高层建筑基础

高层建筑基础课程论文浅谈高层建筑基础选型姓名：邓皓烛学号：指导老师：艾智勇摘要：随着经济的发展以及城镇化的推进，城市人口越来越多，造成土地资源紧张，为满足需求，建筑的高度也越来越高。而对于高层建筑来说，最重要的设计步骤之一便是基础的设计，基础的设计又以选型尤为重要。本文对高层建筑选型的原则进行了简述，同时对常见的几种基础形式及其适用类型进行了分析比较，希望对实际设计起一定的参考作用。关键词：基础；高层建筑；设计；选型目录0.引言31.高层建筑选型的重要性42.高层建筑选型的分析方法53.高层建筑选型的原则53.1 高层建筑选型应考虑的因素53.2 高层建筑选型的一般原则74.几种常见的高层建筑基础类型比较84.1筏形基础84.2 箱型基础94.3 柱下独立基础94.4 十字交叉条形基础104.5 桩基础105.结语110.引言当前我国城市用地日益紧张，建筑大多朝向高层和超高层的趋势发展，因而也产生了大量的深基坑工程。对于高层建筑，基础工程不仅对高层建筑的安全及建成后的正常使用至关重要，而且所占的造价比重和工期比重均较大，而基础型式对整体综合性能的影响起着决定性的作用。基础优化, 首先是其型式的优化, 然后才是其参数的优化。目前人们对高层建筑基础优化的研究, 主要集中在对某具体基础型式参数的优化方面,对基础型式优化的研究相对较少, 尚未形成系统成熟的基础选型理论与方法, 工程中仍主要是依据专家经验及对部分性能优劣的判断进行基础型式优选，甚至某些地区存在着习惯性做法和规定性做法。如一涉及高层建筑就习惯采用桩基础。这些现象显然既不经济，也不科学合理。在工程技术日益发展和追求社会、经济双效益的今天，应加强对高层建筑基础工程的技术经济分析与比较，用科学的方法选择最佳方案。1.高层建筑选型的重要性高层建筑选型的重要性毋庸置疑，具体体现在这些方面。1） 高层基础如果设计方法不对或者选型不当，将严重影响建筑物的安全性。不恰当的基础设计，可能因承载力不足引起建筑物的不均匀沉降，导致建筑物开裂或倾斜，引起难以修复的工程质量问题。2） 选择合理的基础形式是降低工程造价的一个有效措施。基础工程在建筑工程造价中占有很大的比重，通常情况下可以达到25%左右，在结构复杂或者地质情况复杂时，所占比重还会有所增加。因此，选择合理的基础形式能够有效降低工程造价。3） 合理选择基础形式对缩短施工工期具有重要意义。据统计，基础工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右，因此正确选择合理的基础形式对节省施工工期有很大的意义。2.高层建筑选型的分析方法经过工程技术人员多年的实践与研究，高层建筑地基、基础共同作用的事实已被人们所认同。目前,最理想的分析方法是上部结构与地基、基础共同作用的分析方法。在这种方法中，地基、基础、上部结构之间，同时满足接触点的静力平衡和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进行分析。3.高层建筑选型的原则3.1 高层建筑选型应考虑的因素1）地质条件的影响地质条件是影响高层基础选型的一个非常重要因素，虽然建设场地的地质条件在多数情况下是隐蔽的、复杂的和可变的，但目前的工程勘察和技术手段，一般能做到相对的准确。作为设计人员，对提供的地质资料要能够进行准确分析和正确判断，进而能够合理地进行基础设计，并在施工过程中根据具体的地质条件变化修改设计。2）上部建筑结构形式的影响不同的上部结构，对地基不均匀沉降的敏感程度也不相同，对地基不均匀沉降越敏感的上部结构，则应选择刚度较大的基础形式。因此要根据上部结构的不同结构形式(框架、框架剪力墙、剪力墙结构等)选配合理的基础型式。3）建筑物使用上的具体要求对基础选型的影响例如要满足人防、地下车库、地下商场等各种建筑类型的具体要求。4）构造要求对基础选型的影响例如箱型基础，要满足埋深、高度，基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合，偏心距、沉降控制等要求。5）抗震性能对基础选型的影响高层建筑对地震作用更加敏感，在地震作用下，基础可能出现过大变形、不均匀沉降和倾覆，所以在基础选型时，一定要充分考虑到地震作用的影响。6）周围已有建筑物对基础选型的影响周围已有建筑物对基础选型影响也很大，如与已建建筑物间距过小时，若采用筏型或箱型基础，在深基坑开挖时，是否会对已有建筑物的基础或主体造成局部下沉、开裂等；如基础采用预制桩，打桩时的震动能否造成已有建筑物开裂或女儿墙、雨篷等构件的倾覆、倒塌、坠落等。7）施工条件对基础选型的影响施工队伍素质能否保证施工质量；材料、设备、机具等能否就近购买或租赁；施工期间的气候条件等都是影响基础选型的因素。以桩基础为例，一般清况下, 锤击或静压式预制桩机具要求有6m 以上的进退场道路。机具施工要求与四邻的距离应有1.5m 以上净距才便于操作。而挖孔桩及钻孔桩机具进退场道路则没有严格的要求, 钻孔桩施工机具可紧贴四邻施工。选型时应考虑是否有足够宽度的施工机具进退场道路以及是否有足够的四邻距离供施工机具施工。8）性价比与工期对于任何一个工程, 性价比和工期都是首当其冲要考虑的。基础选型也不例外, 因此基础型式的最后选定还应通过对设计方案进行全面的技术经济论证, 通过多种方案的比较, 使基础的造价最小。仅看基础的承载力或仅考虑施工速度而忽略整个工程的综合经济效益是不可行的。3.2 高层建筑选型的一般原则高层建筑基础设计比一般建筑基础要更复杂，总的来说，它具有荷载大，埋置深及要求严的特点。在选择基础型式时与建筑物的使用性质，上部结构类型，地质情况，抗震性能，对周围建筑物的影响及施工条件等有密切的关系。在一般情况下，在基础选型与设计时应考虑以下因素：1)当上部结构为框架结构，无地下室，地基较好，荷载较小，柱网分布较均匀时，可采用柱下独立基础。在抗震设防区，其纵横方向应设连系梁，连系梁可按柱垂直荷载的10%引起的拉力和压力分别验算；2)当上部结构为框架或剪力墙结构，无地下室，地基较差，荷载较大时，为了增加基础的整体性，减少不均匀沉降，可选用十字交叉钢筋砼条形基础或桩基，如仍不能满足要求，又不采用桩基或其他人工地基时，可以选用筏基；3)当上部结构为框架或剪力墙结构，有地下室，上部结构对不均匀沉降限制较严，防水要求较高时，可选用箱基；4)当上部结构为框，剪结构，无地下室，地基条件较好时，可采用十字交叉钢筋砼条形基础或筏基；5)当上部结构为框，剪结构，有地下室，无特殊防水要求，柱网，荷载及开间分布比较均匀，地基较好时，可选用十字交叉刚性墙基础；6)筏基上柱荷载较小或中等，柱距较小且等距的情况下宜采用无梁筏板基础，当柱荷载相差大且柱距又较大时，宜采用梁板式筏基；7)当地基较差或很差时，采取上述各类型基础仍不能满足设计时，可选用桩基或其他有效的人工地基；4.几种常见的高层建筑基础类型比较4.1筏形基础近年来, 筏形基础在高层建筑设计中日益受到青睐, 不仅因为它能结合地下室的埋深, 充分利用天然地基建造补偿性基础, 具有整体刚度好、能调整地基不均匀沉降的特点, 还因为它能配合未来城市地下空间的开发利用。此外, 筏形基础抗震性能较好, 施工简便、工期短、技术质量易于保证。它的适用条件为：对于软土地基，当使用条形基础不能满足上部结构的容许变形和地基容许承载力时；当高层建筑的柱距较小，而柱子的荷载较大，必须将基础连成一整体，才能满足地基容许承载力时；风荷载或地震荷载起主要作用的高层建筑，欲使基础有足够的刚度和稳定性时。4.2 箱型基础在高层建筑的众多基础形式中，箱形基础以其刚度大、抗震性能好、调节沉降差的能力强而被广泛采用。与筏形基础相比，箱型基础有更大的抗弯刚度，只能产生大致均匀的沉降或整体倾斜，从而基本上消除了因地基变形而使建筑物开裂的可能性可视作绝对刚性基础。箱型基础埋深较大，基础中空，从而使开挖卸去的部分土重抵偿了上部结构传来的荷载，因此，与一般实体基础相比，它能显著减小基底压力，降低基础沉降量，适用于上部荷载大而地基土又比较软弱的情况。4.3 柱下独立基础柱下独立基础因其计算简便、形式简单、经济节约、施工方便等优点现已被广泛用于工程建设中。当上部结构为框架结构、无地下室、地基土质较好、荷载较小、柱网分布较均匀时，可采用柱下独立基础。在抗震设防区，其纵横方向应设连系梁，连系梁可按柱垂直荷载的10%引起的拉力和压力分别验算。4.4 十字交叉条形基础它的适用条件为：当上部结构为框架剪力墙结构、无地下室、地基条件较好时；当上部结构为框架剪力墙结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时；当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时，为了增加基础的整体性和减少不均匀沉降。4.5 桩基础桩基础也是高层建筑中常用的一种基础形式，常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等，其适用条件和要求在建筑桩基技术规范中均有规定。其主要特点有：1)桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、中密砂等）持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载（包括偏心荷载）。2)桩基具有很大的竖向单桩刚度（端承桩）或群刚度（摩擦桩），在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。3)凭借巨大的单桩侧向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。4)桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。5)桩基础的适用条件为：浅表土层软弱，在较深处有能承受较大荷载土层作为桩基础的持力层时；在较大深度范围内，土层均较软弱，且承载力较低时；高层建筑结构传递给基础的垂直和水平荷载很大时；高层建筑对于不均匀沉降非常敏感和控制严格时；地震区采用桩基础可提高建筑物的抗震能力时。5.结语在设计高层建筑基础时，设计人员应充分考虑各方面因素，对各种基础形式进行分析比较，充分利用基础的承载能力, 在满足规范规定的各项承载指标的前提下, 选出最经济的基础型式。【参考文献】【1】孙利辉. 高层建筑基础的设计选型与应