的扭转位移比大于1.2，属于扭转不规则平面以及结构；③局部层楼存在凹凸不规则现象。

控制结构超限的措施：对于结构薄弱位置，在框架柱内设置型钢，提高其承载力以及抗震安全性；控制结构扭转比，使结构楼层的扭转位移比小于1.2[5]；对于个别墙柱按照中震弹性以及小震计算结果进行包络设计，满足中震弹性的抗震性能目标；依次类推，标准层的个别墙柱则按照中震计算结果，满足中震不屈服的抗震性能目标；根据弹塑性实程分析结果，连梁以及框架梁出现弯曲塑性铰，梁端塑性铰在各个楼层分布较为均匀，反应历程中最大层间位移角小于1/120，满足规范要求。

2、剪力墙连梁抗震设计的要求以及措施

高层建筑物的连梁在水平方向的作用下产生的破坏有两种，分别是延性以及脆性破坏。当连梁出现延性破坏时，就会使的梁端有垂直裂缝的产生，在地震力的冲击下，就会产生交叉裂缝，同时产生塑性铰，增加了建筑的变形，造成结构的刚度下降。当连梁出现脆性破坏时，就失去了承载力，在沿墙全部连梁产生脆性破坏时，各个墙肢就会失去了连梁所起到的约束作用，于是变成了独立墙。

根据强剪弱弯的设计原则对连梁与墙肢进行设计，这种结构与悬臂段(墙)相比较而言，延性会更好以及更科学，当连梁比较强从而构成整体墙时，应当注意加强各悬臂墙接近塑性铰区的设计。当连梁存在很大的跨高比就容易产生剪切破坏，这时应该根据多道设防的原则，设立一些独立墙，从而有效的抵抗地震力的冲击。

剪力墙连梁抗震设计措施：①调整连梁刚度折减系数：对内力以及位移进行计算时，对竖向与水平的荷载效应下两种情形进行区别对待。在水平荷载效应下，可以折减连梁的刚度系数，例如：当出现作用力时，折减系数应该大于或者等于0.50；在竖向荷载效应下[6]，不需要折减连梁的刚度系数，通过利用支座弯矩调整的幅度来降低连梁支座的弯矩。②调整连梁跨高比：在设计连梁时，可能会遇到刚度折减之后连梁的正截面仍然承受剪承载力不足的现象，这时就需要增加洞口的宽度，减低高度。所调整的幅度应该小于或者等于20%[7]，并且连梁必须符合强剪弱弯的规定。③其他措施：设置水平缝形成双连梁、连梁内设置交叉暗撑、采用型钢混凝土连梁、调整连梁的内力以及增加连梁延性等[8]。

三、结束语

高烈度地区的高层建筑结构设计应该根据当地的实际条件，采取合理的措施进行设计。根据前文所阐述的高层建筑结构抗震概念设计规则，与其他的建筑结构相比，采用型钢混凝土或者钢筋混凝土结构，有着比较大的抗震效果。同时，在高层建筑结构的抗震设计中应该综合考虑其结构超限以及剪力墙连梁抗震设计等方面，由于剪力墙的连梁受到很多因素的影响，连梁的内力以及自身的刚度都与抗震能力相关，因此，在设计时，应该进行综合的考虑，将相互影响的因素进行协调，从而制动出科学合理的抗震设计方案。

参考文献：

[1]JGJ 138-2001.型钢混凝土组合结构技术规程[M].中国建筑工业出版社.2002.

[2]邓建辉.钢结构建筑的防震抗震效果研究[J].建筑技术.2009,94):45-46.

[3]韩力江.建筑的抗震结构设计与结构材料选择[J].华中建筑.2008,(7):23-24.

[4]曾聪,潘文,陶忠.高烈度地区混合框架核心筒结构抗震性能分析[J].工程抗震与加固改造.2012,34(6):14-16.

[5]莫庸,钱铭,宋东伟.某超限高层工业框架结构弹塑性分析及性能抗震加固设计[J].四川建筑科学研究.2007,33(2):82-84.

[6]杨宇.高层住宅剪力墙结构抗震设计要点[J].建筑设计管理.2010,(03).

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关键词：高层建筑；地下室结构；优化设计

Abstract: In recent years, with the rapid development of city land resources and China's economy more nervous, utilization of underground space becomes more and more large. But the basement project involves building, structure, equipment, air defense and other professional; need to cooperate with each other in various professional in the basement design process. This paper mainly analyzed and discussed the optimization design of a high-rise building basement structure.

Key words: high-rise building; basement structure; optimization design

中图分类号:[TU208.3]文献标识码：A文章编号：

1高层建筑地下室结构设计要点分析

地下室处于室外地面以下，因为地下室侧墙有极大的刚度且地下室与上部结构为整体，一般情况地下室可作为上部结构的嵌固端。在建筑首层以下建造地下室，可以提高建筑用地效率。一些高层建筑基础埋深很大，充分利用这一深度来建造地下室，其经济效果和使用效果俱佳。地下室的类型按功能分，有普通地下室和防空地下室。按结构材料分，有砖墙结构和混凝土结构地下室。按构造形式分，有全地下室和半地下室，地下室顶板的底面标高高于室外地面标高的称半地下室，即室内外高差的平均高度大于该房间平均净高1/3，且小于等于1/2者。这类地下室一部分在地面以上，可利用侧墙外的采光井解决采光和通风问题。地下室顶板的底面标高低于室外地面标高的，称为全地下室。地下室一般由顶板、底板、侧墙、楼梯、门窗、采光井等组成，其中地下室的顶板采用现浇或预制混凝土楼板，板的厚度按首层使用荷载计算，防空地下室则应按相应的防护等级的荷载计算。在地下水位高于地下室地面时，地下室的底板不仅承受作用在它上面的竖向荷载，还承受地下水的浮力，因此必须具有足够的强度、刚度、抗渗透能力和抗浮力的能力。地下室的外墙不仅承受上部的垂直荷载，还要承受土、地下水及土壤冻结产生的侧压力，因此地下室墙的厚度应按计算确定。地下室的门窗与地上部分相同。当地下室的窗台低于室外地面时，为了保证采光和通风，应设采光井。采光井由侧墙、底板、遮雨设施或铁箅子组成，一般每个窗户设一个，当窗户的距离很近时，也可将采光井连在一起。地下室的外墙和底板都深埋在地下，受到土中水和地下水的浸渗，因此，防潮防水问题是地下室设计中所要解决的一个重要问题。一般可根据地下室的标准和结构形式、水文地质条件等来确定防潮、防水方案。当地下室底板高于地下水位时可做防潮处理。当地下室底板有可能泡在地下水中时应做防潮防水处理。

2 高层建筑地下室结构设计应注意的问题

2.1、防水问题。高层建筑地下室结构的防水设计其核心就是要最终浇筑成的结构混凝土达到设计强度，满足抗渗、抗侵蚀，结构致密且无有害裂缝。混凝土是多孔材料，仅仅通过石子的连续级配、提高水泥用量和砂率、加入有机硅或减水剂等来减小混凝土的空隙和毛细孔隙，以提高混凝土的抗渗性往往得不到令人满意的效果，这是由于忽视了混凝土的致命弱点——收缩。尽管混凝土很致密，但干缩和冷缩（温差收缩）很容易使混凝土结构产生裂缝，从而破坏结构的整体防水功能。随着混凝土外加剂应用技术的发展，混凝土防水技术又上了一个新台阶，尤其是补偿收缩防水混凝土的出现，较好地克服了普通混凝土抗拉强度低，极限拉应变小的缺陷。

2.2、抗震要求。如果地下室的抗震设计不当，对整体抗震性能会产生较大影响，对于半地下室的埋深，应大于地下室外地面以上的高度，才能不计其层数，总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱要协调统一。

2.3、地下室抗浮问题。在实际的地下室抗浮设计过程中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏。另外，实际中在同一整体大面积地下室上建有多栋高层和低层建筑，而地下室面积大，形状又不规则，加之局部上方没有建筑，此类抗浮问题也相对比较难以处理，须作细致分析处理。

3高层建筑地下室结构的优化设计

3.1、地下室结构的防水设计。地下结构混凝土渗漏问题始终是防水工程施工的技术难点，二次结构又是防水工程技术难点的关键，提高地下结构混凝土自防水能力是防水混凝土施工过程中必须解决的关键技术问题。混凝土应分层分段浇筑，减少由于不必要间隙缝和漏振造成的混凝土不密实。首先，施工缝处浇注混凝土时，界面处要用与原混凝土相同水灰比的水泥砂浆进行处理，界面处浮碴要清除干净。其次，混凝土应采用机械振捣，要振捣充分以保证混凝土的密实性，在边梁、中梁处要从侧面插入振捣，在钢筋密集的地方使用直径35mm的细棒振捣，在梁与板结合部位还应进行二次振捣，防止由于截面变化和混凝土收缩引起的开裂。在规范允许的条件下，尽量采用较大粒径级配连续的骨料配制混凝土，实践证明，采用较大粒径的骨料配制同样强度的混凝土，在水灰比相同的条件下，水泥用量可减少40kg-50kg，用水量也会相应减少。混凝土升温的热源是水泥水化热，设计中建议应选用中低热的水泥品种，可减少水泥水化热，降低混凝土温升。

3.2、地下室外墙设计。地下室外墙所承受的荷载分为水平和竖向荷载。竖向荷载包括上部及地下室结构的楼盖所承受的荷载和自重；水平荷载包括地面活载、侧向土压力和地下水作用。风荷载或水平地震作用对地下室外墙平面内产生的内力较小。在实际工程设计中，竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用，墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。

3. 3、荷载取值。竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重；水平荷载有地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载。主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。除了计算外墙承载能力极限状态还应作正常使用极限状态下裂缝验算。

3. 4、防裂设计。要防止地下室裂缝，采取的主要措施：补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂。以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值大于或等于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。

参考文献：

1.冯雪；高层建筑地下室结构设计分析[J]；民营科技；2011年07期

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关键词：高层建筑；人防；地下室；结构设计

随着我国经济的迅猛发展，我国城市建设的成果日益显著，高层建筑的频繁出现对于人们而言已经不足为奇。然而，城市建设的快速推进使得城市的空间越来越小，人们逐渐将城市建设的重点转向城市的地下空间。城市地下空间的研究开发不仅是城市发展的需要，更是保障人民生命财产安全的需要，一旦遇到紧急状况，城市地下空间如人防地下室将成为人们避灾躲难的主要场所，因此，建设好高层建筑的人防地下室具有非常重要的经济意义和现实意义。

1 基本概念及主要特点

1.1 基本概念

所谓人防是指人民防空，而人民防空的主要任务就是根据实际的国防需要，组织人民群众应对相关危机，从而减少人民生命财产的损失。在进行人防地下室的结构设计时，我们主要需要考虑到平战转换的要求、应对常规武器及核武器爆炸动荷载的作用。人防地下室的建造旨在当发生战争或者其他险情时能够减少人民生命财产的损失，为了不影响人民正常生活及国家经济的发展，人防地下室的建造还要考虑到战时和平时的不同荷载的转换。因此，在进行人防地下室结构设计时，主要需要考虑人防地下室主体结构设计、隔墙设计及孔口防护的设计等三个方面的内容。其中，人防地下室的主体设计主要含有对顶板、底板及外墙的结构进行设计，而隔墙则需要对相邻人防单元及普通的地下室的隔墙等结构进行设计，而孔口防护的设计则是包含了消波系统及人防出入口的设计。

1.2 主要特点

很多人由于对人防地下室的不了解而将人防地下室与普通地下室混为一谈，认为二者没有什么区别，实则不然。一般而言，普通的地下室大多是充当储物及应对一般险情的作用，而人防地下室则是更多的考虑到应对战时的情况，尤其是武器爆炸的动荷载问题。这种动荷载能够在瞬间产生巨大的数量，但是存在时间不长而且是不断的减弱的，属于偶然性荷载，这是武器爆炸所特有的荷载类型，而人防地下室的建造能够很好的应对这一类荷载。因此，相对于一般的地下室而言，人防地下室具有其自己的特点：首先，根据其应用的主要环境，人防地下室的结构设计的可靠度要低于一般的地下室，其钢筋混泥土延性构建的失效率高达6.1%，远要高于一般地下室的0.069%；其次，相对于一般地下室的结构构件而言，人防地下室的钢筋混泥土结构构件能够按照弹塑性工作状态来进行设计，这样一来不仅能够使得人防地下室能够在爆炸后承受更高爆炸动荷载保障人民生命财产安全，还能够在相关材料上有较大的选择空间，具有非常高的社会经济价值。此外，由于人防地下室关系到广大人民群众的生命财产安全，因此人防地下室的结构设计相对于一般地下室而言具有更高的要求，建造的过程也更为严格，在相关建造材料的选择上的要求都比一般地下室要高。另外，人防地下室主要是考虑应对武器爆炸的动荷载作用，因此要对其结构动力进行分析，这一分析能够用静力计算方法进行分析，并对其结构的承载力进行分析判断。最后，在进行高层建筑人防地下室结构设计时还应该充分考虑到期战时和平时的荷载转换问题，要根据人防地下室地面上的建筑高度制定相应的荷载量，来应对紧急状况。

2 实例工程概况

通过相关资料的查阅及分析，笔者选取了一栋12层的高层建筑进行相关分析。该建筑位于较为繁华的市区，人口居住较为密集，建筑只有一层地下室，而且地下室的面积大概为2300m2，其中有效的人防面积大约为1800m2，是为战时准备的一个人防地下室。该地下室平时主要的作用是作为车库使用，而在特殊情况时则能够作为二等人员庇护中心，最大的庇护人数大约为1000人，这一人防地下室属于甲类核6级、常6级，在该工程中，忽略上层建筑对防空地下室顶板的影响，本工程主楼内的顶板区隔最大短边净跨小于9m，覆土的厚度大约为0.3m，主楼外单层地下室的附图厚度约为1.0m，最大短边净跨小于4.5m。其人防分区的示意图如下所示：

3 结构设计

3.1 主体结构设计

建立电算模型：采用PK-PM软件设计本工程梁、板等部分构件，建立电算模型是以建筑专业提供材料后为前提，主要分为两个步骤：第一点，因为本工程属于附件式人防工程，所以需要与主楼的设计相适应，在以足人防为前提之下，人防地下室的竖向承重构件应该与主楼一致。在主楼结构电算模型的基础上添加如口部、车道布置等的人防结构构件，然后再在荷载输入菜单中布置各房间的人防等效荷载和恒活荷载。第二点，先确定电算参数，首先在PMCAD的“本层信息”中填入钢筋强度和板厚、混凝土等相关信息，然后在“设计参数”中逐个填写结构体系、地下室层数、梁柱保护层厚度和地震信息等，最后应用SATWE进行结构内力分析计算后就可以得到相关的梁配筋结果。再来分析计算结果，若结果显示梁超配筋。则可通过增加梁的宽度和高度来调整，也可以提高钢筋混凝土的等级来修正，最后是外墙、临空墙、人防底板等构件的设计，外墙除了要承受水平压力外，还有武器爆炸所产生的动荷载，所以需要根据最不利的荷载工况来决定是否施加人防荷载并设计，如果不考虑人防荷载，则按照弹性板设计，并验算挠度和裂缝，如果考虑人防荷载，则按照塑性板设计，不验算挠度和裂缝。

3.2 人防口部设计

人防口部设计包括防护密闭门与消波系统的设计、出入口通道内临空墙与门框墙的设计、孔口构件设计。开敞式通道只考虑静土侧压力，防倒塌棚架的设计分竖向和横向两项，竖向力和横向力存在时间间隔，所以不用考虑两者同时作用的情况。消波系统主要由扩散室和防爆波活门组成，其各部分尺寸由《规范》确定，扩散室前墙为临空墙活门传来的荷载和墙面的荷载一般按照临空墙等效静荷载标准取值，其他可按土中压缩波压力决定；临空墙可按照一般墙体进行计算，门框墙按悬臂梁计算。由于人防工程在战时承受较为复杂的爆炸荷载，再来人防工程的特殊性，所以容易出现设计误差。

4 总 结

随着城市的高速发展，城市建筑的高度越来越高，单位面积居住的人数也越来越多，因此对于危机的应对要求也越来越高。人防地下室作为战时人民生命财产的重要庇护所，对其结构设计进行研究具有非常重要的意义。只有树立一种危机意识，才能够在危机发生之时将损失将为最低。

参考文献

[1]沈元红.高层建筑深基坑降水方案的选择与应用[A].2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C].2010年.

[2]张雷，安鹏.高层建筑大体积混凝土施工工艺[A].土木建筑学术文库（第15卷）[C].2011年.

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关键词：深基坑；逆作法；施工流程

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

高层建筑通常位于建筑物稠密地带或者地皮较贵的市区，一些地下配套设施(如地下室、停车场、中央空调机房等)往往是必须的。有了这些设施也就有了多层地下结构，随着人们对地下设施的要求越来越多，就势必造成基坑的加深。高层建筑深基坑也就为工程技术人员提出了许多新的课题。笔者依据深基坑工程实践经验总结新的支护方法，以保证深基坑施工的安全，降低深基坑工程费用，缩短工程施工周期。

1 我国深基坑工程的特点及其存在的问题

1.1深基坑工程的特点分析

当前，深基坑工程的特点主要包含以下几个方面：(1)深基坑工程具有很强的区域性，深基坑开挖要因地制宜；(2)深基坑工程具有很强的个性；(3)深基坑工程具有很强的综合性，深基坑工程涉及土力学中强度、变形和渗流等基本课题需要综合处理；(4)深基坑工程具有较强的时空效应，深基坑的深度和平面形状，对深基坑的稳定性和变形有较大影响；(5)深基坑工程具有较强的环境效应，深基坑工程的开挖，必将对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响，所以应注意其环境效应；(6)深基坑工程具有较大工程量及较紧工期；(7)深基坑工程具有较大的风险性，(8)深基坑工程具有较高的事故率，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。

1.2深基坑工程存在的问题分析

目前深基坑工程的设计和施工也存在不少问题，主要问题概述如下：

(1)深基坑技术有待发展和提高：深基坑工程以深、大、复杂为特点，地下水位相对较高，深基坑工程施工工艺的改进等问题，有待进一步的研究。

(2)深基坑工程设计质量较低：一些部门认为深基坑工程是施工部门的事，无需设计资质，设计院及岩土工程部门介入较少，设计大多由施工单位自己去完成，但由于大多施工单位的设计人员技术水平限制，设计参数取值、力学计算之法无章可循，使一些工程隐患不可避免的存在，导致发生严重工程事故。

(3)质量检验不完善：深基坑工程的质量检验、验收的方法无章可循，给深基坑工程的质量监督和质量评价带来困难，且目前还没有针对深基坑工程的特点建立其竣工验收的质量管理体系。

(4)不注重工程勘察：深基坑工程的工程勘察工作十分重要，但许多勘察单位常常忽略对基坑周边环境地质的勘察，专门针对深基坑工程的地质及水文地质的勘察力度不够，以至于给设计和施工带来隐患。

2 逆作法施工方式概述

2.1逆作法的基本概念

逆作法被应用于建筑工程施工中已近几十年之久。逆作法就是带有多层地下室或深基坑的建(构)筑物的施工过程中，采用支撑柱及地下连续墙的支持作用，首先浇灌顶板结构，其次浇灌地下空间的楼板、梁、剪力墙，最终浇灌底板而同时仍进行上部结构施工的一种与正常施工顺序截然相反的施工技术。如今，逆作法是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。

2.2逆作法的分类

按挖方时是否同时浇灌地下室各楼层板，逆作法施工可分为四种：全逆作法、半逆作法、部分逆作法、分层逆作法。而全逆作法施工方式按施工导柱及导柱基础的形式，又可大致分成五类：①利用深基础的逆作法②利用大直径墩的逆作法③利用灌注桩的逆作法④承托主体结构的逆作法⑤悬吊施工法。

2.3逆作法施工的特点

相对传统施工方法，逆作法施工具有以下几方面的优点：1)消耗社会资源少；2)简化施工程序，减少了支模工料；3)可以缩短工程的总工期，降低工程的总成本，受周围环境及季节影响小；4)可节省地下室外墙建筑防水层费用；5)周边的地下连续墙既可作挡土截水结构，又可作为地下工程的外墙，降低成本；6)可最大限度利用城市规划红线内的地下空间，增加地下室建筑面积；7)支护体系就是永久性地下室，刚度大，挖土过程变形小，环境安全更有保障；8)逆作法施工只开挖有效范围内的土方，与传统大开挖相比减少了土方工程量和运输量；9)逆作法克服了传统开挖施工的缺点，避免了大基坑长时间暴露而导致边坡风化的弊病。

4深基础逆作法的施工流程及其技术分析

4.1深基础逆作法的施工流程

逆作法施工流程的设计应综合考虑工程的具体条件和要求、主体结构形式、施工的可操作性等多方面的因素，其工艺流程根据工程的实际情况，可按照先地下，后地上。地下部分采用逆作法施工，顶板以上部分按常规从下而上顺序施工，在地下部分主体结构施工完成之后，上下部可以同时进行施工。以带三层地下室的高层建筑为例，施工流程如下图所示：

4.2建筑深基础逆作法的关键施工技术分析

4.2.1工程桩、地下围护桩施工

1)严格按照施工图纸及建设单位移交的控制点，准确地放线及复核，经建设单位、监理单位验收后，方可开挖桩身土方。

2)浇注护壁时，先抽干孔内积水，用敲击模板或用钢钎捣实混凝土，发现护壁有蜂窝，漏水现象，及时堵塞或导流，防止地下水通过护壁流入孔内，确保混凝土质量和施工安全。

3)灌注桩身混凝土时，混凝土料必须通过串筒输送，并在离灌注面高度2m以内方可下料，混凝土表面积水深度不得超过50mm，否则应设法将积水排除后才能继续混凝土施工，施工过程边灌注边用振动棒振捣密实，确保混凝土的密实度。

4)矩形孔桩，桩顶设计标高处的混凝土强度必须确保满足设计强度的要求(小低于C35混凝土)，桩顶设计标高处不得有浮渣，在地下室顶板施工时，首先凿除桩顶浮渣至设计标高，并检查桩顶混凝土的密实性，如发现有浮渣、蜂窝、麻面现象，或混凝土达不到设计强度时，必须先将这部分混凝土凿除后方可施工地下室顶板及桩顶冠梁。

4.2.2锚杆与喷锚支护施工

1)钻孔要保证位置正确，要随时注意校正好锚孔位置及角度，防止参差不齐和相互交错。

2)钢筋使用前要检验各项性能指标符合设计，同时检查有无油污、锈蚀等情况，如有不合格的应进行更换或进行技术处理。

3)拔出钻杆、锚杆就位之后，虽然伸缩段的外套留在孔内暂时不会轻易坍孔，但间隔时间亦不能过长，以防锚固段坍孔或流砂涌入管内造成堵塞，影响锚杆的注浆质量。

4)注浆前用水引路、润湿，并检查输浆管道，注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备，注浆后自然养护不少于7d，待强度达到设计强度等级的70%以上时，始可进行张拉工艺施工，在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。

4.2.3施工监测

深基坑在施工期间至地下室完成阶段，均应由基坑监测资质单位进行支护施工监测，并根据监测数据资料改进施工，保证支护结构的安全。监测内容主要重视以下几点:

1)根据工程需要合理布置沉降、位移观测点和测斜孔。

2)测斜孔用钻机成孔，与基坑边线的水平距离保持约1.5m。

3)测斜管埋置及安装要求是：钻孔――清孔――安装测斜管――灌注水泥净浆，测斜管的导槽应力求垂直于支护结构面。

4)观测周期：沉降和位移观测在基坑开挖期间应每天不少于1次，地下室施工期间每周不少于2次，测斜在基坑开挖期间每周不少于1次，地下室施工期间每2周不少于1次。

根据工程基坑逐次的监测数据，绘制基坑支护顶部水平位移变化量曲线图和沉降量观测曲线图，从图中得出基坑支护的水平位移、沉降量的发生情况，根据监测数据及监测结果研究分析，并对施工质量作出相应的评价。

5 结束语

目前逆作法施工已经日趋成熟，“逆作法”在工程实践中也取得了良好的效果。但因为逆作法施工工艺要求高，结构复杂，实际施工过程中很难做到理想化，工作人员要根据具体情况采取灵活的措施来综合处理。

参考文献

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关键词：高层建筑；结构特点；基础结构设计

0.引言

高层建筑结构设计越来越成为高层建筑设计工作的难点与重点，给工程设计人员提出了更高的要求。在高层建筑结构设计中，基础设计极其重要，扎实、适用的基础，是确保高层建筑质量的关键所在。在进行高层建筑结构设计时，要结合当地情况，考虑好可能存在的一系列影响因素，把基础设计做好。本文就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行探讨。

1.高层建筑结构设计特点

1.1水平荷载成为决定因素

首先，数据显示楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值仅与楼房高度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。因此，水平荷载对高层建筑稳定性的影响作用是很大的。

1.2轴向变形不可忽视

高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。

1.3侧移成为控制指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（=qH4/8EI）。另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

（1）因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。（2）使居住人员感到不适或惊慌。（3）使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。（4）使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。A，结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高层建筑结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。B，抗震设计要求更高。有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

2.高层建筑结构设计基本原则

高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：

（l）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。（2）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。（3）对可能的薄弱部位要采取加强措施。（4）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。

3.高层建筑结构的基础设计基本要求

基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于高层建筑层数多、上部结构荷载很大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：

（1）高层建筑的基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降戒倾斜，满足建筑物正常使用要求。还应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，确保施工安全。（2）基础设计应根据上部结构和地质状况进行，宜考虑地基、基础与上部结构相互作用的影响。需要降低地下水位的，应在施工时采取有效措施，避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等正常使用和安全。同时还应注意降水的时间要求，以免停止降水后，水位过早上升，使建筑物发生上浮等问题。（3）高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。宜采用筏形基础，必要时可采用箱形基础。当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。（4）高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。（5）在地震区，高层建筑宜避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失稳而破坏，或者产生过量下沉或倾斜。

4.基础的埋深问题

高层建筑的基础应该要有一定的埋深，埋置深度可以从室外地坪一直算到基础底面，对于独立的高层建筑而言，基础埋深比较容易确定，但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的，当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础（防水底板不宜太薄）时，高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起，此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计，地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候，高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。高层建筑通常设地下室来满足埋深要求，主要有以下几点优势：

4.1提高地基承载力

当高层建筑采用天然地基时，地基承载力可进行修正。随着基础埋深的增加，修正后的地基承载力随之增大，从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。

4.2有利于高层建筑上部结构的整体稳定

高层建筑地下室外墙一般采用钢筋硷墙，地下室顶板厚不宜小于160mm，地下室具有较大的层间刚度，同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。

此外在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求：（1）天然地基或复合地基，可取房屋高度的1/15；（2）桩基础，可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性要求及本规程第12.1.6条规定的前提下，基础埋深可不受本条第1、2两款的限制。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。

5.结语

近些年来，我国的高层建筑发展十分迅速，建筑造型新颖独特，建筑物的高度与规模不断增加。在高层建筑结构设计中，地基是大楼的基础，设计者应根据实际情况，作出合理的结构方案选择。并能根据具体情况进行具体分析采取适当的措施解决实际问题。才能不断地完善和发展高层建筑。

参考文献：

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关键词：高层建筑；基础设计选型；分析方法；适用条件

1高层建筑基础设计选型的重要性

1.1高层基础如果设计方法不对或者选型不当，将严重影响建筑物的安全性。不恰当的基础设计，可能因承载力不足引起建筑物的不均匀沉降，导致建筑物开裂或倾斜，引起难以修复的工程质量问题。

1.2选择合理的基础形式是降低工程造价的一个有效措施。基础工程在建筑工程造价中占有很大的比重，通常情况下可以达到25%左右，在结构复杂或者地质情况复杂时，所占比重还会有所增加。因此，选择合理的基础形式能够有效降低工程造价。

1.3合理选择基础形式对缩短施工工期具有重要意义。据统计，基础工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右，因此正确选择合理的基础形式对节省施工工期有很大的意义。

2高层建筑基础设计分析方法

经过工程技术人员多年的实践与研究，高层建筑地基、基础共同作用的事实已被人们所认同。目前,最理想的分析方法是上部结构与地基、基础共同作用的分析方法。在这种方法中，地基、基础、上部结构之间，同时满足接触点的静力平衡和接触点的变形协调两个条件，即将上部结构、基础和地基三者看成是一个彼此协调的整体进行分析。

3高层建筑基础选型

3.1基础选型的依据。在一般情况下，高层建筑基础设计选型时应考虑以下因素的影响：

①地质条件的影响。地质条件是影响高层基础选型的一个非常重要因素，虽然建设场地的地质条件在多数情况下是隐蔽的、复杂的和可变的，但目前的工程勘察和技术手段，一般能做到相对的准确。作为设计人员，对提供的地质资料要能够进行准确分析和正确判断，进而能够合理地进行基础设计，并在施工过程中根据具体的地质条件变化修改设计。②上部建筑结构形式的影响。不同的上部结构，对地基不均匀沉降的敏感程度也不相同，对地基不均匀沉降越敏感的上部结构，则应选择刚度较大的基础形式。因此要根据上部结构的不同结构形式(框架、框架剪力墙、剪力墙结构等)选配合理的基础型式。③要根据建筑结构的特点，荷载大小，建筑物层数，高度、跨度大小等因素来选择最佳的基础形式。④高层建筑基础设计应满足建筑物使用上的具体要求。

例如要满足人防、地下车库、地下商场等各种建筑类型的具体要求。⑤高层建筑基础设计还要满足构造的要求。例如箱型基础，要满足埋深、高度，基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合，偏心距、沉降控制等要求。⑥抗震性能对基础选型的影响。高层建筑对地震作用更加敏感，在地震作用下，基础可能出现过大变形、不均匀沉降和倾覆，所以在基础选型时，一定要充分考虑到地震作用的影响。⑦周围已有建筑物对基础选型的影响。周围已有建筑物对基础选型影响也很大，如与已建建筑物间距过小时，若采用筏型或箱型基础，在深基坑开挖时，是否会对已有建筑物的基础或主体造成局部下沉、开裂等；如基础采用预制桩，打桩时的震动能否造成已有建筑物开裂或女儿墙、雨篷等构件的倾覆、倒塌、坠落等。⑧施工条件对基础选型的影响。施工队伍素质能否保证施工质量；材料、设备、机具等能否就近购买或租赁；施工期间的气候条件等都是影响基础选型的因素。⑨工程造价对基础选型的影响。应在满足功能的前提下，选用造价最经济的基础设计方案。

3.2几种常见基础类型的适用条件分析。

3.2.1筏型基础。是高层建筑常用的基础形式之一。它的适用条件为：①对于软土地基，当使用条形基础不能满足上部结构的容许变形和地基容许承载力时；②当高层建筑的柱距较小，而柱子的荷载较大，必须将基础连成一整体，才能满足地基容许承载力时；③风荷载或地震荷载起主要作用的高层建筑，欲使基础有足够的刚度和稳定性时。

3.2.2箱形基础。箱形基础是高层建筑中广泛使用的一种基础，具有很大的刚度和整体性。对地基的不均匀沉降起到调节或减小的作用。因此适用于上部荷载大而地基土又比较软弱的情况。

3.2.3桩基础。桩基础也是高层建筑中常用的一种基础形式。它的适用条件为：①浅表土层软弱，在较深处有能承受较大荷载土层作为桩基础的持力层时；②在较大深度范围内，土层均较软弱，且承载力较低时；③高层建筑结构传递给基础的垂直和水平荷载很大时；④高层建筑对于不均匀沉降非常敏感和控制严格时；⑤地震区采用桩基础可提高建筑物的抗震能力时。

3.2.4柱下独立基础。它的适用条件为：当上部结构为框架结构、无地下室、地基土质较好、荷载较小、柱网分布较均匀时，可采用柱下独立基础。在抗震设防区，其纵横方向应设连系梁，连系梁可按柱垂直荷载的10%引起的拉力和压力分别验算。

3.2.5十字交叉钢筋混凝土条形基础。它的适用条件为：①当上部结构为框架剪力墙结构、无地下室、地基条件较好时；②当上部结构为框架剪力墙结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时；③当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时，为了增加基础的整体性和减少不均匀沉降。

3.2.6其它基础形式，如板式、桩箱基础、桩筏基础等，可根据各种影响因素的具体情况，合理地进行比选，由设计者自行选择。

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关键词：高层建筑；地基；框架结构；施工措施

1基础不均匀沉降对高层建筑的危害

高层建筑在设计的过程中，其主楼和裙楼之间的所受压力都会经过一个严密的计算，因为在主楼和裙楼之间有一个很大的高度差，这就要确保建筑物的上部的结构、载荷能力、刚度都要达到一个标准，以此来保证其受力均匀。如果其结构刚度和载荷的分布不均匀，会造成内部受力与反作用力出现很大的差值，这就是高层建筑沉降产生的原因。而减少这种沉降差异就是当前高层建筑工程在基础设计与施工等环节所要解决的重点问题。一般情况下，土层或者岩层等天然地基具有一定的压缩性，这种地基受到自身重力和外界附加应力的共同作用，会不断地被压密，并产生一定的沉降。建筑物基础所产生的均匀沉降不会对建筑本身造成太大的影响，并且在工程中往往可以采取预留沉降标高的方法来解决这一问题。但是，如果所施工的建筑物的载荷分布相差较大，各部分基础的类型、尺寸差异也比较大，一旦所采取的基础比较软弱、土层硬度分布不均匀、土层厚度变化较大，就很容易使基础产生过量的不均匀沉降，从而造成地基沉陷。因此在建筑工程施工中，高层建筑的基础不均匀轻则会使建筑物产生墙体开裂，重则会导致建筑物的倾斜、下沉，严重时还会使建筑物倾塌。以上种种都是不可忽视的危害，这对建筑施工、人员入住都带来了安全隐患，而基础不均匀更是影响楼房使用寿命，对建筑物的经济效益具有一定的影响。

2防止高层建筑基础不均匀沉降的措施

2.1高层建筑施工的整个过程中，首先应该对建筑物进行科学严谨的设计工作，然后经过实地勘测，对高层建筑物在建成之后可能会遇到的自然影响计算在内，因高层建筑的主楼与裙楼存在很大的高度差，这就要考虑到水平侧向力对建筑的影响。2.2确保地质勘察的准确性。这样才会让设计人员可以对施工基地进行准确的分析，设计出合适的建筑类型。2.3妥善的设计建筑外观。追求建筑外在美观的前提是建筑物整体可承重量、建筑物的刚度等达到均匀受力的水平，过于夸张且拉伸的建筑外形也会对建筑受力有一定影响。2.4地基的合理设计。地基是一个建筑物的基础，设计人员在对建筑的设计上要根据上部建筑对地基所产生的荷载还有地质土质的不同进行设计，确保地基不会因为所受外在应力过大而出现变形的情况。

3改善高层建筑框架结构的措施

3.1先勘察再设计。如上文所述，先勘察地质地貌、地下水位和水文地质，然后再根据本身的技术和施工等外在条件进行分析规划，设计合理的建筑结构。3.2减轻建筑物墙体结构的自重。地基所能承载的压力值与地上载荷值是成正比的，减轻地上建筑物的重量就可以减轻上部给地基带来的附加应力。所以在选用材料的时候可以选择一些轻质的墙体材料，在不影响建筑物墙体刚度的前提下选用材质更轻的材料，弥补传统墙体材质密度过大且重量更高的缺陷，以此来防止地基的下沉。3.3在墙顶上设置钢筋混凝土圈梁，并且增加整体建筑物的刚度。上文中提到因不均匀沉降将会导致墙体裂缝、楼体倾斜等危害，加强整个建筑物的刚度可以防止因倾斜产生的弯曲。3.4对建筑物的荷载分布进行调整。对不同的区域设计不同的基地宽度，再配合纵横墙混合承重形式可以对防止不均匀沉降的发生。

4改善高层建筑设计施工的措施

许多因素都会使高层建筑出现不均匀沉降的发生，在建筑的整体工程里，前期的设计、勘查与之后的选料、施工都会对整体建筑起到一定的影响。4.1材料选用与检验。施工材料的选择最好采用高质量的轻质材料，建筑材料在进场应用之前必须检验确定达到合格的标准，防止劣质材料对施工进程与建筑完成质量的影响。4.2对高层建筑及其基础部分设置沉降缝。工程实践中，可以利用沉降缝将高层建筑及其基础分割为两个以上的独立沉降单元，从而有效减小或避免地基不均匀沉降的危害。在对高层建筑进行分割时，要注意每个独立的沉降单元的外形构造要简单，结构类型单一，长高比值较小，同时要特别注意每个沉降单元所处位置的地基应均匀。根据实际施工经验总结，我们可以在一些特定的位置设置沉降缝，比如建筑高度或荷载变化较大的位置、建筑结构类型或基础类型发生变化的位置、具有复杂平面形状的建筑物的转折部位、地基土压缩性发生显著变化的位置、分期建设部分的交界处等，还可以在设计中要求设置伸缩缝的位置同时设置沉降缝。4.3合理选择高层建筑与相邻建筑物基础间的净距。高层建筑基础所承受的附加应力不断向外扩散，因此相邻建筑之间的不均匀沉降会彼此相互影响，这种影响随着间距的减小而增大。根据经验总结，一般情况下，同期建造的相邻建筑物中较轻较低的建筑物受较重较高建筑物的影响，早期建造的建筑物受邻近新建重型或高层建筑物的影响。如果处于软土地基上的两个高层建筑距离过小，则二者相互影响将会产生较大的附加不均匀沉降，很容易造成建筑物的开裂或者互倾等危害。为了避免这种相邻建筑之间的影响，需要根据地基的压缩性、建筑物的规模、重量、刚度等因素，合理选择高层建筑基础之间的净距。

5施工程序设计

施工过程中要合理安排施工程序，选用科学有效的施工方法，在一定程度上减少或调整一部分均匀沉降。在进行高层建筑群施工时，要合理安排相邻建筑物的施工程序，以先重后轻、先高后低等顺序施工，必要时应该适当加大二者的施工间隔。基坑开挖时，可在坑底保留200mm厚度的原土层，待施工垫层时再临时铲除，或用砂子、碎石等回填处理，以达到保持地基土的原有结构状态的目的。建筑行业的不断发展与创新逐渐弥补了高层建筑的主楼与裙楼之间的高度差所引起的基础不均匀沉降，这些措施弥补了在施工建设中所存在的隐患，保障高层建筑的质量与使用寿命，提高了建筑物使用的经济效益。

参考文献

[1]王铮.浅谈防止高层建筑物基础不均匀沉降的措施[J].科技与企业,2013(8).