高层建筑地基基础设计及若干问题讨论

1、高层建筑地基基础设计的若干问题讨论 摘要：在建筑工程设计中，地基基础部分是一个非常重要的部分，近年来，高层建筑由于其建筑功能的需要和结构本身的要求，多数需要设置单层或多层地下室，高层建筑地基处理及地下室基础设计是决定高层建筑安全与稳定性的关键，也是高层建筑结构得以保证的根本. 高层建筑地基基础设计的若干问题讨论 吴笑梅 西部建筑抗震勘察设计研究院 一、地基基础设计的重要性 地基基础是建筑物首先考虑和建造的部位，是一个建筑的根本和立足点。同时，由于地基深埋于土地之中，地质情况复杂，变化较多，加上地下水的影响，使得基础设计的不确定性加大，增加了地基基础设计的难度。根据有关资料统计，一般地基基础及地

2、下室的造价占整个土建造价的5%6%之间，对埋置较深，地质情况复杂，需要特殊处理的地基基础，其造价更可达10%以上。所以，设计过程中通过对不同基础形式方案的比较，择优而用，降低造价可以产生较好的经济效益。 二、高层建筑地基基础设计的主要依据和基本要求 1.主要依据 高层建筑的地基基础设计受很多因素影响，地面土质结构和地下的岩土成分等是外部的基本条件；建筑本身的层高，地下室层数和建筑的内部结构对地基的压迫程度是建筑自身对地基基础的限制条件；此外相关的抗震要求等对基础设计提出了更高的要求。 2.基本要求 与普通的多层建筑设计相比，由于影响高层建筑地基基础的因素较多，所以设计过程中需要考虑的设计要求也

3、相对复杂。地基的牢固性、建筑结构的稳定性与抗震性、地基竖向的承载力与横向的抗滑移、地基的沉降指数、地基土层的抗压能力和地基压力变形范围等，都是对地基基础设计的基本要求。因此，在地基基础设计过程中，不仅要考虑建筑外观设计概念上的要求，更重要的是地面条件和建筑本身结构对高层建筑提出的具体客观要求。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，以满足高层建筑最基本的安全性要求。 三、高层建筑地基基础设计应注意的问题 1.沉降缝的设置 沉降缝是为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏所设置的垂直缝成为沉降缝。当建筑物建造在不同土质的地基

4、上，或建筑物相邻部分的高度、荷载和结构形式差别较大时，为了防止建筑物出现不均匀沉降引起错动或开裂，通常在差异处设置垂直缝隙，将建筑物分割成若干个独立单元。但高层建筑的工程实践效果标明，高层建筑基础却不适合设置沉降缝。沉降缝的设置将对地下室在土层中的嵌固作用产生一定的影响，再加上高层建筑本身对地下室的结构压力，会使建筑的地基基础设计更加复杂，并造成额外的压力负担，不利于高层建筑的稳定性。 2.地基基础设计中的地基土与结构共同作用问题分析 共同作用的概念源于高层建筑与地基基础共同作用，即是把高层建筑、基础和地基三者看成一个整体，并要满足地基、基础与上部结构三者在接触部位的变形协调条件。而地基基础的

5、共同作用是指：地基土与基础（各种类型的桩，包括:柔性桩、半柔性桩、刚性桩等）共同承担上部结构荷载。地基与基础之间的荷载分担比是根据基础变形协调条件确定的。由此可以看出：用沉降控制来设计地基基础正是地基基础共同作用概念的具体运用。地基处理或基础加固就是视基础沉陷量大小的控制要求确定地基补强的程度和发挥原地基土承载力的程度。影响地基土与基础的荷载分担比因素主要有：基础（包括加固体）刚度的大小、地基土的土性、基础形式等。 3.桩端进入持力层的最小深度问题：（1）应选择较硬土层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度，对粘性土、粉土不宜小于2d（d为桩径）；砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d；对于碎石

6、土及强风化硬质岩不宜小于1d且不小于0.5m。（2）桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩，桩全段面进入岩层的深度不宜小于0.5m,嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时，嵌岩深度可适当减少，但不宜小于0.2m。（3）当场地有液化土层时，桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定土层，进入深度应由计算确定，对碎石土、砾、粗中砂、坚硬粘性土和密实粉土不应小于0.5m，对其他非岩石土不宜小于1.5m。（4）当场地有季节性冻土或膨胀土层时，桩身进入上述土层以下的深度应通过抗拔稳定性验算确定，其深度不应小于4倍桩径。 4.地下室底板受力 高层建筑一般都设置地下室，多层建筑也有设置地下室的。采用常规桩基础时，有一个如何确定底板受力的问题。许多设计人员在地下室底板计算中，仅仅考虑底板的活荷载和底板的水浮力，这是不完全的。采用常规桩基础时，即使考虑桩承担底板底面以上全部荷载，也是认为底板与土是脱离的，单事实上，这仅仅是计算假定。测试表明，以侧阻承受荷载为主的桩，土与底板底部有些情况下是接触的，底板承受的荷载最大可以以达到其上部荷载的24%30%，所以底板计算时，必须考虑这部分荷载的作用，否则是偏于不安全的。 参考文献: 1 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中国建筑工业出版社 2 建