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摘要：新时期高层建筑已经成为建筑业发展、社会进步的物质和技术表现形式，应该引起设计部门和建设部门的重视。高层建筑基础设计无论是在造价，还是在结构上，高层建筑基础都占据着重要的位置。因此，高层建筑基础设计成为整个设计的重要组成部分。本研究从高层建筑基础设计选型工作出发，对当前高层建筑基础设计方法进行了评述，对高层建筑基础设计提出了行业的思考，以供高层建筑基础设计人员进行借鉴和参考。
关键词：高层建筑；基础设计；框架结构；箱（筏）基础；桩箱（筏）基础
前言
基础是整个建筑工程的重要部分，其重要性在结构、占比、造价、工时上有着全面的体现，是建筑设计、建设和施工单位高度重视的关键部位和环节。高层建筑基础设计工作中只有通过全面了解情况、优化基础选型、全面科学计算等工作才能够确保高层建筑基础的安全性和功能，同时确保高层建筑基础工程造价的可控和降低。在高层建筑基础实际的设计工作中要对基础选型影响因素进行控制，坚持基础选型的原则，通过对高层建筑框架结构、箱（筏）和桩箱（筏）种类基础的有效设计和全面控制，实现高层建筑基础设计的目标，促进高层建筑基础功能的完善，真正完成高层建筑基础设计的系统性、全面性的目标。
1.高层建筑基础选型的影响因素
1.1高层建筑上部结构对基础选型的影响
上部结构对高层建筑基础类型、深度、浮力等重要参数存在着直接的影响，由于上部结构种类的不同，会引起高层建筑基础荷载大小和分布的不同，要在设计高层建筑基础予以注意。同时，不同类型的高层建筑上部结构会因自身的类型不同而产生不同的沉降幅度和变形幅度，因此，带来高层建筑基础形式上的不同。地下室的种类和形状也会对基础选型有一定影响，要在设计高层建筑基础时做以重点考量。
1.2地质条件对高层建筑基础选型的影响
地质条件中两项情况对高层建筑基础选型影响最为显著，一是，地基持力层情况，持力层是承受高层建筑基础负荷的土层，要根据持力层承载能力大小和压缩模量变化幅度选择高层建筑基础类型；二是，穿越土层基本状况，应该根据土层中地下水影响和桩基穿越能力的大小选择高层建筑基础的类型。
1.3周围环境因素对高层建筑基础选型的影响
一是，高层建筑施工的振动和噪声要对基础带来各种影响，因此需要对此加以控制和预防，以便高层建筑基础能够持久、稳定和安全。二是，高层建筑施工中的空间因素也会给基础类型带来一定的影响，要选择既利于施工有利于稳定的高层建筑基础类型。三是，高层建筑施工中挤土效应，高层建筑基础桩基的入土和挤土会产生挤土效益，这会对周边建筑和地下管网造成影响，应该从最小影响原则出发，优先选择挤土效应最小的桩基方式进行高层建筑基础施工。
1.4高层建筑基础桩种类的影响
不同种类的基础桩有着不同的尺寸，应该从持力层性质、安全性要求、高层建筑负荷等主要方面确定基础桩的类型和规格，使其满足高层建筑总体施工建设的需要。
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1.5高层建筑基础施工的工期
工期是设计高层建筑基础类型的重要参考参数，要在确保高层建筑基础施工速度、施工质量和施工效益的基础上形成最为科学的施工工期，实现高层建筑总体价值的全面兼顾。
2.高层建筑基础选型的基本原则
高层建筑基础选型应该坚持的原则有：一是，多样式原则，高层建筑基础设计单位应该全面掌握各种高层建筑基础类型，并有针对性地选择社会和综合价值较高的高层建筑基础类型。二是，经济性原则，高层建筑基础设计要追求最佳的经济效益，因此，设计高层建筑基础时要考虑到成本控制、施工进度的重要因素，全面提高高层建筑基础设计和施工的经济性。三是，总体优化原则，高层建筑基础设计单位要对各种设计综合起来，将各种设计的优势集中起来，形成优化的高层建筑基础设计，以实现高层建筑建设的基本目标。
3.高层建筑基础设计的方法
当前高层建筑基础设计采用上部结构与地基、基础共同作用的分析方法，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以及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。这种从整体上进行相互作用的分析方法难度较大，计算量庞大，对计算机的性能及存储量要求较高，只在较复杂或大型基础设计时，按目前可行的方法考虑地基-基础-上部结构的相互作用。共同作用分析方法的进步之处仅在于它考虑了上部结构的刚度，这一优势是传统设计方式所不具备的。
4 做好高层建筑基础设计的要点
4.1 框架结构基础设计的要点
在高层框架结构基础设计时，基础宜柔不宜刚；若地基土为高压缩性，则基础宜刚；当采用桩基时，可考虑采用变刚度布桩的方式（如改变基础中部桩径或桩长、加密中部布桩），以调整地基或桩基的竖向支承刚度，使差异沉降减到最小，从而减小基础或承台的内力。
4.2 箱（筏）基础设计的要点
对高层建筑箱（筏）基础设计时，考虑上部结构参与工作有利于降低箱基的整体弯曲应力。建议采用共同工作整体分析进行计算，这样算得的整体弯曲箱基底板钢筋应力才比较符合实际；另外，共同作用使得上部结构下面几层边柱（墙）出现较大内力，采用常规设计方法时应提高边柱（边墙）的内力。
4.3 桩箱（筏）基础设计的要点
高层建筑桩箱（筏）基础上部荷载满布，可采用变刚度布桩的方式，调整桩基的竖向支承刚度，从而调整桩顶反力分布；若考虑利用桩间土分担上部荷载，充分发挥箱（筏）底桩间土的承载力，可适当增加基础中部桩的间距；另外，若上部结构为剪力墙，则桩宜沿剪力墙轴线布置，这样与满堂布桩相比可以大大减小底板的厚度。
5 对高层建筑基础设计的建议
5.1 对高层框架结构基础设计的建议
对于高层框架结构，随着层数的增加，作用在基础上的柱荷载也将增大。在竖向荷载作用下，基础产生碟形沉降，由于上部结构具有一定刚度，边柱沉降小，与基础紧密接触而加载；内柱沉降大，受到拉伸而卸载。各楼层柱尤其是底层柱内力重分配的结果，势必将引起上部结构和基础内力的变化。这一现象只有在共同作用分析中才能被适当考虑。在高层框架结构基础设计时，基础宜柔不宜刚；若地基土为高压缩性，则基础宜刚；当采用桩基时，可考虑采用变刚度布桩的方式（如改变基础中部桩径或桩长、加密中部布桩），以调整地基或桩基的竖向支承刚度，使差异沉降减到最小，从而减小基础或承台的内力。
5.2 对高层建筑桩箱（筏）基础设计的建议
对于高层建筑桩箱（筏）基础，共同作用分析结果表明：由于桩的存在，不但使得箱（筏）基整体内力明显下降，而且底板的基底土反力也会大大减小，箱（筏）基的沉降也明显减小。一般情况下，上部荷载满布，常规设计桩顶反力分布通常是角桩反力最大，边桩次之，内部桩最小。另外，共同作用也会使得上部结构的下面几层边柱（墙）产生较大的次应力。高层建筑桩箱（筏）基础设计时，可采用变刚度布桩的方式，调整桩基的竖向支承刚度，从而调整桩顶反力分布；若考虑利用桩间土分担上部荷载，充分发挥箱（筏）底桩间土的承载力，可适当增加基础中部桩的间距；另外，若上部结构为剪力墙，则桩宜沿剪力墙轴线布置，这样与满堂布桩相比可以大大减小底板的厚度。
6 结语
在进行高层建筑基础设计时，最好采用共同作用分析方法进行计算。往往共同作用使得上部结构下面几层杆件的内力受到较大影响，其变化规律一般都呈由外向里，由下往上逐渐衰减，即下面几层边柱（墙）处会出现较大内力，采用常规设计方法时应提高边柱（墙）的安全储备。
参考文献：
[1]姜海菊.江浙地区高层建筑基础的选型与优化设计——以某高层住宅楼工程为例[J].建筑，2011（08）
[2]王荣彦，徐玲俊，张亚敏.郑州东区高层建筑基础选型探讨[J].岩土工程界.
[3]徐鼎新.改进基础设计降低工程造价——谈上海高层建筑基础设计改进的几点经验[J].建筑施工，1990（02）.
[4]唐红霞.考虑不均匀沉降的高层综合楼基础设计分析探讨[J].中外建筑.
[5]郭惠，李晋民.关于高层建筑基础设计的几点思考[J].金陵职业大学学报，2000（01）
论文作者:王浩名
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/6
标签：基础论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 结构论文; 桩基论文; 内力论文; 地基论文; 《基层建设》2016年6期论文;