建筑基础设计范文

导语：如何才能写好一篇建筑基础设计，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。

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关键词：抗浮设计水位、抗浮稳定性验算、抗浮构件布置

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着城市建设的高速发展，很多高层建筑的基础埋深超过10m，甚至超过20m，地下水的赋存和渗流形态对基础工程的影响日渐突出，正确确定建筑的抗浮设计水位并进行科学的基础抗浮设计成为一个牵涉巨额造价及施工难度和周期的十分关键的问题。

1.基础抗浮设计水位的确定

基础抗浮设计中，容易混淆“防水设计水位”和“抗浮设计水位”这两个概念。防水设计水位，一般用于地下室的建筑外防水设计及确定地下室外墙及基础的混凝土抗渗等级，涉及的只是地下室防水设计标准问题，与结构构件的其它设计无关；而抗浮设计水位，适用于结构的整体稳定性验算、地下室结构构件设计，是与结构设计最密切的指标，也是影响地下结构经济性的重要指标。

对于建筑基础的抗浮设计水位，勘察、设计人员应遵照《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）及《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ 72-2004）的相关规定进行勘察和分析。根据《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ 72-2004）第8.6.2条，场地地下水抗浮设计水位的综合确定宜符合下列规定：

1）当有长期水位观测资料时，场地抗浮设计水位可用实测最高水位，无长期水位观察资料时，应按勘察期间实测最高水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。

2）场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设计水位的影响；

3）只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设计水位可按一个水文年的最高水位确定。

2.基础抗浮受力计算

建筑基础抗浮设计的内容有抗浮稳定性验算、抗浮承载力计算和抗浮变形验算，当建筑基础存在浮力作用时必须进行上述三项内容的计算，以满足相关规程规范的要求。基础（除桩基础外）抗浮承载力计算和抗浮变形验算可按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）的相关内容进行，在此不再赘述。下面着重讲述抗浮稳定性验算的相关内容。

对于简单的浮力作用情况，建筑基础的抗浮稳定性应符合《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第5.4.3条的要求：

（2.1）

式中： ―建筑物自重及压重之和标准值（kN）；

―浮力作用标准值（kN）；

―抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1.05；

当抗浮稳定性不满足公式2.1要求时，或者采用压重法不可行时可以设置抗浮构件等措施来抵抗水浮力。对于大面积地下室上建有多栋高层和多层建筑时，建筑自重分布不均匀，应分区、分块进行基础的抗浮稳定性验算，高层建筑范围内的基础利用自重一般都能满足公式（2.1）的要求，不必采取其它措施；多层建筑范围内的基础则不同，仅利用自重一般不能满足公式（2.1）的要求，需采取增加压重或设置抗浮构件（抗拔桩和抗浮锚杆）等措施。

当设置抗浮构件时，应按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第5.4.5条计算抗浮构件的承载力和估算某区块内的抗浮构件总数n：

（2.2）

（2.3）

式中： ―按荷载效应标准组合计算的抗浮构件承受的拔力（kN）；

―抗浮构件的抗拔极限承载力标准值（kN）；

―抗浮构件自重（kN），地下水位以下取浮重度，对于扩底抗浮构件应按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5.4.6-1确定桩、土柱体周长，计算桩、土自重；

3.基础抗浮构件的布置方式

水的浮力是均匀作用在基础底板上的，除基础底板自重及其上的压重外，基础底板抵抗水浮力的作用是不均匀分布的，可能集中作用在柱底和抗浮构件上，或者线性作用在上基础梁上。据此基础底板在自重和水浮力作用下可以分成两个区域，基础梁影响区域和纯底板抵抗区域。当某区段基础抗浮验算满足公式（2.1）时，根据上部结构类型可分别采用独基加防水板基础、条基加防水板基础或筏板基础，当不满足公式（2.1）时，则必须采用抗浮构件来平衡水浮力，这时抗浮构件可按下面两种布置：

第一种布置，按公式（2.3）计算所需抗浮构件总数n，然后均匀布置在基础梁下。第二种布置，按公式（2.3）计算所需抗浮构件总数n，然后均匀布置在纯底板抵抗区域，如图4.1所示。其中第二种布置方式，水浮力的传力路径更直接，应优先采用第二种布置。

抗浮构件的第二种布置计算可分解为以下二个步骤：

1）基础梁影响区域宽度：由基础梁传递的结构自重线荷载除以的水浮力强度得到。其中基础梁传递的结构自重线荷载，是根据基础梁线刚度分配柱子承担的结构自重得到。

2）纯底板抵抗区域中每根抗浮构件的所分摊面积的边长：，其中L

和B为某区块内柱的纵横向间距，n为按公式（2.3）计算所需的抗浮构件总数。

4.结语

设计人员在进行基础抗浮设计时，必须掌握抗浮设计的基本概念，特别要对建筑基础的分区块抗浮设计的稳定性验算和抗浮构件的承载力计算有较为深刻的认识，这样才能合理的布置抗浮构件，正确地进行基础抗浮设计。

参考文献：

[1] GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》.北京：中国建筑工业出版社,2011

[2] JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》.北京：中国建筑工业出版社,2008

[3] GB50021-2001《岩土工程勘察规范》.北京：中国建筑工业出版社,2009

[4] JGJ72-20041《高层建筑岩土工程勘察规程》.北京：中国建筑工业出版社,2004

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[关键字] 高层建筑；基础设计；研究

中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：

一、建筑基础

所谓建筑基础是指位于建筑物的最下部深埋于自然地坪以下的承受建筑物上部所传来的各种荷载的建筑体，它是房屋的主要受力构件，因此要求其构造稳定、坚固、耐久、能经受冰冻、地下水及化学物质的侵蚀，保证足够的使用期限。[1]

二、建筑基础的分类

1.建筑物的基础可以分为独立基础、条形基础、筏板基础、箱型基础和桩基础。

2.独立基础是指呈独立的块状、形成有台阶形、锥形、杯形的基础。

3.条形基础是指呈连续的带形基础，它包括柱下条形基础和墙下条形基础。

4.筏板基础是一块支撑着许多柱子或墙的钢筋混凝土板，土板直接作用于地基上，一块整板把所有的单独基础连在一起，不仅使地基上的单位受压面积减少而且使整个地基的承载力增大。

5.箱型基础是指由底板、顶板、侧板和一定数量的内隔墙构成的整体而言刚度较好的钢筋混凝土箱形结构，此种结构对于抗地震荷载极为有用。[2]

基础的重要性是由其在建筑工程总造价中所占的比重这一重要参量所决定的。基础工程所消耗的水泥、钢筋之多、施工难度之大都是决定造价的主要因素。

三、高层建筑基础设计选型的重要作用

1.高层建筑基础选型不当或设计方案不合理将产生严重后果，它将严重影响建筑物的使用安全性，不合理的设计可能引起建筑物基础承载力不足而导致建筑物不均匀开裂、倾斜或沉降，给工程造成难以修复的质量问题。

2.选择合理的高层建筑基础设计可以相对的缩短工期。据调查研究发现基础工程的施工工期占到整个工期的30℅，而由于地质条件、周围环境等因素的介入，这种比例将会上扬。因此合理的建筑基础设计对节省工时具有重要意义。

3.选择合理的高层建筑基础设计可以大大降低工程成本。有资料显示，基础工程在整个建筑工程的施工成本中占据重要比重，一般情况下可以高达20℅～30℅，在地质结构复杂或建筑工程施工结构复杂时所占比例会相应增长。因此，选择合理的建筑基础设计能够有效的降低建筑工程造价。

四、高层建筑基础选型的依据

1.地质条件的影响。影响高层建筑选型的非常重要的因素就是地质条件因素。地质条件中持力层因素和穿越土层因素是两个重要参考变量，持力层的承载力和压缩模量决定了所选择的类型，比如当持力层距离地面较浅（不大于2m）、持力层压缩模量较大时就应选取柱下独基型的高层建筑基础选型。

2.上部建筑结构形式的影响。上部结构形式不同对于地基的不均匀沉降敏感度也不尽相同，框架、剪力墙等因素决定了上部结构的形式相异。

3.桩的尺寸因素

桩长和桩截面积的选择收到各种因素的制约，处于安全方面的考虑，人工挖孔桩不得大于30m，而

沉管灌注桩钢管长度的不超过24m。预应力管桩和预制方桩由厂家设定，一般为10～15米。工程中往往采用接桩的方法使桩的长度达到持力层约定的最低标准，而其接头数量一般为2～3次，不超过4次。至于桩径，转孔桩、锤击预制桩由于机器工具的限定桩径往往小于800mm，而人工挖孔桩由于人身体的工作空间的需要必须大于800mm。

4.基础选型设计应根据建筑物用途上的具体要求，比如为了满足地下车库、地下商场等各种建筑类型的需求。

5.基础设计要满足构造的需要。比如箱型基础要满足高度、埋深、偏心距、沉降控制等要求。

6.周围建筑物对于基础选型的影响。周围建筑物对于基础选型的影响是很大的，比如在与已有建筑物间距过小时若采用筏型基础或箱型基础就有可能在深基坑开挖时对已有建筑物的主体或基础造成开裂、下沉等损坏；又如高层建筑基础采用预制桩的话，在打桩时的震动会对周围建筑造成开裂或者雨篷、女儿墙等结构的倒塌、倾覆、坠落等。

7.施工人员的配备。高素质的施工队是由一批掌握专门的施工技术、熟悉施工程序和有着理性思维的优秀人才组成的，他们可以在施工期间有效利用现有资源包括人力、物力、财力，以高效率的施工进度、低成本的施工理念来保障施工质量。

8.应该依据建筑结构的整体特点、建筑物层数、宽度、荷载量等综合因素考虑最佳的高层建筑基础类型。

9.工期和性价比的因素

任何一项建筑工程工期和性价比都是首要的考虑因素。建筑工程的基础选型也必须考虑工期和工程造价这两方面的因素，对设计方案进行全方位的经济技术论证，通过多个施工方案的对比选出最适合、造价最少和所取得的经济效益最高的选型方案。

五、常见高层建筑基础类型的分析

1.柱下独立基础

柱下独立基础的适用于无地下室、地基荷载较少、土层较好、柱网分布均匀、上部为框架结构的情况。

2.桩基础

桩基础是高层建筑基础常用的之一，它适用于高层建筑结构给基础施加很大的水平和垂直荷载；浅表土层土质松软承载力较低；对于不均匀沉降有很强的敏感性；处于地震频发区等诸种情况下。

3.箱型基础

这种基础也是高层建筑经常选用的类型之一，由于箱型基础具有很大的刚度和韧性，对于地基的不均匀沉降起到很好的调节和控制乃至减少作用，因此该种类型适用于地基土层松软和上部结构荷载又非常大的情况。

4.十字交叉钢筋混凝土条形基础

十字交叉钢筋混凝土条形基础主要适用于三种情况：第一，当高层建筑上部结构是剪力墙或者是框架结构无地下室、地基较差、荷载较大时为了减少不均匀沉降和增加基础的整体性而采取这种基础。第二、当高层建筑上部结构是剪力墙框架结构、地基条件较好、无地下室是采用此种结构。第三、当上部结构是剪力墙框架结构、无特殊防水要求、设有地下室、柱网、地基较稳定、荷载及开间分布比较均匀是采用这种基础设计。

5.筏型基础

简要来讲筏型基础适于三种情况。第一、由于高层建筑的柱距较小、柱子的荷载较大而必须将基础连成一个整体才能够满足地基容许承载力的情况下；第二、地基土层结构松软，使用条形基础并不能够满足地基容许的承载力和上部结构的容许变形度的情况下；第三、由于地震荷载和风荷载其主要作用，而又要求高层建筑的基础拥有足够的稳定性和刚度的情况下。

六、对于高层建筑基础设计的建议

目前的流行观点是高层建筑基础设计综合考虑上部结构、地基和基础的共同影响。然而任何一种观点在流行一段时间后会由于现实的论证而暴露出其不足之处，以上提及的综合考虑上部结构、地基和基础的 观点也不例外这是由于上部结构的刚度形成存在滞后性，由于上部结构在建造过程中是逐步实现的因此其刚度的形成也是分阶段的，而在考虑这一因素时就不得不联想到这一滞后过程能否被真实模拟以及其模拟程度的准确性对于评估分析结果的影响。所以，对于高层结构的基础设计要随着新的建构力学的发展和新的建材的使用而逐步完善。

参考文献

[1] 莫海鸿，杨小平．基础工程[M]．JE京：中国建筑工业出版社，2003．

[2] 陈晓平．基础工程设计与分析[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．

[3] 黄和平．共同作用条件下基础与上部结构的相互影响[J]．武汉工业大学学报，1999，(3)：53—55．

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【关键词】选择；设计；大体积混凝土施工

近年来，我国高层建筑发展迅速，而基础作为高层建筑结构体系的重要组成部分，也日益被业内人士所重视。高层建筑基础承担着将上部结构的荷载传递给地基的重要作用。基础工程所耗费钢材大、水泥用量多、施工难度大，都造成基础工程造价在整个工程中比重较大，而且当地质条件复杂时，比重还会增加。因此，选择合理的基础形式是保证建筑结构安全、降低工程造价的一个有效措施。

1 地质勘察

高层建筑已经在城市中推广开来，为城市的发展和建设带来了诸多便利，一幢高层建筑能提供上万个工作职位，已相当于一个小城市的规模，人们在同一个屋檐下交流，方便快捷。然而对建筑本身的安全性有了更高的要求。因此，高层建筑工程比起一般工程投资更大，前期工作准备时间更长，技术要求更高。精准和更为时效的地质勘查无疑会为后续工作提供一个良好的开端。勘察的主要包括对场区的地震地质、工程地质和水文地质调查，这将为基础方案的选择和分析提供依据。就目前我国的高层建设情况而言主要存在以下问题：主要表现在前期工作时间不足。国外高层项目一般准备时间都在五年以上，有的甚至达三十年。而我国由于受到多方面的影响，尤其是甲方的投资规划，投资理念等导致工期紧迫，准备时间往往较短。这样在对地下断层、地震活动规律、基础形式的选择和试验、基坑对周面的影响等准备不够充分，不能提供一个经济有效的方案，而仅仅满足一般性要求。

现行规范的一些计算方法已经不能满足工程需要。这主要是两方面的原因，一是近年来地下水的下降；一个是新的课题的出现。水对土的强度和变形有着很大的影响，地下水在下降的过程中受到隔水层的影响，在下降的过程中形成了多层地下水的分布格局。对于已经解决和正在面对的课题，总结不足，没有提炼出共性的东西，还不能形成具有指导意义的文本。

空间的限制不仅让建筑向空间发展，同时也向地下发展，这样对于基础埋置深度超过20m的高层建筑基础将与周围的地下广场、地下车库等协同工作。

以上问题相互关联，也是发展的结果。

针对这些问题首先是应有充足的前期准备工作。有些工程准备时间是挺长的，只是时间都浪费在了程序和手续上了。如果能简化程序，将更多的时间放在地质勘察和基础选型和试验上，那么基础的设计将能更好的反应地质的变化，节约不必要的浪费，安全性也将有更高的提升。其次是新的计算方法的研究探索。充足的前期准备工作为新的计算方法的提出和验证提供了保证。工程周期短造成的一个很大问题就是基础设计偏于保守，也就是说承载力要大于实际需求。如上述地下水下降不均匀导致地下水分层的问题，若按地下最高水位考虑比起按多层水考虑计算得出的基础弯矩和剪力偏大。因此尽应根据工程实际的变化调整计算方法，使得基础的设计和选型更为科学合理。最后是对于众多地下工程和基础的一些相互作用和影响还没有展开系列的研究工作，对次还没有清楚的了解，为此应当未雨绸缪，为将来城市的发展扫除障碍。

2 基础选型

高层建筑基础选型是高层建筑基础设计的第一步，也是高层建筑基础设计的关键。合理的选择基础形式是必不可少的一个重要环节。但是高层建筑基础选型设计的因素众多，包括场地的水文地质条件、建筑物的使用要求、上部结构体系类型、施工技术条件和周围环境等，同时要保证所选型式满足造价要求。因此，基础选型应具备身后的理论基础和长期的工程经验。所以基础选型时应注意一下几点。

基础方案选择时，常常应使所选系统能较好的满足多个目标要求，并能实现性能目标的优化。即要满足经济技术性能的要求，还要考虑满足施工性能及其与上部结构、地震性质、周边环境与基坑支护等的适应性等方面的性能，同时，在诸多的性能目标之间，常存在着非线性的相互作用，部分目标之间还具有矛盾性的特征，选型优化首先应抓主要问题，兼顾协调次要性能，如果片面考虑抓大放小，将使性能得不到优化。

随着地基处理技术与工程基础的内涵与外延的扩展，是很多地基处理方案融合、吸收了深基础的特点，其处理深度与适用范围得到了延伸和拓宽，为满足各类地基处理的要求提供了可能；同时，地基基础技术的发展，有关基础形式与地基处理方案的融合，使地基基础的艰险有日益模糊化的趋势，实际工程中出现了一些性能优良的地基与基础融合体，如复合桩筏（箱）基础、复合桩基等。

在基础实际设计过程中，常常需要经过设计、计算、修改、再次计算等多次反复进行，导致耗费时间，效率地下。随着计算机技术和人工智能的不断发展和应用，使得设计人员的计算工作量减轻，将经验性的判断分析以及规范条文等繁琐的工作交由计算完成，从而提高了基础选型的效率和设计质量。

3 大体积混凝土施工

高层建筑的基础常常面对施工中遇到的大体积混凝土施工问题，由于工程师过于注重工期而忽视施工中的一些材料特性，在大体积混凝土施工中往往导致混凝土开裂，对于大体积混凝土的开裂主要是由于水泥水化时放出的热量难以散发，在内部蓄积起来，引起结构内部温度升高，形成较大的内外温差，导致混凝土结构的开裂。因此在设计时应采取以下措施：适当的分层分块，合理设置施工缝和后浇带，以减小约束应力。

科学地选择配筋形式。从混凝土的抗裂性能和施工性能来讲，钢筋具有两个方面的作用：一是承担和传递应力，二是给混凝土的教主和密实增添了障碍。前者可以阻止混凝土裂缝的扩展，而后者则是阻碍混凝土的流动，钢筋越密，阻碍作用越强。

通常规定，混您泥土中集料粒径不大于钢筋最小间距的1／3。因此，对于大体积混凝土应注意这一矛盾，科学地选择配筋形式。

即要考虑结构跟部分的受力特征，又要考虑施工。尽可能采用较晚龄期的强度。采用什么龄期的强度是混凝土配合比设计时所考虑的一个非常重要的因素。过分的强调早强则限制了矿物外加剂的使用，而矿物外加剂的掺入将使得混凝土的放热量降低，但是早期强度贡献较小，主要是贡献于混弄土的后期强度。

预置冷却水管。大体积混凝土之所以特别注意混凝土的放热量是因为混凝土内部的热量不易散发，使得混凝土内部的温度提高，形成较大的内外温差。在大体积混凝土中埋设冷却水管可以通过循环水带走混凝土浇筑快内部的热量，降低混凝土的内部温度，减小内外温差。

对于大体积混凝土基础，在与岩石地基或混凝土垫层之间设置隔离层。约束是导致混凝土在产生各种非力学变形时开裂的重要条件。在混凝土与地基之间设置隔离层有利于减小他们之间的约束，因而可减小开裂的可能。

参考文献

[1]张在明.北京地区高层和大型公用建筑的地基基础问题[J].岩土工程学报,2005.1.

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【关键词】高层建筑 基础设计 探讨

一、前言

高层建筑基础选型的主要依据

在基础工程设计中，根据各地区不同的地质条件，选择合理的基础形式，是个关键问题。一般情况下应考虑以下条件：高层建筑基础首先应满足基础本身的强度要求，上部荷载分布应尽量均匀；基础应支承在较坚固或较均匀的地基上，应考虑持力层及其下卧层的整体稳定性，同一栋建筑不宜采用多种不同类型的基础形式；应满足建筑物使用上的要求，因此，应考虑深基坑开挖和地下水抽排对周围建筑物的影响，以及地下水造成施工难度的增加和对工程质量的影响。

二、高层建筑基础选型

在高层建筑基础设计中，常用的基础类型有嵌岩桩基础、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础以及桩筏基础等。在基础选型时必须考虑建设场地的地质条件，合理选择基础持力层，同时还应考虑施工周期，工程投资等综合因素。

1、嵌岩桩基础

在高层建筑基础设计中，由于上部结构传至基础的荷载大，故常用的设计方法是选择以一定厚度的中风化岩层或稳定的微风化岩层作持力层，通过嵌岩桩将上部结构荷载传至岩层。采用嵌岩桩基础持力层变形几乎趋向于零，桩尖承载力大，同时还可考虑桩侧与土的摩擦力，按经验公式计算，单桩承载力高，较容易满足上部结构荷载对基础承载力要求，且设计计算简单，但亦存在着施工周期较长，特别是桩施工完后要等桩的混凝土强度达到设计要求的强度时方可对桩身质量进行检测，对施工工期有一定的影响，工程造价也略微偏高。

2、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础

我国广东省部分地区由于特定的地质历史条件，形成了一种典型的上软下硬的岩土地层，该地层结构硬塑残积层或强风化软岩埋深较浅，较为适合选择作具有两层地下室的高层建筑基础持力层。选择采用天然地基作基础持力层时，需特别注意考虑地基承载力确定及地基变形验算问题。天然地基块式或筏式基础具有施工方便、工期短、节约投资等优点，建议设计人员在条件允许情况下尽量选用。

3、桩筏基础

在我国沿海城市如上海、海口、汕头等，其岩土地层结构的特点是基岩层埋深较深，嵌岩桩基础几乎无法实施，只能采用摩擦桩基础，但摩擦桩承载力较低，不一定能满足高层建筑上部结构荷载对基础承载力的要求，因此桩筏基础是这部分地区高层建筑基础设计的重要选择。桩筏基础的基本原理是桩土的协同工作，桩与土在沉降及收缩固结过程中相互协调达到稳定的平衡状态，筏板底土层与摩擦桩共同承担上部结构荷载。

三、高层建筑箱（筏）形墓础设计建议

通过对一 些工程高层建筑箱（筏）基与地基共同作用计算资料和实测研究资料的分析可知，高层建筑箱（筏）基采用共作用方法设计可使设计结果更符合实际，今提出一些设计建议。

1、地基强度校核：当场地具有比较稳定的地下水位，高层建筑箱（筏）形基础，埋深5m左右的地基强度可按下式校核，以进一步挖掘地基的潜在能力。

P- Pw =py≤R （1 ）

上式中：P-— 基底平均总压力

Pw — 基底的水浮力；

py- 基 底的有效压力；

R— 经 过修正后的地基容许承载力。

2、地基反力确定：地基反力的确定对高层建筑箱形基础的设计十分重要。对于矩形箱形基础，根据实测地基反力分布的特点。自重应力阶段的地基反力分布与结构竣工时的地基反力分布基本相同的事实，在引用箱基反力系数表时可以这样来计算结构竣工时任一区格i的地基反力Pi

Pi= aiP1+ P （2）

上式 中 ：P1—自重应力阶段的平均地幕反力；

P1+ P — 结构竣工时的平均地基反力；

ai— 区格i的地基反力系统

用上式求得的边缘地基反力 Pi是小于ai（P1+P ）的，因为在箱基边缘的地基反力系数大多数是大于1的，用式（2）求得地基反力分布更平缓些。除此外，亦可用共同作用分析方法来计算地基反力分布和大小。如采用刚性板弹塑性地基模型共同作用分析得到的地基反力可以作为软土地基设计用地基反力分布。

3、上部结构传来的荷载重心应尽量与箱基底板形心重合：为了防止发生不利于使用的横向整体倾斜。若重心和形心相差太大，可采用箱基底板悬挑或箱基悬挑的方法。底板悬挑长度与底板厚底之比不宜大于4a。

4、高层框架结构箱基底板钢筋应力的计算高层框架结构箱基底板钢筋应力计算除采用规范方法外，建议采用共同作用整体计算。为了简化起见。计算单元可采用箱基加上1-3层上部结构来计算底板钢筋应力。实测和理论分析表明：这样计算的整体弯曲箱基底钢筋应力是符合实际的。

5、上部结构的次应力问题：共同作用分析表明：上部结构底下两层的边墙、边柱会出现过大内力。建议用共同作用方法获得边墙、边柱的内力，以进行配筋设计。否则，用常规设计应适当提高其安全系数。

四、高层建筑桩箱（筏）甚础设计建议

共同作用 的设计方法正在逐步形成，并在工程中可以使用，有的已在使用。通过对高层建筑桩箱（筏）基础与地基共同作用的工程设计和实测研究结果的分析，本文提出如下建议：

1、加大桩间距，减少桩数，充分发挥筏（或箱）底的地基承载力是可行的。具体设计时，根据当地工程设计的实践经验和试验而定。目前出现的减少沉降桩或疏桩均是共同作用实践的例子。

2、若仍采用常规设计，桩承担的荷载可适当减小为：

Pp =P -P wA-（5-10）%P =（9 5- 90 ）% P -Pw . A

上式 中 ：P— 上部总荷载（包括箱（筏）基）；

Pp—— 桩 承担的荷载；

Pw—— 浮力；

A—— 箱 （筏）基础平面面积。

3、高层建筑桩箱（筏）基础的容许沉降可适当加大，可采用[S]=20-30cm。

4、一般的高层住宅或宾馆，当标准层的平面面积与箱（筏）平面相同时，内桩可排得稀疏些。

5、高层建筑桩箱基础尽可能采用轴线桩，高层/建筑柱筏基础尽可能采用柱对桩的排列方法。

6、高层建筑桩箱基础底板设计时只计局部弯矩，整体弯矩可略。用26%的总荷载或地下水浮力作为

地基反力来设计桩箱基础的箱基底板。

7、高层建筑桩箱（筏）基础沉降计算建议分别计算建筑物竣工时的沉降和最终沉降。

8、当箱基内墙间隔为3.3～ 3.5m总荷载为250-500KPa时，高层建筑桩箱基础桩沿轴线布置时，箱基底板厚度H可按下式确定：

H=30 （p≤250KPa）

H=0.12P （250KPA≤P≤500KPa）

上式中：P-- 高层建筑总荷载（KPa） ；

h— 箱基底板厚度（cm），

9、 高层建筑桩箱（筏）基础的底板埋置深度

《高 层 建 筑箱形与筏形基础技术规范》指出：对于桩基，基础埋置深度不宜小于H/18（H为建筑物地面以上的高度）。通过研究建议基础埋置深度不宜小于H/30。可见，基础埋置深度不宜小于H/18的建议是保守的。

结论

桩筏基础设计是双控的，从优化角度理解，承载力和沉降仅仅是两个约束条件。在特定条件下，承载力和沉降往往只是其中一个起主控作用。在深厚软黏土地地基上的桩筏基础，沉降往往是设计的主控要素，应提倡以沉降控制设计的设计思想。桩同工作理论在桩筏复合基础设计中具有明显的效益。在高层建筑设计中，基础方案十分重要，应采用稳妥可靠经济的方法，充分发挥地基潜力，降低造价。

【参考文献】

[1]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范 [s]

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关键词：高层建筑；结构工程；基础设计

1. 前言

   高层建筑具有楼层多、高度高、施工作业面较小的特点，所以其在建设施工过程中会随着施工高度的不断增加，促使上层建筑对地面的荷载承受压力不断提高。因此，为保证高层建筑在施工过程中不出现地面塌陷、建筑结构不均匀沉降的问题，就必须对其地面基础设计和施工进行严格控制。基础工程设计施工与上层建筑的设计建设方案、工期要求、地质条件、基础结构等因素息息相关。基础工程的设计和施工对高层建筑本身及其周围环境的至关重要，其造价与工期对高层建筑总造价与总工期有举足轻重的影响。

2. 高层建筑基础的设计理论

   高层建筑的上部结构具有很大的刚度，它和基础结构及地基三者实际上构成了一个共同作用的体系。然而长期以来，由于人们认识上的局限性以及计算手段的缺乏，在设计计算中往往人为地切割了各部分之间的联系，而把上部结构和基础结构作为两个独立的单元分别进行考虑，亦即首先把基础结构作为上部结构的固定支座，求得上部结构在荷载作用下的内力和基础结构固定处的反力，然后把该反力作用于弹性地基的基础上计算基础的内力。这种方法没有考虑上部结构与地基基础的共同作用，忽略了上部结构对基础的约束（亦即上部结构刚度的贡献）作用。它所导致的结果：一是基础弯矩和纵向弯曲过大，基础设计偏于保守；二是没有考虑基础实际存在的差异沉降对上部结构引起的次应力，在某些部位低估了上部结构的内力，从而使这些部位计算结果偏于不安全。

   2.1 上部结构的刚度对基础受力状况的影响

   假设上部结构为绝对刚性，当地基变形时，各竖向构件只能均匀下沉；如忽略竖向构件端部的抗转动能力，则竖向构件支座可视为基础梁的不动铰支座，亦即基础梁犹如倒置的连续梁，不产生整体弯曲，却以基底分布反力为外荷载，产生局部弯曲。反之，假设上部结构为绝对柔性，对基础的变形毫无约束作用，于是基础梁在产生局部弯曲的同时，还经受很大的整体弯曲。于是，两种情况下基础梁的内力（例如弯矩）分布形式与大小产生很大的差别。实际结构物常介于上述两种情况，其整体刚度的考虑非常困难，只能依靠计算软件分析。在地基、基础和荷载条件不变的情况下，增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠曲和内力，但同时导致上部结构自身内力增加，即是说，上部结构对减少基础内力的贡献是以在自身中产生不容忽视的次应力为代价的。还应注意的是上部结构的刚度贡献也并不是无限。

   2.2 地基条件对基础受力状况的影响

   基础受力状况（乃至上部结构的受力状况）还取决于地基土的压缩性（即软硬程度或刚度）及其分布的均匀性。当地基土不可压缩时（例如基础坐落在未风化的基岩上），基础结构不仅不产生整体弯曲，局部弯曲亦很小；上部结构也不会因不均匀沉降产生次应力。实践中最常遇到的情况却是地基土有一定的可压缩性，且分布不均，这样，基础弯矩分布就截然不同。基础与地基界面处往往显示出摩擦特征。由于土的强度有限，形成的摩擦力也有限，不会超过土的抗剪强度。孔隙水压力的变化，可能改变压缩过程中摩擦力的大小与分布。此外，外荷载的分布和性质、基础的相对柔度以及土的蠕变等涉及时间变化的效应等都会影响到界面条件。因此，应从完全光滑一直到完全粘着这两种极端情况之间来慎重估计界面摩擦的影响。

   2.3 上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法

   上部结构与地基和基础三者是彼此不可分离的整体，每一部分的工作性状都是三者共同作用的结果。共同作用分析，就是把上部结构、基础和地基看成是一个彼此协调工作的整体，在连接点和接触点上满足变形协调的条件下求解整个系统的变形与内力。在共同作用分析中，上部结构和基础通常是由梁、板组成，因此可以采用有限单元法、有限条法、有限差分法或解析方法建立上部结构和基础的刚度矩阵，并利用变形协调条件与地基的刚度矩阵耦合起来。地基首先需确定采用何种地基模型：线弹性地基模型，非线弹性地基模型还是弹塑地基模型。然后建立地基的刚度矩阵。当然也可以采用有限单元法、有限差分法或解析法建立地基的刚度矩阵。但是习惯上用所谓的结构力学法来建立各种地基模型的柔度矩阵，然后求逆得到它们的刚度矩阵，与上部结构和基础的刚度矩阵耦合起来，从而求得地基反力和沉降。在共同作用分析中，可以根据实测结果把基础和上部结构的实际刚度进行共同作用分析，并考虑施工过程的影响，把结构荷载和刚度形成情况分别考虑来进行共同作用分析。

   3. 高层建筑基础设计中应注意的问题

   3.1 保证荷载的可靠传递

   基础结构应具有必要的强度和刚度，以保证将高层建筑上部结构作用于基础顶面的巨大竖向、水平向荷载与力矩，可靠地传给地基土或桩顶。

   3.2 参与变形协调，减少不均匀沉降

   基础结构介于上部结构与地基土之间，其刚度大小及其在平面上的分布，对调整不均匀沉降、减少整体和局部挠曲至关重要。例如：多、高层建筑中，当采用条形基础不能满足上部结构对地基承载力和变形的要求，或当建筑物要求基础具有足够的刚度以调节不均匀沉降时，可采用筏型基础。筏型基础的平面尺寸，在地基土比较均匀的条件下，基底平面形心宜与上部结构竖向永久荷载的重心重合。当不重合时，在荷载效应准永久组合下，宜通过调整基底面积使偏心距符合要求。

   3.3 内力分析中，应尽可能考虑基础结构与上部结构和地基土的共同作用

   基础结构与上部结构和地基土三者之间的共同作用是客观存在的。当然，在实际工程设计中往往不可能都做到，特别是地基模型及其参数的选取，对共同作用的结果影响甚大；但在构造和配筋上反映对共同作用结果的考虑，是完全可能和必要的。例如：在同一大面积整体筏型基础上建有多幢高层和低层建筑时，筒体下筏板厚度和配筋宜按上部结构、基础与地基土的共同作用的基础变形和基底反力计算确定。带裙房的高层建筑下的大面积整体筏型基础，其主楼下筏板的整体挠度值不应大于 0.5‰，主楼与相邻的裙房柱的差异沉降不应大于1‰，裙房柱间的差异沉降不应大于 2‰。

4. 结语

   综上所述，高层建筑的上部结构，基础及地基组成了一个共同作用的体系，在高层建筑基础设计中，要有效利用上部结构刚度，充分考虑地基条件对基础受力的影响，合理选择基础形式，运用共同作用的理论设计地基和基础，达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。

参考文献：

[1]穆保岗,施明征,龚维明,蒋永生;桩基逆作法在高层建筑中的应用[J];东南大学学报(自然科学版);2000年01期

篇6

关键词：岩溶、 复合地基、筏板基础、基础优化

一、工程总概况

某住宅小区是由8 栋住宅楼组合而成，塔楼部分拟建地上33 层，地下2 层，裙楼部分地下2 层，地上无建筑，为带局部转换的剪力墙结构，如图1 所示。本文先从先行施工的C5~C8 的部分基础介绍其优化过程。

图1 塔楼平面分布示意图

本小区工程原设计基础形式是冲孔灌注桩，因为要考虑到地下桩端的持力层为溶洞底面之下的微风化泥岩又或者是灰岩，因此从中加大原主桩的承受力。从工程的地质报告可以看出C5、C8 栋场地地质情况呈良好状况，而C6、C7栋的地质情况则较为复杂，地下溶洞发育较为宽广，加上底板以下的土层分布有两层砂层以及局部土洞，关于地下溶岩的目前发展情况，地质报告不详，因此需要在工程桩施工中加大力度，已经完成大约130 根，在这一130根桩中大部分位于C5 和C8 塔楼的范围内。而在C6、C7 塔楼范围内桩的施工过程当中，由于地下溶岩的发育较好，在打桩过程中时常发生塌孔状况，给施工进度受到阻滞。下文根据综上所述的施工现场的情况，因而决定对C5~C8 的基础方案进行优化。

二、分析工程地质条件

根据地质的岩土勘察及超前钻探报告中可以看出，该工程的场地地质是属于冲积阶地，地面相坦。而在实际的场地上第四系覆盖层中包括有人工填土、冲积淤泥质土、砂层、粉质粘土及残积土，下伏白垩系和三叠系沉积岩所形成的。

而场地地下水主要为冲积区内第四系孔隙潜水以及深部基岩裂隙、岩溶水。在勘探过程中水位掩深在1.9~2.3m之间。场地内砂层、岩溶发育，地下水丰富况与江水系存在强烈的水力联系，水文地质条件较为复杂。

场地岩溶类别呈现有2 种：①第四系覆盖灰岩的浅覆盖岩溶，呈东、西条带状，形成南北走向，在东条带上有C6、C7栋建筑；②灰岩上覆泥岩及第四系盖层的埋藏型岩溶。根据前期勘探资料可以看出，后者发展的态势相对比较弱，前者的发展态势则较为强烈。岩溶成长的特征有：灰岩（浅覆盖岩溶区）岩面起伏波动剧烈，溶沟（槽）极为发育；在钻孔时遇到岩溶洞隙率达到75％；溶洞的竖向分叉而形成的多层洞穴甚至会涌动出4、5 层的洞穴，因为受到构造的控制，发生主导方向为南北向并相互联通，而在平面上又形成网状岩溶以及裂隙管道。岩溶洞穴顶板厚度不足3m 的达68.4%，这一数据说明溶洞顶板过薄是其发良不同层面的特征；洞穴充填率77.8%，但这一充填率是流塑状粉质粘土且不稳定，造成工程上难以取用，再加上地下丰富与江水系存在强烈的水力联系，所以溶洞受其江水的水位变化影响着。

三、实施基础优化方案

根据场地范围内的溶洞发展状况来看，综上所述进行考虑上部结构的承载情况和施工现场进度来分析，对C5~C8 基础建设进行优化，因此综合上述情况可以采用以下3 种打桩基础建设：

㈠采用冲孔灌注桩基础

以上已分析过，C5 及C8 塔楼范围内地下溶洞发育不良，而且从施工进度已反映出C8 塔楼冲孔桩已基本上完成，加上C5 塔楼的冲孔桩也已完成约30 根，从这一基础上证明了冲孔桩在C5 及C8两塔楼范围已实践了此操作是可行的，因此本次基础修改方案中的C5、C8 塔楼范围的工程桩是按原设计桩基础去操作的。

㈡采用筏板基础和复合地基

从勘探的报告显示C6、C7 塔楼范围由于岩溶发育较好，造成桩基施工强度加大，故而设计方案改为由筏板基础＋复合地基基础。筏板总长约64m、宽约40m。由于C5 与C6、C7 与C8 交接部位的建筑位置空隙限制，只能出挑约100mm。可这出挑长度不够造成局部应力集中现象，因而设计中只能通过加大板厚和提高此区域地基的承载力这一措施去改善。经过试算出，筏板基础厚度设计为1.8m，核心筒部位为2.2m，引发C5、C6 与C7、C8 交接部位为2.2m。转换柱下布置板下墩的厚为2.2m。因此以C6 栋核心筒为例来验算如下：

A、抗冲切验算：um=22.3m， 内筒最大荷载Nmax=36974kN，筏板最大荷载9.8578×105kN，筏板底面积2617.8m2，平均基底反力376.6kPa；冲切锥体底面积51.73m2，冲切力Fl=17495kN。F1/ umh0＝454.8＜0.7 hpft /=808.3，验算符合所需。

B、抗剪验算：筒外h0处边长29.2m，面积51.73m2，剪力Vs=599.13kN m＜0.7 hp ftbwh0=1569，符合要求。其余结果显示，柱及剪力墙下筏板的冲切都符合要求，而筏板的配筋也在预算的合理范畴内。

从以上计算结果显示，筏板基底反力约400kPa，核心筒及C6、C7 交接位置基底反力约500kPa， C5 与C6、C7 与C8 交接部位基底反力约500kPa，故上述各部位设计要求筏板下地基经处理后承载力特征值分别为500，550，600kPa，转换柱下板跨要求为450kPa。筏板计算模型变形模量按30MPa 考虑，计算结果显示筏板上柱与剪力墙之间的不均匀沉降最大值小于0.0025 倍柱距，达到其基础设计方案要求。地基采用CFG 桩复合地基形式，桩径400，桩身为C25 素混凝土，根据地基承载力学来说，采用正方形或三角形布桩，分摊平衡力，桩距为1m，桩底进入强风化岩2～3m 或坐落于中微风化岩面。单桩承载力特征值根据地基承载力要求设计为320～410kN， 施工完成后为410～560kPa，这一系列数据显示，也考虑到地基深度从而去修正，也满足了设计的要求。

㈢天然基础+抗拔锚杆

由于塔楼范围外只建2 层地下室，地面以上又没有附属的裙楼，该部分柱承载少，可改用采用开挖方式，然后做垫层，放大脚，做地梁，角柱的天然基础。持力层为粉质粘土层，承载力特征值要求为200kPa。此外由于上部负荷较少，存在上浮力，故在天然基础内加设抗拔锚杆，单锚抗拔力设计值220kN，锚杆为150，嵌固层为中风化以上岩层，入岩长度为3m。计算结果显示天然基础沉降约32mm，小于0.005 倍柱距，也满足了基础设计的规范要求。

四、进行沉降处理及溶土洞处理

㈠在多种基础之间结构分缝处理

由于C5～C8 范围采用了冲孔灌注桩、筏板、天然基础三种不同的基础形式，通过物理学的力学以及物体的运动和热胀冷缩的因素，所以在它们之间要通过设沉降缝或后浇带来调整其沉降的因素。具体做法如下：筏板基础与桩基之间设沉降缝，宽150mm，位于沉降缝处的地下室外墙设后浇带（后浇带1），待塔楼结构及隔墙砌筑完成15d 后可进行浇捣；筏板基础与天然基础之间设调节竖向沉降后浇带（后浇带3），待塔楼结构及隔墙砌筑完成15d 后进行浇捣；桩基与天然基础之间设调节沉降后浇带（后浇带2），待首层楼面结构完成15d 后进行浇捣。底板分缝如图2 所示。

图2 C5～C8 底板分缝布置图

由于底板设沉降缝及沉降后浇带，负1 层及首层结构也需要在相应部位设置沉降后浇带，除对应底板设沉降缝的部位改为设沉降后浇带外，其余对应部位均按底板相应位置设沉降后浇带。

㈡对于土洞溶洞处理

第一：源于此场地内覆盖砂层存在着大量的土洞，为保证CFG 桩成桩的质量，设计要在桩基施工前后进行对土洞的妥善处理。处理如下：施工前采用瓜米石、中粗砂、水泥对土洞进行灌填，保证成桩质量；施工后采用单管旋喷桩对已灌填土洞进行加固， 防止水位变化时使土洞性态也发生变化从而破坏其桩的承载力。

第二：由于场地内溶洞部分顶板较薄，防止复合地基在使用时会发生整体坍塌的问题，采用注浆方法对溶洞顶板厚度小于3m 的溶洞进行加固处理。根据现场注浆孔揭示的溶洞填充情况确定灌注材料和注浆次数。空隙、裂隙不良的地段，可采用填充，先灌注水泥砂浆，重复采用水泥浆二次注浆对其加固；对于不可充填或水泥砂浆不能注满的溶洞，先灌注中粗砂或碎石对溶蚀腔体进行充填，再灌注水泥砂浆，反复进行水泥浆三次注浆的加固。

此外，施工过程中应反复对基础沉降的观测，加强对CFG 桩和溶洞、土洞处理的检测，确保工程的质量。

五、方案的总结

综观上述，根据场地实际情况，此设计方案采用了冲孔灌注桩基础、筏板基础+CFG桩复合地基、天然基础。这三种基础是在原基础设计方案上进行优化，并采取物体的特征结合结构分缝的措施处理不同基础沉降的问题，做好沉降观测工作，确保建筑质量的安全。在复合地基设计中考虑到对土洞、溶洞的处理以保证CFG桩复合地基的安全可靠性。经过专家审核，此设计方案可行，这设计方案也符合生产安全、科学实践、经济合理的原则。

参考文献

［1］ JGJ 79-2002 建筑地基处理技术规范［S］

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关键词：高层建筑 裙房 基础设计 沉降差

中图分类号：TU 375 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-00-01

随着建筑功能的日益多样化、复杂化，高层住宅楼、商住楼、写字楼、饭店等主楼经常在相邻侧边设有多层或低层裙房，其主楼地下室与裙房地下室连成一体，用做车库、机电设备用房或人防。有的主楼旁没有裙房，但是有地下车库与主楼地下室连成整体，也可以认为是带裙房高层建筑的特殊形式。

带裙房的高层建筑在主楼和裙楼之间存在着非常显著的荷载差异，容易使基础产生过大的差异沉降，从而对主体结构产生不利影响。在带裙房高层建筑基础设计中，不均匀沉降问题是需要认真解决的重点之一，本文就此方面进行一些讨论。

1 沉降的产生因素

地基沉降量是指地基土在上部荷载作用下达到压缩稳定时地基表面的沉降量。地基沉降大小与地基的底部大小有着直接关系。一般，建筑物的层数越高，自重就会越大，作用在基础底面上的接触压力就越大，地基的竖向变形即沉降量值也就越大。土体压缩主要是由于土中孔隙体积的减小，也就是孔隙中一部分水和空气被挤出， 同时土颗粒重新排列，靠拢挤紧。不同土的压缩性也有很大不同，其主要影响因素包括：环境因素（如应力历史、应力路线、温度等）和土的本身性状（如土粒粒度、成分和结构、有机质、孔

隙水）。

2 沉降差相关的基础设计方法

（1）主楼与裙房之间设沉降缝。高层建筑设计的早期阶段，由于对带裙房高层建筑沉降解决受设计理论、实际经验、观测数据等因素的影响，为稳妥起见，要解决两者间的沉降不均问题，主楼与裙楼之间大多采用设置沉降缝的方法。采用双柱、双墙等措施将结构完全断开，让沉降不同的两个结构单元自由运动，也就是所谓“放”的办法。为了解决高层主楼的侧限问题，要在沉降缝之间填塞密实的粗砂等材料；在主楼与裙楼之间的所有地下部分连接处设置止水带，可以解决防水问题，这些止水带虽然有一些变形的性能，但毕竟是有限的，过大的沉降，将会使防水失效；为了尽量避免沉降较大的主楼对用沉降缝另一侧的裙楼基础产生过大的下拉力，裙楼基础最好要远离主楼，裙楼的上部结构往往要靠悬挑来解决，但这样，又限制了裙楼与主楼的基础。

（2）主楼与裙房采用整体基础。当基础座置于基岩、卵石层等坚硬地基，或采用桩基时，当建筑总沉降较小时，主楼与裙楼的差异不是很大，可以将主楼、裙房的基础做成整体，不设缝。常采用以下几种形式：a.通过桩基整体支撑在基岩或承载力较大的持力层上；b.同置于刚度很大的厚筏板基础上，以抵抗差异沉降引起的内力；c.当裙房仅有一、两跨时，也可将裙房放在悬挑基础上，悬挑基础长度有限。

（3）主楼与裙房基础的沉降差调平设计。采用轻质材料减少主楼自重或采用补偿式基础以减少主楼附加压力，是不均匀的沉降差控制到最小甚至忽略；主楼施工期间要自由沉降，则在主楼与裙房之间应设后浇带，要想使后期的不均匀沉降很小，就要待主楼结构施工完毕后再浇混凝上。而这种方案在实践中通常有以下几种做法。

①筏基与独立柱基的调平设计。当主楼有一定沉降，希望裙房基础产生尽可能大的协同沉降，以利于减少沉降差。这时裙房设置柱下独立基础，独立柱基的承载力按深宽修正后采用，以增大其基底附加压力。当设置防水板时，防水板下设软垫层消除板下应力。这是目前新疆地区采用较多的联合设计方式。 ②筏基与柱下条基的调平设计。主楼有多层地下室，采用补偿式筏基，基底附加压应力小，沉降不大。这时，裙房采用柱下条形基础，以产生相对应的沉降，从而基本消除主、裙房之间的沉降差，两者的基础和上部结构则连成整体。③桩筏基础与独立柱基或筏基的调平设计。当主楼总高很高或地基土条件决定要采取桩箱或桩筏基础时，按沉降差尽可能小的要求，决定裙房采用独立基础、基础梁或筏基。而这些，都应由沉降分析来和地质条件综合确定，处理妥当，可保持楼群的整体性。 如果裙房设有地下室，基底附加压力甚小，甚至为负值，而天然地基的压缩性不大，可采用柱下独立基础，应指出的是，即便基底附加压力为负值，独立柱基的沉降虽然数值很小，但不能不考虑。当天然地基压缩性较大，还可改用筏基。压缩性不是很小时，可采用条形基础。④筏基与筏基的联合设计当地基差异沉降不大、土条件较好，或者功能上有特殊要求时，则主楼与裙房有可能同时采用箱基或筏基。问题的关键在于，在保证防水要求的前提下尽可能提高连接处的柔性，且先施工主楼。

（4）设置后浇带。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中规定，当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置用于控制沉降差的后浇带。一般来说，后浇带有两个作用：消除施工期间主楼、裙房间的不均匀沉降；释放混凝土硬化过程中的收缩应力，起施工后浇缝的作用。要起到减少沉降差的作用，控制后浇时间至关重要。理论上，后浇封闭时间越晚越好，但是从施工工期的角度考虑，不希望推后的时间过长。可以根据沉降实测值和计算确定的后期沉降差是否满足要求，从而来确定具体的时间间隔。

3 减少沉降差的技术措施

在设计中有必要采取一定的技术措施减少主楼部分的沉降，同时防止裙房部分沉降量过小。

（1）减少主楼部分沉降的主要措施有：a.采用压缩模量较高、中密以上的砂类土或碎石土作为基础持力层，无软弱下卧层；b.适当扩大基础底面积，减小基底压应力；c.当主楼层数较多或地基土压缩模量不高时，采用柱基、人工处理地基等方案。

（2）防止裙房沉降量过小的主要措施有：a.柱下基础尽可能地减小基底面积，优先考虑独立基础和条形基础；b.尽量提高地基承载力设计值，当地勘报告给出的地基承载力有浮动范围时取大值，承载力进行深、宽修正，这样做的最终目的是提高基底压应力，从而加大沉降；c.可以通过差别主楼、裙房地下室层数等方式减小裙房基础埋置深度，控制裙房地基土压缩性高于主楼，同时地基补偿少于主楼。

4 结语

高层建筑主楼和裙楼之间不设置沉降缝的整体设计是一种趋势，在设计中应该通过经严谨的基础选型、沉降差异计算和合理减小沉降差的技术措施，才能既保证结构主体的安全和正常使用，又达到经济合理、便于施工的目的。

参考文献

[1] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

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关键词：房屋建筑；建筑结构；结构设计；基础设计

中图分类号： TU8 文献标识码： A

一．房屋建筑基础设计概述

在进行房屋建筑的基础设计时，需要考虑的因素较多，其基础的面积、承载力、内力及配筋等的确定，需要进行相应的计算才能取得准确的数据，所以在计算过程中需要结合工程地质勘察报告、上部结构类型、需要承受的工作荷载效应、施工技术水平及材料等多个方面的因素，只有进行周全的考虑，才能确保基础设计时各项计算的准确性，确保基础的安全和稳定。

目前在我国房屋建筑基础工程施工中，通常都会采用深桩基础来进行施工，利用桩基础进行施工，不仅施工较为简单，而且桩基础受力较为合理，可以使深部土层的承载能力充分的发挥出来。同时桩基础与现代施工技术和材料实现了完美的结合，这有效的提高了桩基础施工技术的水平，使其在基础工程中发挥着更好的性能。

在实际工程施工中，由于不同的结构物对施工要求会有所不同，同时施工过程中地质条件和施工方法也会有所不同，所以会利用不同的桩和桩基础来进行施工。目前在基础施工中通常会采用端承桩和摩擦桩，由于端承桩其桩底处于岩层和硬土层中，土层具有较好的非压缩性，这样就有效的避免了桩发生沉积，桩具有良好的承载力。而摩擦桩主要是依靠桩侧摩擦阻力来承担竖向荷载，而且桩底土层也会对竖向荷载具有一定的支承力，但由于底部支承的土层具有可压缩性，所以桩基的沉降量还是会较大的。

在房屋建筑基础施工时利用桩基础进行施工时，其受力方式有独自受力和桩同受力两种情况，其目的都是为了将上部结构的荷载传递给地基。在基础施工时，如果利用天然地基，则无法对建筑物不同部位下的土层厚度进行有效的控制，所以土层薄、厚及缺失情况都会存在，这样在建筑物上部结构荷载下不可避免的会导致沉降的发生，但利用桩基础作为基础工程承载时，其承载力则会传递给下层的硬土层或是岩石层，能够更好的实现对建筑物沉降量实现控制。

二.房屋建筑结构设计中的基础设计

1.房屋建筑结构基础类型的选择

房屋建筑基础的选型应根据上部结构、工程地质、抗震设防要求、施工条件、周围建筑物和环境条件等因素综合考虑确定，应选用整体性好、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。

建筑物选择什么类型的基础形式，与地基土的类别和图层的具体分布情况有紧密的联系。在进行工程设计的过程中，经常会遇到一些地质情况，比如地下室底板下的土层为全风化岩层、风化残积土层、中风化软岩或强风化岩层，所以，有可能会采用天然基础。目前，高层建筑的地下空间普遍用作地下停车场，建筑结构中不允许设置太多的内墙，这就限制了箱型基础的使用。筏板基础不但能够充分发挥地基的承载能力，避免出现不均匀沉降，还能满足地下空间的使用要求，所以筏板基础成为当前最理想的基础形式。筏板基础主要有平板式筏板基础和梁板式筏板基础两种构造型式，而平板式筏板基础由于施工较为简单，被广泛应用在高层建筑中。在进行基础设计时，必须满足以下要求：①基础所承受的荷重必须小于地基允许的承载力，以保证工程的安全；②要对基础的总沉降量和差异沉降量进行控制，将其控制在一定的限值内，避免上部结构出现损坏；③在新建房屋时，要分析对自身和周围房屋的影响，及时采取相应的保护措施。④以安全为前提，考虑建筑的经济效果。此外，要想建筑工期短、费用低，就不能够仅考虑基础，还要充分考虑建筑物的监造和运行。在明确基础形式时，必须全面考虑、分析地基、基础、上部结构的强度和施工的顺序，对在施工和使用的过程中可能会出现的基础沉降和差异沉降作出准确的估计。设计天然地基上的平板式筏板基础，除了要满足上述条件外，还要在上部建筑荷载组合之下的总体轴力和弯矩等作用下，使基底所要承受的最大压应力绝对不超过地基承载力。此类型的筏板基础大多数是补偿形式的基础，只要保证持力层有足够承载能力，且没有软弱的下卧层，在建筑面积强度中心能够与基础形心相重合、接近的，都可以选择平板式筏板基础。在高层建筑中，经常选择人工挖孔桩和管桩基础作为基础结构形式的桩基础。人工挖孔桩在打入埋有孔隙水且主要成分为粉土的素填土层中，容易产生流土、流砂现象，施工难度较大，所以不建议使用。中风化泥质粉砂岩层可以作为静压预制管桩的持力层，桩长为20 m左右。

2.基础设计中应考虑的主要因素

房屋建筑的基础设计是建筑结构设计的重要内容，基础设计是保证建筑物的正常使用和安全的重要因素。因此，基础设计时必须做到以下五个方面的要求。（1）基底附加压力不超过地基承载力或桩基承载力；（2）基础总沉降量和差异沉降量控制在允许限值以内；（3）适当考虑桩基的运用；（4）预先估计到基础在施工过程中对毗邻房屋可能造成的影响；（5）应当考虑综合经济效果，不仅考虑基础本身的用料和造价，还应考虑使用、施工条件和施工工期等因素对经济效果的影响。

3.充分考虑环境温度对建筑结构的影响

在建筑结构设计上，应该考虑环境温度对建筑混凝土基础的影响。在建筑结构中经常出现混凝土基础裂缝有很大一部分是由于受到外界气温的影响而产生的，比如发生暴雨侵袭、保温层失效、气温骤降等，都可能造成建筑环境温度下降，从而导致混凝土表面与环境产生温差，由于温差骤然形成，温度应力时间较短，容易造成表面裂缝。因此，在建筑结构设计过程中，要严格按照设计标准设置伸缩缝，不能为了设计上的简便和施工的便利用后浇带代替伸缩缝，设计的过程中要详细计算环境温度对建筑结构的实际影响，在此基础上确定伸缩缝的宽度，保证能够达到环境温度影响的范围内。要选择合适的伸缩缝设施安装方案和合适的填充材料，这些需要在设计方案中体现出来。同时加强对于顶层屋面的保温隔热措施，对于受温度影响较大的部位来配置直径小一点的温度筋。

4.建筑结构基础设计优化建议分析

面对土木工程建筑结构基础设计工作中存在的诸多问题，进行建筑结构基础设计的优化已经成为建筑工程设计者的必要工作。下面，我们就来对建筑结构基础设计的优化建议进行分析：

（1）关注结构平面图的设计工作

在土木工程建筑结构基础的设计工作中，要绘制建筑的结构平图，要对建筑所处环境的抗震设防烈度进行分析。如果其度数为6，就可以按照土木工程行业的抗震相关标准，在满足抗震措施的情况之下，进行建筑结构的建模。在设计中，最好不要利用建筑结构软件进行建模工作，特别是在砌体结构的建造过程中，最好进行直接设计，不能单纯地依靠结构软件。在设计结构平面图时，要从建筑物的整体出发。如果建筑物所处地方的抗震防烈度在6之上，就有必要借助结构软件进行平面图的设计工作，提高工作的准确度。

（2）关注屋顶结构图的设计工作

在进行房屋建筑屋坡面板设计时，为了能够便于施工，可以利用坡面示意图的形式和大样详图相结合的方法来显现设计方案。基础设计过程中，设计人员要具有较强的空间感，对建筑整体结构要熟悉。设计时要从建筑整体角度出发，对建筑结构大局进行综合考量，要关注建筑基础设计的细节之处。

三．结束语

基础设计是房屋建筑结构设计的重要内容，在设计过程中，要掌握设计要点，切实提高设计质量，通过采用合理设计方法和策略，促进建筑整体质量的提升。

参考文献：

[1]廖阔.探析房屋建筑结构基础设计[J].中国新技术新产品,2013,(7):175-175,176.

[2]徐巍.探析房屋建筑结构基础设计[J].城市建设理论研究（电子版） ,2014,(2).

[3]张洪福.略论房屋建筑结构基础设计[J].科技研究,2014,(16):66-66.

篇9

关键词：房屋建筑结构： 基础设计： 常见的问题

中图分类号：TU8文献标识码： A

引言

随着我国建筑业的蓬勃发展，高层建筑越来越多，对于基础部分的安全性、稳定性的要求越来越高，基础设计是房屋建筑结构设计中的关键，近几年我国地震灾害频发，给国家和人民造成严重伤害，由此，如何提高房屋建筑基础部分的整体性性能是当前房屋建设中重点研究问题，基础设计的重要性还表现在基础工程在建筑工程总造价中占有较大的比重只有选择合理的基础形式及计算方法，才能够保证建筑结构安全并且降低工程造价。

一、房屋建筑结构设计的的重要性以及遵循的设计原则

建筑房屋结构主要指两方面：一是房屋的建筑结构。二是房屋的户型结构，而房屋建筑结构的根本点是为了保证工程建筑物结构的安全性、稳定性，在其发挥正常的使用功能的同时保证它的使用寿命。设计人员在结构设计的时候应本着整体的概念，事先要与业主进行良好的沟通，即不违背现代的建筑安全、审美的要求，又能满足个体的生活需求，把两者进行有机的结合真正达到美观、舒适。其次，设计人员在进行基础设计的过程中，除把建筑工程的地基、基础、以及一些上部结构的构件（例如梁、板、柱、楼梯等）作为重点外，还应通过各种渠道收集地质和气象数据资料，了解当地的地质构造、地震灾害和气候环境情况，在这些资料的基础上进行基础设计，这样能够最大程度地减少不良因素的影响。高层建筑基础选型是整个结构设计中的一个重要组成部分, 直接关系到工程造价、施工难度和工期, 因此应认真研究场地岩土性质和上部结构特点, 通过综合技术经济比较确定.高层建筑的基础选型应因地制宜, 除基础应满足现行规范允许的沉降量和沉降差的限值外, 整体结构应符合规范对强度、刚度和延性的要求, 选用桩基或筏基都不是绝对的, 而安全可靠、经济合理才是基础选型的标准。

二、基础设计（基础选型）的基本条件

1、了解场地地基状况（各层土层和岩层的厚度及埋深，承载能力等）――由工程地质勘察报告资料提供；

2、场地地下水状况（埋深，丰寡程度，水质等）――区分施工期间及房屋正常使用之后的不同情况；

3、上部结构墙柱轴力大小――由上部结构整体计算结果提供；

4、地下室层数及总埋深――涉及基础持力层深度，基坑支护结构设计和现场基础施工顺序；

5、施工条件――场地周边房屋、道路、市政管道的影响，城市对噪音和污染的限制。

三、基础设计的几种常见基础设计形式：

1、独立基础

统称为扩展基础。扩展基础的作用是把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。根据柱荷载偏心距大小，基础断面可为方形或矩形，当柱矩较大时，常为独立基础。这样较为经济。为了增强基础整体性，也可采用拉梁适当拉结，以增强适应地基变形和抗振能力，多层建筑上部结构为框架体系时，如地基承载力较高，地基变形较小，荷载及柱网分布较均用，宜选独立基础，不宜过大，可通过计算确定。一般多层民用建筑中的内柱，多数可考虑采用独立基础，而不用条形基础，在满足承载力及变形要求下，经济效果是较好的。

2、筏板基础

筏板基础主要有平板式筏板基础和梁板式筏板基础.

当地基承载力较低，且地基土质不均匀，而上部结构荷载却很大，采用十字交叉基础，有的基础之间的空隙所剩无几，有的基础底面积重叠，已不能提供足够的基础底面积时，这时可采用筏板基础。对于有地下室的结构，它本身不要求防水或防潮，筏板基础，可直接当地下室的底板做。当荷载不太大时，常采用平板式筏板；当荷载较大时，可采用梁板式筏板。由于筏板基础的整体刚度较大，故能将各柱或墙体的不均匀沉降调整得较为均匀。高层建筑地下室通常作为地下停车库，建筑上不允许设置过多的内墙，筏板基础既能充分发挥地基承载力，调整不均匀沉降，又能满足停车库的空间使用要求，因而就成为较理想的基础型式。平板式筏板基础由于施工简单，在高层建筑中得到广泛的应用，若采用梁板式筏基时，基础梁截面大必然增加基础的埋置深度，当水位较高时还要增加降水的费用。次外，梁板式筏基的混凝土需分层角柱，梁支模又费工时，必然加大工期，综合经济效益比平板式筏基要差，因此，在满足承载力和沉降等相关要求时，宜优先采用平板式筏基。

。

3、桩基础

桩基础具有承载力高、沉降量小的特点。一般建筑物应尽量采用浅基础，若地基变形和强度方面都无法满足要求时，则可采用此种形式的深基础。下列情况可考虑采用桩基础：建筑物上部结构荷载较大，而地基上部软弱，下部有可作为桩端持力层的坚实土层时：天然地基上的浅基础沉降量过大，即使进行地基处理也不能满足建筑物要求时；对较为重要的建筑物，虽然地基承载力尚好，但由于对控制沉降有较高要求，不允许有过大沉降，也可考虑采用；对土层不很厚，土质又较差，如做条形基础，土方量较大，可考虑采用钻孔，灌注短桩。

四、基础设计中需要注意的一些问题

1、地基承载力特征值:估算值要注意与地质报告比较，设计中注意地基承载力特征值一般都需要修正

2、地基基础设计等级为甲级、乙级的建筑物应按《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2011 . 3.0.2条进行地基变形设计。、

3、对建筑物的桩基应进行沉降验算（强条）：

1）地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基。

2）体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基。

3）摩擦型桩基。

桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值，并应符合《建筑地基基础设计规范》（GB50007―2011）表5.3.4的规定。

4、地基承载力应为特征值。地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定：（《建筑地基基础设计规范》（GB50007―2011）第3.0.4条）

1）按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限其对应荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。

2）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。

3）计算挡土墙土压力、基础或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0.

4）在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应和相应的基地反力，应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数、

5.对建筑在施工期间及使用期间的变形观测要求，设计人普遍不够重视。变形观测工程范围根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007―2011）第10.2.9条（强条），下列建筑物应在施工期间及使用期间进行变形观测。a.地基基础设计等级为甲级的建筑物；b.复合地基或软弱地基上的设计等级为乙级的建筑物；c.加层、扩建建筑物；d.受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物；e.需要积累建筑经验或进行设计反分析的工程。观测的方法和要求，要符合国家行业标准《建筑变形测量规程》JGJ8-2007的规定

6.地下室外墙与底板连接构造不合理；外墙钢筋的搭接不符合《混凝土结构设计规范》（GB50010―2010）根据纵向钢筋搭接接头面积百分率修正搭接长度的要求。，地下室外墙与底板连接构造可参考构造手册和相关的国标图集。具体情况应具体分析（比如底板较厚的情形）。

结束语

总之，在实际工作中，只有选择合理的基础设计形式，做好每一个细节的设计，尽可能地提高房屋建筑的功能，才能保证建筑质量，降低建筑成本。随着我国经济的进一步发展，现今的建筑结构基础设计远远不能满足时代的要求，还需要广大实践者和理论家进行不断探索，从根本上确保设计质量，进而确保房屋建筑工程质量。

参考文献

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关键词：建筑；场地设计；建筑功能

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.101

0 前言

在建筑工程行业中，场地布置设计起着关键性的作用，对每一项工作都有重要的意义对工序性工作的控制，同时关系到整个工程的质量。主要是在与业主进行施工前期交流时，业主对设计者的设计理念和设计效果是否满意起到很到的作用，常常取决于设计者对场地理论分析和场地综合性的布置、控制的能力如何。文章讲述了场地设计的概念、科学依据和理论知识，指出了场地分析是建筑设计中的不可缺少的一个组成部分，下文结合工程实例，对建筑场地设计进行了分析与探讨，望对以后建筑发展有所帮助。

1 场地设计的措施

场地的组成是比较系统化的，主要由新建建筑物、交通设施、生活区、绿化景园设施以及工程设施等。为了达到建设的预定效果，场地设计需要对新建筑、生活区等进行系统合理的安排与设计，针对每一项内容的特性进行不同设计。为了合理有效地开展场地设计，杜绝各种问题出现，就需要形成一个系统的设计理念，综合考虑各种因素，使场地利用达到最佳的效果，提高建筑场地使用功能。

1.1 与周边环境相互协调

在建筑场地设计中，自然环境与建筑场地是相辅相成的，自然环境对建筑场地进行制约，建筑场地又对自然环境起到改变作用。因此，建筑与环境的结合、自然与城市的融合、建筑对环境的尊重，已成为人们关注的重点内容。现阶段，建筑行业的发展，逐渐由个体向群体化、综合化、城市化发展。场地环境、区域环境乃至整体环境的平衡更应该成为建筑行业设计者与建设者所关注的重点问题。

1.2 强调内部空间布局的合理性

在建筑施工场地的布设中，新建建筑物与其既有建筑物以及周围自然环境需要相互协调、互相结合的。

1.3 遵循生态理念

20世纪60年代以后，建筑学慢慢把对建筑环境的设计放到了一个重要的位置，现代建筑设计逐渐打破建筑原有的设计理念和设计思想，而拓展创新成理念对建筑与环境整体的设计效果有着重要的作用和意义，文脉意识也渐渐成为了建筑界的普遍共识的要求，同时结合当地的文化历史特征所创作，已经成为建筑师们所关注，并在设计中进行不同角度的探索和尝试。

2 实例分析

一学校在改造过程中，属于拆迁建工程，场地周边有两条现有城市道路，标高258.5与258.8之间，历史文保建筑的基础高度（258.9-259.5）间，我们场地内标高设计为258.75米，将室内+0.000标高定为258.95米，根据城市用地竖向规划规范 CJJ83-99（城的规划高程应比周边道路的最低路段高程高出0.2 m以上），是不违反设计规范的，但是，忽略了历史保护建筑及原有场地标高相互结合，直到地下板施工完成以后，才发现新建项目场地平整到室外设计标高相比，与周边几栋历史保护建筑的基础对比，原有的建筑基础完全暴漏在外面，历史保护建筑安全性受到了严重的威胁，因为地下板施工已经完成而且相应的主体施工也已经接近完工，这样已经无法对已完成的的工程进行大面积的改动，经专家的反复比较讨论，采用

（1）局部地段尽可能抬高标高

（2）地下室顶板加筋

（3）历史保护建筑周围做支撑加以围护。

建筑工程防护加固一项复杂的工程，同时又会增加投资成本，并且会使得工期延迟，但还是到不到预期的使用效果，如果我们在初步的设计阶段开始就将场地竖向设计进行详细考虑认真的加以设计，则这样的问题就会得到相应的避免。从而就会减少了许多不必要的经济损失和工期的延误。

3 场地竖向设计

建筑施工场地的合理设计时一个工程关键性工作，会影响到整个工程的层次关系和平面效果，它与规划设计、总平面布置有着密不可分的关系。合理的施工场地的竖向设计首先要有的详细的地区勘察资料相应的调查资料与设计依据，以及合理研究报告，上面的工程在竖向设计方面下的功夫不够完整和充分，其主要特点，就是对场地基础资料、当地的地质资料及周围环境没有充分的考虑或者没有全面的了解资料，竖向设计应取得的基础资料主要有：

3.1 场地道路布置

施工场地的平面图设计、以及周围的临时设施布置应该充分考虑横断面图、平曲线、超高等设计相关规范参数的要求，合理有效的进行结合，同时与建筑场地周围环境及外部道路坐标的定位图、纵横断面图的控制点标高、纵坡度、坡长相互参考相互结合。

3.2 场地排水及防洪设计

如果在施工场地的地区内调查当地的降雨比较大的时候，设计时需要考虑建筑场地地面雨水的排放为题和排放沟槽的流量问题，将场地表面水流排入排水沟河道、城市雨水管网中，在这些排水系统中要综合考虑接入点位置、容量及走向，同时要了解沟渠河道的排水量及水位变化规律等情况，在不满足流水量的要求时，还要进行重新的布设排水沟，调查确定雨水流向场地的径流面积；了解排水与周围村民农作物的灌溉的相互关系情况。必须了解和调查清楚当地的水流去向的土壤土质等资料，确保地面的植被以及结构不受水流的影响。从而全方位的保证保证地貌不受到大范围的影响。

4 结语

在实例分析中，建筑设计师通过对场地现状的分析，用创新的思想对建筑场地进行设计，以满足新建筑的功能要求，用创新的设计精神对建筑场地进行设计布置。这样可以保护建筑场地的自然环境，系统合理的对社会环境及人为环境协调设计，使土地能够得到合理的利用，提高土地的利用率，让土地利用达到最佳的状态。

参考文献：