高层建筑地基基础概念设计的思考
殷德煜 武汉炼化工程设计有限责任公司 湖北武汉 430070
【文章摘要】
本文概述了高层建筑地基基础的相关内容，谈及了地基基础概念设计的一般性原则与出现的问题。
【关键词】
高层建筑；地基基础
0 前言
随着对建筑需求的增加，高层建筑逐渐成为城市建设的主要发展方向，这是由于高层建筑可以缓解城市用地紧张的现状，减轻城市人口压力。但是高层建筑又具有自身高度大与体积大，层数较多，重量大等特点，使承受的荷载力所导致的倾斜力矩也会成倍的呈增长的势头，尤其是最近几年内建设的很多高层建筑需要设置单层或者多层地下室、地下商城、地下车库等，使建筑过程中施工难度逐渐加大，特别是尤地基基础设计方面。深入研究高层建筑地基基础概念设计，能够更好地指导高层建筑地基基础施工，进而保证高层建筑的稳固性。
1 地基基础设计的重要性
建筑物的设计中最先考虑的就是地基基础设计，地基基础也是建筑物建造中的首要阶段。同时因为建筑物的地基深埋于地下，受到复杂且变化无常的地质状况以及地下水状况的影响，使得地基基础设计的不确定性加大，增加了地基基础设计的难度。通过对相关数据进行调研统计分析可知，一般的地基基础及地下室的造价在整个土建造价中所占的比例在的5%~6% 区间内。但是对于选定建筑物的地基埋置较深且地质情况复杂，其需要特殊处理的状况时，其造价所占的比例会达到10% 以上。因此，对整个建筑物来说地基基础的造价是占有很大比重的一部分， 在对此部分进行设计时必须选择多个方案进行系统的比较，选择性价比最优的，所以，设计过程中通过对不同基础形式方案的比较，降低总体的造价从而产生较好的经济效益。
2 高层建筑地基基础设计的基本要求和主要依据
2.1 高层建筑地基基础设计的基本要求
相比与于普通的多层建筑设计，高层建筑在地基基础设计时需要考虑的影响因素是很多的，设计要求也是很复杂。在高层建筑地基基础设计使需要满足的基本要求有首先是建筑结构的抗震性与稳定性、地基的牢固性、地基竖向的承载力和横向抗滑移能力、注意地基土层压力变形范围和抗压能力，此外还有就是沉降指数等问题。所以，相关的设计人员设计地基基础时，既要考虑建筑外观要求，也要考虑地面条件和建筑结构要求，而且要在满足后者的基础上做好前者。随着现代模拟技术与勘测技术的不断成熟，为高层建筑设计提供了设计方案反复模拟、修改的便利条件和可靠的数据，从而大大的满足高层建筑最基本的安全性要求。
2.2 高层建筑地基基础设计的主要依据
高层建筑的地基基础设计在进行设计的进程中受到很多的因素影响。地基基础设计的基本依据是地面土质结构和地下的岩土成分等，其是外部的基本条件；限制依据是地下室层数和建筑的内部结构对地基的压迫程度；此外还有更高的设计依据是对于抗震等外部问题的的要求。
3 高层建筑地基基础设计应注意的问题以及建议
3.1 高层建筑地基基础设计应注意的问题
(1) 沉降缝的问题。因为地基不均匀沉降可能会引起建筑物各部分的破坏，所以一般会需要设置一道垂直缝，即沉降缝。由于建筑施工中所处的地基土的土质状况是各不相同的，而且建筑物相邻部分的荷载、高度和结构形式差别较大，所以经常会出现由于各部分不均匀的沉降而导致开裂或错动的问题发生。为解决这个类问题，通常在差异处设置垂直缝隙。但是，在实际工程效果中，沉降缝并不适用于高层建筑。这是因为其不利于高层建筑的安全性与稳定性，并且高层中沉降缝对于设备、安装以及后期使用都会带来不便，所以在高层建筑中，尽量不留沉降缝。而针对这种问题采取的方法是用不同的基础类型或采用不同的地基处理方式来协调不同地地基条件引起的沉降差异。
(2) 地基土与结构的问题。把高层建筑、基础和地基三者看成一个整体，并要满足三者在接触部位的变形协调条件，这就是高层建筑与地基基础的共同作用。
(3) 地下室底板受力问题。现代高层建筑一般都会通设置地下室。而地下室底板受力问题在高层建筑地基基础设计时是必须要进行考虑的问题，许多工程设计人员在地下室底板计算中，只片面的考虑到底板的水浮力和活荷载。但是根据研究表明，以侧阻承受荷载为主的桩，由于实际情况下土与底板底部常有接触的情况，使得底板承受荷载最大可达上部的24- 30%，所以这部分荷载也是底板计算时必须考虑。
3.2 常见的地基基础处理方法
高层建筑基础设计是建筑整体设计的最为重要的一部分，在进行这部分的设计工作时，相关的工程项目设计人员必须从建筑整体来进行考虑。在建筑工程中有几种常见的地基基础加固处理方法，要对常规的方法进行了解。
在对土地进行改良的时候，经常利用的方法就是利用换填技术对地基进行加固。换填法就是把不好的地基土壤的一定深度的表层土壤进行挖除，挖除产生的空间用具有很好的压密性质的土壤来压实，从而将具有不好土壤地基特性的地段变成具有好土壤地基的地段，形成良好的密质层，提高了此地段的抗变形和稳定能力 ，最终改变了这块地基的承载力性质。
地基的加筋法应用最广的范围是在土木建筑之中。在加筋法中最常用的是土木合成材料法，这种方法的使用的物料就是一种比较新的岩土工程材料，利用它可以生产出各种我们需要的用品，从而在相应土壤全方面都起到强有力的保护作用。
碾压和夯实是一种软土处理技术，通过碾压夯实这种技术可以对地基中的松软土质产生极大的冲击力，提高其基础强度，进一步提高基础土质承载力。这种方式能最大化地降低高层建筑物在竣工后地基产生的沉降量。
固结是指将土壤中的水分排除干净之后形成的一种凝固形态。通常情况下，土层由于土壤的液化性质往往含有一定的水分，影响了土层的承载强度，所以可以通过排水的方式来排除土层中的水分， 使土壤固结，这是一种降低沉降，提升土层承载力的方法。“固结法”是一种操作简单的地基基础处理技术，并且经济适用， 被广泛的运用于高层建筑施工中。
4 结束语
高层建筑地基基础概念设计是一项复杂的系统工程，建筑设计人员在进行高层建筑地基基础概念设计时，必须要严格的遵守高层建筑地基基础设计的基本要求和主要依据来进行。同时在工作过程中要不断地进行创新与总结经验，对设计中的影响因素进行全方位的考虑，这不仅因为地基基础工程所占造价比重较大，还由于地基基础工程质量直接对整个建筑工程项目的质量产生重大的影响，进而直接决定着整个项目工程的投资效益。
【参考文献】
[1] 刘金砺. 高层建筑地基基础概念设计的思考[J]. 土木工程学报， 2011,(1): 20- 25.
探索研究
Exploration and research
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质量管理
