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摘要：高层建筑由于自身高度较大，层数较多，其竖向荷载十分大，这也导致在风荷载及地震荷载作用下高层建筑的倾覆力矩会成倍增长，这就对基础结构提出了更高的要求，其基础结构要提供更好的竖直和水平承载力，同时沉降和倾斜也要控制在允许的范围内，这样才能有效的保证建筑物具有较好的稳定性。因此对于高层建筑基础结构设计，不仅要掌握具体的设计要点，同时还要努力提高设计水平，以此来确保高层建筑的安全性和稳定性。
关键词：高层建筑；结构设计；基础设计
一、高层建筑的结构设计特点
1.1建筑结构设计的决定因素
水平荷载是高层建设设计的决定因素之一。因为水平荷载是指建筑因受到外力而产生的弯曲楼面，与建筑本身的高度变化的一定正向比列的。在竖直的轴距里，水平荷载也是因外力水平的扭矩产生了一定比例的正向变化。这两种变化通常都是呈正向构成的，所以，在通常情况下，水平荷载都是有一定的数值。但是，由于会受到地震和不同风力的影响，风力荷载中的水平荷载的值一般都是有所变化的，这个要根据建筑物的具体情况进行具体分析。
1.2建筑结构设计的控制指标
高层建设设计的决定因素还有结构侧移，这也是高层建筑物与低层建筑物在建筑构成中非常明显的不同点。在水平荷载的影响下，高层建筑物的结构侧移会进行逐渐递增。最终结构侧移的数值要取决于该建筑物的建筑高度。所以，结构侧移还是可以控制在一定数值内的。
1.3结构轴向变形也是设计时不能忽视的重要因素
通常情况下，高层建筑物不仅仅会受到水平荷载的影响，竖向荷载对建筑构成的影响也是非常大的。在竖向荷载达到一定数值之后，就很容易影响到建筑构件的轴变情况。无论是增加正负弯矩，还是减少支座弯矩，都对施工下料有着较大影响。这种情况下，就需要根据轴变情况的数值，改变建筑构件中下料的要求，一般都是调整下料的长度，不调整下料的宽度。
二、高层建筑基础设计分析
2.1上部结构的刚度对基础受力状况的影响
地基发生变形的情况下，各竖向构件在上部结构保持绝对刚性的情况下，会发生均匀下沉的情况。基础梁的不动铰支座在对构件端部忽视抗转动的能力时由竖向构件支座充当，也就是基础梁与倒置的连续梁类似，外荷载由基座分布反力承担，通常情况下会发生局部弯曲，但是并不会发生整体弯曲的情况。相反，如果上部结构的柔性过大，不会对基础的变形有影响，所以基础梁如果产生局部弯曲，整体还会形成较大的弯曲。所以，基础梁的内力大小与分布形式在两种情况下会出现很大的差别。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不过在实际施工中，结构物的情况会处于两者之间，考虑整体刚度并不容易，刚度计算分析只能借助软件进行。上部结构的刚度在荷载、基础以及地基的条件不变的情况下对于基础的内力以及相对挠曲会降低，同时上部结构会因此而发生内力的增加，所以产生的次应力对于自身不可忽视，但是能够减少基础内力，不过对于上部结构的影响在刚度上表现并不明显。
2.2基础刚度对基地反力分布的影响
想要忽略上部结构的刚度，基础需要做到绝对柔性，这样产生的扩散作用对于荷载传递没有影响，这就相当于有地基直接承受荷载的作用，荷载q（x，y）与反力分布p（x，y）方向相反、大小相等。基础在荷载均匀的情况下会变现为盆形沉降；想要保证基础均匀沉降，只有让荷载两端向中部逐渐减小，表现出不均匀的状态。基础对荷载传递能够承担“架越作用”，前提是基础绝对刚性，这样地基才能进行均匀的沉降。反力因为塑性区在土中的开展会形成重分布。反力因为塑性区最初出现在边缘区域所以会减小，同时转移向中部，逐渐形成了马鞍形分布。基底反力经过实验分析与理论研究之后发现，其分布与土的变形特性、土的蠕变、固结特性、荷载的分布与大小、基础的形状与埋深以及土的类别都相关，特别是与基础刚度的联系更加密切。
2.3地基条件对基础受力状况的影响
地基土的分布与压缩性会影响到地基基础的受力情况。上部的稳定性在当地基土压缩性较小时比较好，不过在实际的工程中，地基土压缩性通常都不会特别小，并且压缩性不是均匀分布，所以有很大的差异性存在于基础弯矩中。基础不可避免的会与地基界面产生摩擦力，不过出土的抗剪强度一般都大于这种摩擦力。另外摩擦力的分布与大小会受到孔隙水压力的影响，因此对于计算界面摩擦时需要进行全面细致的考虑。
2.4上部结构与接触和地基共同作用的概念以及分析方法
基础、地基以及上部结构是不能够分离的一个整体，三者共同对它们构成的整体进行作用。分析它们的共同作用，其实是对整个系统求解在满足连接点与接触点变形协调的情况下的内力与变形。板、梁在分析共同作用中构成了基础以及上部结构，所以基础以及上部结构刚度矩阵的建立中可以借助解析方法、有限差分法、有限条法以及有限单元法，另外与刚度矩阵的耦合可以借助变形协调条件进行。
三、做好高层建筑基础设计工作的要点分析
3.1框架结构基础设计的要点
在设计高层建筑框架结构基础过程中，基础尽可能的以柔为主，但当地基土处于高压缩性情况下时，基础在偏向于刚。当采用桩基时，可以采用变刚度布桩的方式，以此来对地基或是桩基的竖向支承刚度进行调整，尽可能的降低产生的差异沉降，确保基础或是承台内力的减小。
3.2箱（筏）基础设计的要点
在高层建设箱基础设计过程中，需要针对于上部结构参与工作时箱基整体弯曲应力的降低，具体设计时宜采用共同作用分析法来进行具体的计算，确保计算出来的整体弯曲箱基底板钢筋应力与实际情况具有较好的相符性。特别是在共同作用下，上部结构下面几层边柱会出现较大的内力，因此在设计时要注意边柱边墙内力的提高。
3.3桩箱（筏）基础设计的要点
荷载多会分布在高层建筑桩箱基础上，因此在具体设计时宜采用变刚度布桩的方式，以此来对桩基竖向支承刚度进行调整，实现对桩顶反力分布的调整。同时还要重视箱底桩间土的承载力，通过适当增加基础中部桩的间距，利用桩间土来适当的分担一部分上部荷载。对于上部结构采用剪力墙的情况，要沿剪力墙进行柱布置，以此来尽可能地减小底板的厚度。
四、对高层建筑结构基础设计的建议
在高层建筑整体设计过程中，基础设计作为其中非常关键的一个组成部分，在具体设计过程中要依托于整体建筑，对基础结构与上部关系进行充分考虑，并通过各种假定条件，综合考虑基础设计过程中相关的影响因素，并采取有效的措施来提高基础设计的质量，尽可能的减少设计中的误差，全面提升高层建筑结构基础设计的质量。在具体进行高层建筑结构基础设计过程中，需要基于结构力学和弹性力学来开展设计，重点对基础的柔性和刚度进行考虑，以此来减少沉降发生，提高高层建筑基础的稳定性和可靠性，从而达到较好的设计效果。
五、结束语
随着高层建筑物的不断增多，高层建筑的结构设计也是至关重要的。在建筑物的设计思路、力学模型和建设采用都多元化的现代社会，更需要设计人员保持初心，坚持更加合理的力学模型和设计思路。这样才能设计出更加稳定更加美观的高层建筑，对我国的城市化进程增添一份靓丽的颜色。
参考文献：
[1]张玉娣，刘强一.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].黑龙江科技信，2011（01）.
[2]马安宝.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].科技风，2011（11）.
论文作者:张增山
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第19期
论文发表时间:2019/4/15
标签：基础论文; 荷载论文; 刚度论文; 结构论文; 地基论文; 高层建筑论文; 内力论文; 《建筑细部》2018年第19期论文;