浅议高层建筑地基基础概念设计

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1、浅议高层建筑地基基础概念设计　　【摘要】高层建筑基础作为高层建筑结构设计的一个非常重要和非常关键的部分，在进行地基基础设计时除了考虑本身的强度和刚度外，还应考虑上部结构体系、使用环境、地理环境条件（地基土质、风、地震等）、施工条件及周边环境等因素综合考虑，才能设计出既安全又经济的基础形式。【关键词】结构设计；高层建筑；基础设计；概念设计【中图分类号】TU753【文献标识码】C【文章编号】1727-5123（2013）02-064-029概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，根据整体结构体系与分体系之间的力学

2、关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体角度来确定建筑结构总体布置和抗震细部措施的宏观控制。它要求在设计过程中始终贯穿和应用结构概念，是一种定性而非定量的分析，是整体宏观控制和细部构造措施，设计原理和工程实践经验相结合的设计思想。在方案设计阶段就运用概念设计的思想是非常必要和及时的，而且要将它贯穿应用于整个设计过程，才能为建筑结构的安全性、可靠性、适用性和经济性提供有力的保证。本文论述了概念设计在高层建筑基础设计中的应用。1筏型基础的设计理论随着城市的发展，高层建筑的地下室一般都被用作地下车库的使用空间。所以设计

3、人员往往倾向于采用筏型基础，而不愿意选择纵横内隔墙较多的箱型基础。筏型基础又可分为梁板式筏基和平板式筏基。计算筏板基础时，常用的方法有“倒楼盖”法、静定法（截面法）、弹性地基梁板方法和有限元分析方法。“倒楼盖”法和静定法都是一种简化计算方法。按“倒楼盖”法进行基础设计时，要求地基土比较均匀、筏板基础的刚度较大、上部结构刚度较大、柱轴力及柱距相差不大、荷载分布比较均匀；按静定法计算的要求与“倒楼盖”法大部分相同，只是静定法适用于上部结构刚度较小、柱轴力及柱距相差较大的情况。用上述两种方法计算的缺点是不能考虑基础的整体作用，也无法计算挠曲变形，“倒楼盖”法夸

4、大上部结构刚度的影响，静定法则完全忽略了上部结构刚度的影响。当不满足上述要求时应按弹性地基梁板计算。近年来，随着计算软件的进步，上部结构、基础和地基共同作用分析法在筏板基础内力计算中得到广泛运用，该分析法基础按弹性地基上板考虑，地基模型一般采用文克尔地基、弹性半空间地基和压缩层地基等地基模型，常用数值分析方法为有限元法、有限差分法等，其中有限元法较为常用。92桩筏复合基础的设计理论《建筑地基基础设计规范》第8.5.2条11款规定，桩基设计时，应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作。相关规范对桩筏复合基础的计算方法并未做出统一规定，采用的计算方法也不尽相

5、同，多根据当地情况和经验确定，大致有以下两种计算方法。2.1假定整个建筑物和重量全部由桩传到地基中去，而承台板只起连接桩顶和传递上部荷载的构造作用。在群桩布置中使桩的受力均匀，桩群形心与上部结构传给基础的荷载重心尽量重合。当群桩数量较多时，采用了“外密内疏”的内桩方法，即适当减少群桩中部的桩数而增加外围桩数。这种方法主要以桩受力为主，这种情况下，没有考虑承台板基础的支承力，将会增加桩的数量，造成浪费。92.2发挥桩土的共同承载作用，利用天然地基的承载力，采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担，使桩的数量及筏板厚度得以减少。建筑物的沉降一般分为

6、沉降量和沉降差。减沉设计是控制沉降而设置桩基的方法。也即是在设计时由基础的沉降控制值来确定桩数和桩长。减沉设计概念主要应用于软土地基上多层或小高层建筑的基础设计中，桩在基础中除承担部分荷载外主要起减少和控制沉降的作用，桩可视为减少沉降的措施，或作为减少沉降的构件来使用。同时，承台或筏板也能分担部分荷载，与按桩承担全部荷载设计的桩基相比，根据不同的容许沉降量要求，用桩量有可能减少，桩的长度也可能减短，因而可达到降低工程造价的效果。2.3减沉设计的内容。2.3.1桩长及桩身断面选择。选择桩长应尽可能穿过压缩性高的土层，桩端置于相对较好的持力层。在承台产生一定

7、沉降时桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力：选择桩身断面应使桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力二者匹配，以充分发挥桩身材料的承载能力。2.3.2承台埋深及其地面尺寸的初步确定。首先按外荷载，全部由承台承担时其极限承载力仍有一定安全储备的原则，先初步确定承台的埋深及其底面尺寸，然后确定减沉设计的用桩量，再验算承台的初步尺寸，并给予调整。2.3.3不同用桩数量时桩基沉降计算。根据初定的承台埋深及其底面尺寸，原定若干种不同的用桩数量方案，分别计算相应的沉降量，从而得到沉降s与桩数n的关系曲线图，减少沉降桩基础的桩距一般应大于6d，桩

8、的分布与建筑物竖向荷载相对应。2.4减沉设计的基本原则。92.4.1设计用桩数量