高层建筑结构的基础设计

1、第八讲 高层建筑结构的基础设计基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于高层建筑层数多、上部结构荷载很大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：(1)基础础的总沉沉降量和和差异沉沉降量满满足规范范规定的的允许值值；（2）满足足天然地地基或复复合地基基承载力力及桩基基承载力力的要求求；（3）地下下结构满满足建筑筑防水的的要求；（4）预先先估计在在基础施施工过程程中对毗毗邻房屋屋或市政政设施的的影响，并并尽可能能避免或或减轻这这种影响响和干扰扰；（5）应考考虑综合合经济效效益，不不仅考虑

2、虑基础本本身的用用料和造造价，还还应考虑虑土方、降降水、施施工条件件和工期期等因素素。地震区的高高层建筑筑宜选择择对抗震震有利的的地段，避避开不利利地段，当当条件不不允许避避开不利利地段时时，应采采取可靠靠措施，使使建筑物物在地震震时不致致由于地地基失稳稳而破坏坏，或者者产生过过量下沉沉或倾斜斜。由以上可知知，高层层建筑基基础的设设计对房房屋的正正常使用用和安全全至关重重要，应应根据岩岩土工程程勘探资资料，综综合考虑虑上部结结构类型型、材料料情况、施施工条件件和使用用功能要要求等因因素，做做到安全全适用、技技术先进进、经济济合理、确确保质量量。一、基础的的选型和和埋置深深度高层建筑基基础的选选

3、型应根根据上部部结构情情况、工工程地质质、抗震震设防要要求、施施工条件件、周围围建筑物物和环境境条件等等因素综综合考虑虑确定。应选用整体体性好、能能满足地地基的承承载力和和建筑物物容许变变形要求求并能调调节不均均匀沉降降的基础础形式。天天然地基基上的筏筏形基础础比较经经济，宜宜优先采采用；必必要时也也可采用用箱形基基础；当当地质条条件好、荷荷载较小小，且能能满足地地基承载载力和变变形的要要求时，也也可采用用交叉梁梁基础或或其它基基础形式式；当地地基承载载力和变变形不能能满足设设计要求求时，可可采用桩桩基或复复合地基基。基础是否发发生倾斜斜是高层层建筑是是否安全全的关键键因素。高高层建筑筑由于质

4、质心高、荷荷载大，对对基础底底面一般般难免有有偏心，故故在沉降降过程中中，建筑筑物总重重量对基基础底面面形心将将产生新新的倾覆覆力矩增增量，而而此倾覆覆力矩增增量又产产生新的的倾斜增增量，倾倾斜可能能随之增增长，直直至地基基变形稳稳定为止止。因此此，为减减少基础础产生倾倾斜，应应尽量使使结构竖竖向荷载载重心与与基础平平面形心心相重合合，当偏偏心难以以避免时时，应对对其偏心心距加以以限制。高高层规程程规定定，在地地基土比比较均匀匀的条件件下，箱箱形基础础、筏形形基础的的基础平平面形心心宜与上上部结构构竖向永永久荷载载重心重重合。当当不能重重合时，偏偏心距ee宜符合合下式要要求：对低压缩性性地基或

5、或端承桩桩基的基基础，可可适当放放宽偏心心距的限限制。按按上式计计算时，裙裙房与主主楼可分分开考虑虑。为使高层建建筑结构构在水平平力和竖竖向荷载载作用下下，其基基底压应应力不致致过于集集中，为为此，可可通过限限制基础础底面压压应力较较小一端端的应力力状态来来实现。高高层规程程规定定，高宽宽比大于于4 的高高层建筑筑，基础础底面不不宜出现现零应力力区；高高宽比不不大于44 的高高层建筑筑，基础础底面与与地基之之间零应应力区面面积不应应超过基基础底面面面积的的15。当当满足上上述要求求时，高高层建筑筑结构的的抗倾覆覆能力具具有足够够的安全全储备，不不需再验验算结构构的倾覆覆问题。对对裙楼和和主楼质

6、质量偏心心较大的的高层建建筑，裙裙楼与主主楼可分分别进行行基底应应力计算算。二、基础的的埋置深深度高层建筑基基础必须须有足够够的埋置置深度，这这主要是是考虑了了以下几几方面的的因素：（1）增大大基础埋埋深可保保证高层层建筑在在水平荷荷载（风风和地震震作用）作作用下的的地基稳稳定性，减减少建筑筑的整体体倾斜，防防止倾覆覆和滑移移，利用用土的侧侧限形成成嵌固条条件，保保证高层层建筑的的稳定；（2）由于于基础增增大埋深深，可使使地基的的附加压压力减小小，且地地基承载载力的深深度修正正也加大大，则可可以提高高地基的的承载力力，减少少基础的的沉降量量；（3）增大大基础埋埋深，可可使地下下室外墙墙与土体体

7、之间的的摩擦力力和被动动土压力力增大，从从而限制制了基础础在水平平荷载作作用下的的摆动，使使基础底底面上反反力分布布趋于平平缓；（4）地震震作用下下结构的的动力效效应与基基础埋置置深度关关系较大大，增大大埋深，可可使阻尼尼增大，结结构的地地震反应应减小，而而且土质质越软，埋埋置深度度越大，地地震反应应减小得得越多。因因此增大大埋深有有利于建建筑物抗抗震。实实测表明明，有地地下室的的建筑地地震反应应可降低低（20030）。基础的埋置置深度对对房屋造造价、施施工技术术措施、工工期以及及保证房房屋正常常使用等等都有很很大的影影响。基基础埋置置太深，还还会增加加房屋的的造价；而埋置置太浅，通通常又不不

8、能保证证房屋的的稳定性性。因此此，基础础设计时时应根据据实际情情况选择择一个合合理的埋埋置深度度。当基基础直接接搁置在在基岩上上时，可可以不考考虑埋深深的要求求，但一一定要做做好地锚锚，保证证基础不不发生滑滑移。基础的埋置置深度指指有效埋埋深，一一般指从从自室外外地面起起算，天天然地基基算至基基础底面面的下皮皮标高，桩桩基础算算至承台台的下皮皮标高；当室外外地面不不等高时时，应按按较低的的一侧起起算，如如下图所所示；当当地下室室周围无无可靠侧侧限时，应应从具有有侧限的的地面起起算。高高层规程程规定定，高层层建筑基基础的埋埋置深度度，对天天然地基基或复合合地基，可可取房屋屋高度的的1/115；对

9、对桩基础础，可取取房屋高高度的11/188（桩长长不计在在内）。当当建筑物物采用岩岩石地基基或采取取有效措措施时，在在满足地地基承载载力、稳稳定性要要求及当当有可靠靠依据时时，基础础埋置深深度可适适当减小小。当地地基可能能产生滑滑移时，应应采取有有效的抗抗滑移措措施。当高层建筑筑的地下下室周边边需要设设置连续续的采光光井时，土土体与采采光井的的挡土墙墙接触，不不能对基基础形成成有效的的侧限，此此时应每每隔一段段距离，在在基础与与采光井井外壁之之间设置置连接短短墙，以以利用周周围土体体对基础础产生侧侧限，保保证水平平力的传传递。高层建筑一一般带有有裙房，当当主楼与与裙房用用沉降缝缝分开时时，主楼

10、楼的有效效埋置深深度应从从有侧限限的地坪坪起算。若主楼与裙裙房基础础的埋置置深度相相同，则则主楼的的有效埋埋置深度度为零，此此时基础础埋置深深度没有有受到侧侧向限制制，宜将将主楼基基础的埋埋置深度度增大，则则主楼与与裙房两两基础埋埋置深度度的差值值为主楼楼基础的的有效埋埋深。在在不得已已情况下下，亦可可在主楼楼与裙房房基础之之间的沉沉降缝内内填充松松散、坚坚硬的材材料（如如粗砂），使使两者之之间可以以传递水水平力，同同时又不不妨碍沉沉降缝两两侧基础础发生相相对沉降降。三、高层建建筑基础础与裙房房基础的的连接高层建筑常常常附有有层数不不多，用用作门厅厅、商店店、餐厅厅等的裙裙房，裙裙房一般般柱距

11、较较大，比比较空旷旷，高层层部分与与裙房两两者之间间上部刚刚度和荷荷载相差差悬殊，基基础附加加压力差差别极大大，导致致基础沉沉降量不不同，理理应设置置沉降缝缝将二者者基础分分开，以以避免差差异沉降降量对上上部结构构的影响响。实际际上，高高层部分分与裙房房之间基基础是否否需要断断开，应应根据地地基土质质、基础础形式、建建筑平面面体形等等情况区区别对待待。当采采用天然然地基，而而地基承承载力较较小，预预计主楼楼与裙房房基础的的绝对沉沉降量及及差异沉沉降量均均较大时时，应在在主楼与与裙房之之间设置置沉降缝缝将二者者断开，使使彼此可可以自由由沉降。当地基土质质较好，或或采用桩桩基础，高高层部分分和裙房

12、房基础各各自的沉沉降量及及二者差差异沉降降量都比比较小，且且计算比比较可靠靠时，主主楼与裙裙房之间间的基础础及上部部结构可可以连成成整体，不不需设置置沉降缝缝。从房房屋的建建筑使用用功能及及防水要要求考虑虑，亦不不希望设设置沉降降缝。目目前，国国内高层层建筑的的主楼与与裙房之之间多数数不设永永久缝，实实测表明明，当主主楼地基基下沉时时，由于于土的剪剪切传递递，主楼楼以外的的地基也也随之下下沉，其其影响范范围随土土质而异异，即地地基沉降降曲线在在主楼与与裙房的的连接处处是连续续的，不不会发生生突变的的差异沉沉降，而而是在裙裙房若干干跨内产产生连续续性的差差异沉降降。当高层建筑筑主楼与与裙房之之间

13、不设设置沉降降缝时，为为了减小小差异沉沉降引起起的结构构内力，可可采用施施工后浇浇带的措措施。施施工后浇浇带设置置在裙房房一侧，宽宽度不应应小于8800mmm，其其位置宜宜设在距距主楼边边的第二二跨内、从从基础到到裙房屋屋顶所有有的构件件上。后后浇带中中的钢筋筋最好是是先断开开（若以以后采用用搭接，要要求钢筋筋留出锚锚固长度度；若以以后采用用焊接，钢钢筋可以以切断），也也允许钢钢筋不切切断而直直接连通通起来。在在施工期期间，后后浇带混混凝土先先不浇筑筑，这样样主楼与与裙房可可以自由由沉降，到到施工后后期，沉沉降基本本稳定后后再浇筑筑混凝土土连为整整体。当当采用天天然地基基时，后后浇带混混凝土通

14、通常待主主楼结构构施工完完毕后浇浇筑；如如果采用用以端承承桩为主主的桩基基础，由由于桩基基础沉降降差较小小，可根根据施工工期间的的沉降观观测结果果，随时时浇筑后后浇带混混凝土。后后浇带浇浇筑用的的混凝土土，宜采采用浇筑筑水泥或或硫酸铝铝盐等早早强、快快硬、无无收缩的的水泥；同时，基基础底板板及地下下室外墙墙在施工工后浇带带处要做做好防水水处理。北京西苑饭饭店新楼楼，主楼楼地下33层，地地上233层，加加塔楼总总高度993.551m；裙房地地下2层，地地上23层；主主楼采用用箱形基基础，底底面标高高为-112m，支支承在砂砂卵石层层上，裙裙房采用用交叉梁梁基础，底底面标高高为-77.555-9.

15、5m，支支承在粉粉砂层上上。由于于基底土土质较好好，绝对对沉降量量小，该该结构采采用了主主楼与裙裙房之间间不设沉沉降缝而而连为整整体的方方案，为为减小主主楼与裙裙房之间间的差异异沉降量量，在施施工期间间，从基基础到裙裙房屋顶顶留有后后浇带，如如图所示示，待主主楼施工工至233 层时时浇筑后后浇带连连为整体体。下图所示为为某高层层建筑平平面，主主楼均为为矩形平平面框筒筒结构，、栋分别别为144 层和和18 层，、栋分别别为288 层和和23 层，由由防震缝缝分为两两段；裙裙房5 层，与与主楼共共用一个个基础，施施工时在在主楼与与裙房之之间留有有后浇带带。四、地基、基基础和上上部结构构的共同同作用

16、分分析地基、基础础和上部部结构三三者是一一个整体体，要正正确地求求得基础础的真实实受力情情况，必必须考虑虑三者的的共同作作用，就就是把地地基、基基础和上上部结构构看作一一个彼此此相互协协调工作作的整体体，在连连接点和和接触点点处满足足变形协协调条件件以求得得整个系系统的变变形和内内力。由由于这种种计算分分析方法法十分复复杂，有有待于进进一步完完善，目目前尚不不能完全全用于实实际工程程。实际工程中中，一般般是将上上部结构构与基础础分离开开，并假假定它固固定于基基础顶面面（图(a)），然然后按结结构力学学方法求求得支座座反力(图(b)，并反反作用于于基础，作作为基础础承受的的荷载(图(c)。当考虑

17、地基基与基础础的共同同作用时时，将基基础看作作（弹性性）地基基上的梁梁或板，按按照不同同的地基基模型根根据静力力平衡条条件和接接触点处处的变形形协调条条件计算算基底反反力及基基础的内内力。当当不需要要考虑地地基与基基础的共共同作用用时，假假定基底底反力为为直线分分布，将将柱视为为支座，基基础看成成倒置的的连续梁梁或板，在在基底净净反力作作用下按按结构力力学方法法计算基基础内力力。由上可知，目目前对上上部结构构的分析析，一般般不考虑虑与地基基、基础础的共同同作用；基础的的分析有有时虽考考虑了与与地基的的共同作作用，但但通常也也不计入入上部结结构的影影响。尽尽管如此此，掌握握地基、基基础、上上部结

18、构构相互作作用的基基本概念念将有助助于了解解各类基基础的性性能、正正确选择择地基基基础方案案、评价价常规分分析与实实际之间间的可能能差异、理理解影响响地基变变形允许许值的因因素等有有关问题题。因此此，高层层建筑基基础应根根据上部部结构和和地质状状况进行行设计，宜宜考虑地地基、基基础与上上部结构构相互作作用的影影响。1、上部结结构刚度度对基础础内力的的影响从与地基变变形相互互作用的的观点出出发，上上部结构构可分为为刚性结结构、柔柔性结构构和半刚刚性结构构。当上上部结构构为绝对对刚性时时，地基基变形只只使各柱柱均匀下下沉（图图(a)）；若忽略略柱端的的转动约约束作用用，则柱柱端可视视为基础础梁的不

19、不动铰支支座，亦亦即基础础犹如倒倒置的连连续梁，不不产生整整体弯曲曲，在基基底反力力作用下下只产生生局部弯弯曲。当当上部结结构为绝绝对柔性性时，上上部结构构对基础础的变形形毫无制制约作用用（图(b)），基基础梁在在产生局局部弯曲曲的同时时，还产产生很大大的整体体弯曲。由由上可见见，两种种情况下下基础梁梁的挠曲曲形式及及相应的的内力图图有很大大的差别别。工程中的实实际结构构常介于于上述二二者之间间，属于于半刚性性结构。一一般根据据工程经经验定性性地判断断比较接接近哪一一种情况况，了解解可能出出现的地地基变形形特征并并判定结结构出现现破坏的的部位，以以便采取取有效措措施。如如上部结结构为剪剪力墙结

20、结构房屋屋，则接接近于绝绝对刚性性结构；单层排排架房屋屋接近于于柔性结结构。但但是刚度度较大的的上部结结构在抵抵抗和调调整地基基变形的的同时，结结构内部部将产生生很大的的附加应应力；反反之，上上部结构构刚度愈愈小，产产生的附附加应力力也愈小小。2、基础刚刚度对地地基反力力的影响响绝对柔性基基础且当当忽略上上部结构构刚度时时，其抗抗弯刚度度为零，对对荷载传传递无扩扩散作用用，如同同荷载直直接作用用在地基基上，基基底反力力分布与与它受到到的荷载载分布完完全一致致，因此此基础中中不产生生弯矩和和剪力。在在均匀分分布荷载载作用下下，基础础的沉降降是中间间大而两两边小，呈呈盆形（图图(a)）；为了使使基

21、础的的沉降趋趋于均匀匀，荷载载分布应应是中间间小两边边大，呈呈不均匀匀状（图图(b)）当基础为绝绝对刚性性时，其其抗弯刚刚度为无无限大，不不论上部部结构的的刚度大大小和荷荷载分布布，基础础受力沉沉降后仍仍保持为为平面。若若上部结结构荷载载的合力力作用点点通过基基底的形形心，则则基础产产生均匀匀沉降，基基底反力力分布为为边缘大大而中间间小的曲曲线（图图(a)中的的实线）；当荷载载偏心作作用时，基基础沉降降后为一一倾斜的的平面，基基底反力力分布也也为不对对称的曲曲线（图图(b)中的的实线）。由上可知，刚刚性基础础在调整整基础沉沉降使之之均匀的的同时，还还使基底底反力分分布由中中间向两两边转移移；刚

22、性性基础这这种能跨跨越基础础中间，将将承受的的荷载向向两边转转移的现现象称为为基础的的“架越作作用”。显然然，基础础的刚性性越大，这这种“架越作作用”也越大大，因而而基础中中部受到到的弯矩矩也越大大。当基基底边缘缘处的压压应力超超过了地地基土的的线弹性性阶段时时，随着着塑性区区的发展展，基底底反力产产生重分分布，塑塑性区最最先出现现在边缘缘处，使使反力减减小，并并向中部部转移，形形成马鞍鞍形分布布，如图图中的虚虚线所示示。实际上，基基础的刚刚度是有有限的，因因而其基基底反力力分布介介于上述述两种情情况之间间。理论论分析与与实验研研究表明明，基底底反力不不仅与基基础刚度度有关，还还涉及到到土的类

23、类别与其其变形特特性、荷荷载大小小与分布布、土的的固结与与蠕变特特性、以以及基础础的埋置置深度与与形状等等多种因因素。如如果基础础底面积积足够大大，有一一定埋置置深度，荷荷载不大大，地基基尚处于于线性变变形阶段段，则基基底反力力分布为为马鞍形形（图(a)）。砂砂土地基基上的小小型基础础，埋置置深度较较浅或荷荷载较大大时，基基础边缘缘塑性区区的扩大大导致这这部分地地基土所所卸除的的荷载必必然转移移给基底底中部的的土体，使使中部基基底反力力增大，呈呈抛物线线形（图图(b)）。当当荷载非非常大，以以致地基基接近整整体破坏坏时，基基底反力力更加向向中部集集中而呈呈钟形（图图(c)）3、地基条条件对基基

24、础受力力的影响响基础的受力力状况还还取决于于地基土土的压缩缩性及其其分布的的均匀性性。当地地基土不不可压缩缩时，基基础不仅仅不会产产生整体体弯曲，局局部弯曲曲也很小小，同时时上部结结构因沉沉降产生生的附加加应力亦亦很小。实实际工程程中，常常遇到的的地基土土均有一一定（有有时较大大）的压压缩性，且且其分布布有时也也不均匀匀。如下下图所示示的两种种情况，基基础弯矩矩图截然然不同。五、筏形基基础设计计筏形基础也也称为片片筏基础础或筏式式基础，是是高层建建筑中常常用的一一种基础础形式，它它适用于于高层建建筑地下下部分用用做商场场、停车车场、机机房等大大空间房房屋。筏筏形基础础具有整整体刚度度大，能能有

25、效地地调整基基底压力力和不均均匀沉降降，并有有较好的的防渗性性能；同同时，天天然地基基上的筏筏形基础础以整个个房屋下下大面积积的筏片片与地基基相接触触，可使使地基承承载力随随着基础础埋深和和宽度的的增加而而增大，使使基础的的沉降随随着埋深深的增加加而增大大，因而而它具有有减小基基底压力力和调整整不均匀匀沉降的的能力。筏形基础可可分为平平板式筏筏形基础础和梁板板式筏形形基础，如如下图所所示。平平板式筏筏形基础础图（a）是一块块厚度相相等的钢钢筋混凝凝土平板板，其厚厚度通常常为1mm2.55m，故故混凝土土用量大大，但施施工方便便，建造造速度快快。梁板板式筏形形基础图（b）、（cc）的底板板厚度较

26、较小，在在两个方方向上沿沿柱列布布置有肋肋梁，以以加强底底板的刚刚度，改改善底板板的受力力。这种种基础实实质上是是一个钢钢筋混凝凝土肋梁梁楼盖，其其优点是是节省混混凝土用用量，但但模板及及施工较较复杂。平平板式筏筏形基础础适用于于柱荷载载不大、柱柱距较小小且等柱柱距的情情况，当当荷载较较大时，可可以加大大柱下的的板厚图（d）；当柱柱荷载较较大且不不均匀，柱柱距又较较大时，可可采用梁梁板式筏筏形基础础。1、筏形基基础尺寸寸的确定定筏形基础的的平面尺尺寸应根根据地基基土的承承载力、上上部结构构的布置置及其荷荷载的分分布等因因素确定定。在确确定基础础平面尺尺寸时，为为避免基基础发生生过大的的倾斜和和

27、改善基基础受力力状况，应应使基础础平面形形心与上上部结构构竖向荷荷载重心心之间的的偏心距距满足要要求；否否则，可可通过改改变基础础底板在在四边的的外伸长长度来调调整基底底的形心心位置，或或采取减减小柱荷荷载差的的措施，调调整上部部结构竖竖向荷载载的重心心，尽可可能使上上部结构构竖向荷荷载的重重心与基基础平面面的形心心相重合合。当满足地基基承载力力时，筏筏形基础础的周边边不宜向向外有较较大的伸伸挑扩大大。当需需要外挑挑时，其其外挑长长度一般般不宜大大于同一一方向边边跨柱距距的1/41/33,同时时宜将肋肋梁伸至至筏板边边缘；周周边有墙墙的筏形形基础，其其外挑长长度一般般为1mm 左右右，也可可不

28、外伸伸。平板式筏形形基础的的板厚可可根据受受冲切承承载力计计算确定定，板厚厚不宜小小于4000mmm。冲切切计算时时，应考考虑作用用在冲切切临界截截面重心心上的不不平衡弯弯矩所产产生的附附加剪力力。当柱柱荷载较较大，等等厚度筏筏板的受受冲切力力不能满满足要求求时，可可将筏板板上面增增设柱墩墩或在筏筏板下局局部增加加板厚或或配置抗抗冲切钢钢筋来提提高受冲冲切承载载力。对对墙下筏筏式基础础，宜采采用等厚厚度的平平板式筏筏板，设设计时可可根据上上部结构构开间及及荷载大大小由经经验确定定，也可可根据楼楼层按每每层500mm 估算，并并进行受受冲切承承载力计计算。梁梁板式筏筏形基础础的底板板除计算算正截

29、面面受弯承承载力外外，其厚厚度尚应应满足受受冲切承承载力和和受剪承承载力的的要求；对122 层以以上建筑筑的梁板板式筏形形基础，其其底板厚厚度与最最大双向向板格的的短边净净跨之比比不应小小于1/14，且且不得小小于4000mmm。肋梁梁截面应应满足正正截面受受弯及斜斜截面受受剪承载载力，并并应验算算底层柱柱下的肋肋梁顶面面局部受受压承载载力；肋肋梁高度度取值应应包括底底板厚度度在内，梁梁高不宜宜小于平平均柱距距的1/6；肋肋梁的宽宽度不宜宜过大，在在设计剪剪力满足足的条件件下，当当梁宽小小于柱宽宽时，可可将肋梁梁在柱边边加腋以以满足构构造要求求（下图图 (aa)、(b)）；因此，肋肋梁截面面应

30、综合合考虑荷荷载大小小、柱距距、地质质条件等等因素，经经计算满满足承载载力的要要求。当当柱荷载载较大时时，可在在柱侧肋肋梁加腋腋。底层柱、墙墙与梁板板式筏形形基础的的肋梁连连接应满满足下图图所示的的构造要要求，即即柱、墙墙的边缘缘至肋梁梁边缘的的距离不不应小于于50mmm。2、筏形基基础的基基底反力力及内力力计算筏形基础的的设计方方法，根根据采用用的假定定不同可可分为刚刚性板方方法和弹弹性板方方法两大大类。弹弹性板方方法又可可分为经经典解析析法、数数值分析析法（如如有限差差分法、有有限单元元法和样样条函数数法）和和等代交交叉弹性性地基梁梁法等；弹性板板方法虽虽未考虑虑上部结结构的作作用，但但考

31、虑了了地基与与基础的的相互作作用，与与实际情情况较为为符合。刚刚性板方方法也称称为倒楼楼盖法，常常用的有有板带法法和双向向板法，该该方法既既不考虑虑上部结结构刚度度，也不不考虑地地基、基基础的相相互作用用，即假假定基础础为绝对对刚性，地地基反力力呈直线线分布。由由于刚性性板方法法较为简简单，且且在多数数情况下下也能满满足工程程计算的的需要，在在工程中中得到了了广泛应应用。本本节仅介介绍刚性性板方法法。当地基土比比较均匀匀，上部部结构刚刚度较好好，平板板式筏形形基础的的厚跨比比或梁板板式筏形形基础的的肋梁高高跨比不不小于11/6，柱柱间距及及柱荷载载的变化化不超过过20时时，高层层建筑的的筏形基

32、基础可仅仅考虑局局部弯曲曲作用，按按倒楼盖盖法（即即刚性板板方法）进进行计算算。按刚刚性板方方法计算算时，假假定基础础底板相相对于地地基而言言是绝对对刚性的的，则筏筏形基础础的内力力可按基基底反力力直线分分布进行行计算。当当不符合合上述条条件，如如地基比比较复杂杂、上部部结构刚刚度较差差，或柱柱荷载及及柱间距距变化较较大时，筏筏形基础础的基底底反力宜宜按弹性性板方法法进行计计算。将坐标原点点置于筏筏形基础础的形心心处，则则基底反反力可按按下式计计算由上式求得得基底反反力后，可可进行地地基承载载力验算算。基础础内力计计算时采采用基底底净反力力，计算算时应扣扣除底板板自重及及其上填填土自重重，将基

33、基底净反反力视为为荷载，按按倒楼盖盖法进行行筏形基基础内力力的计算算。（1）平板板式筏形形基础内内力计算算对平板板式筏形形基础，当当相邻柱柱荷载和和柱距变变化不大大时，可可将筏板板在x方向划划分为相相互垂直直的板带带，板带带的分界界线为相相邻柱列列间的中中线，如如下图示示，取出出每一条条板带按按独立的的条形基基础进行行内力计计算。由于独立的的板带没没有考虑虑板带相相互间的的剪力影影响，致致使每一一条板带带柱荷载载总和与与基底净净反力总总和不平平衡，因因此，在在计算板板带内力力之前应应进行必必要的调调整。图图中的AABCHH 板带带，柱荷荷载总和和为基底净反力力的平均均值为柱荷载和基基底净反反力

34、均按按其平均均值进行行修正，则则柱荷载载的修正正系数为为修正的基底底平均净净反力可可按下式式计算计算简图如如上图所所示，可可采用静静力平衡衡法或弯弯矩分配配法等进进行基础础板带的的内力计计算。对平板式筏筏形基础础，当一一个计算算单元荷荷载相差差不超过过20%时，可可将地基基反力视视为均匀匀分布，按按柱网划划分为纵纵、横两两个方向向的柱下下板带和和跨中板板带，采采用无梁梁楼盖中中的计算算方法，如如等代框框架法、经经验系数数法等，可可进行柱柱下板带带和跨中中板带的的内力分分析。对对柱下板板带中，柱柱宽及其其两侧各各0.55 倍板板厚且不不大于11/4 板跨的的有效宽宽度范围围内，其其钢筋配配置量不

35、不应小于于柱下板板带钢筋筋数量的的一半，且且能承受受部分不不平衡弯弯矩。（2）梁板板式筏形形基础内内力计算算当框架架的柱网网在纵横横两个方方向上尺尺寸的比比值小于于2，且在在柱网单单元内不不再布置置次肋梁梁时，可可将筏形形基础近近似地视视为一倒倒置的楼楼盖，地地基净反反力作为为荷载，筏筏板按双双向多跨跨连续板板计算，肋肋梁按多多跨连续续梁计算算，如下下图所示示。由于于基础与与上部结结构的共共同作用用，致使使基础端端部处的的基底反反力增加加，因此，边跨跨跨中弯弯矩以及及第一内内支座的的弯矩值值宜乘以以1.22的系数数。作用用于筏形形基础底底板上的的地基净净反力可可按4550线所所划分的的范围，分

36、分别传到到纵向肋肋梁和横横向肋梁梁上去，在在进行肋肋梁内力力计算时时，可将将肋梁上上的三角角形和梯梯形分布布荷载近近似地化化为等量量均布荷荷载。为为了减小小基础底底板的厚厚度，可可在柱网网间增设设次肋梁梁，当底底板区格格边长之之比大于于2 时，基基础底板板按连续续单向板板计算，肋肋梁仍按按连续梁梁计算。按按上述方方法计算算的连续续梁支座座反力一一般不等等于柱荷荷载，如如果二者者差值较较大，应应作必要要的修正正，修正正方法同同条形基基础计算算的倒梁梁法。3、配筋计计算及构构造筏形基础的的混凝土土强度等等级不宜宜低于CC30，垫垫层厚度度通常取取1000mm。当当有防水水要求时时，混凝凝土的抗抗渗

37、等级级按规范范要求。当当采用刚刚性防水水方案时时，同一一建筑的的基础应应避免设设置变形形缝。可可沿基础础长度每每隔30040mm 留一一道贯通通顶板、底底板及墙墙板的施施工后浇浇带，带带宽不宜宜小于8800mmm,且且宜设置置在柱距距三等分分的中间间范围内内。后浇浇带处底底板及外外墙宜采采用附加加防水层层；后浇浇带混凝凝土宜在在其两侧侧混凝土土浇灌完完毕两个个月后再再进行浇浇灌，其其强度等等级应提提高一级级，且宜宜采用早早强、补补偿收缩缩的混凝凝土。筏形基础的的底板一一般仅进进行正截截面承载载力计算算，肋梁梁应进行行正截面面受弯承承载力和和斜截面面受剪承承载力计计算。对对平板式式筏基，按按柱下

38、板板带的正正弯矩配配置板内内底部钢钢筋，按按跨中板板带的负负弯矩配配置板内内上部钢钢筋。钢钢筋间距距不应小小于1550mmm，宜为为20003000mm，受受力钢筋筋直径不不宜小于于12mmm。采采用双向向钢筋网网片配置置在板的的顶面和和底面。筏筏形基础础的配筋筋除满足足计算要要求外，平平板式筏筏形基础础的底部部和梁板板式筏形形基础的的底板和和肋梁，其其纵横方方向的底底部钢筋筋尚应有有1/221/33 贯通通全跨，且且其配筋筋率不应应小于00.155%，顶顶部钢筋筋按计算算配筋全全部贯通通。采用筏形基基础的地地下室，其其混凝土土外墙厚厚度不应应小于2250mmm，内内墙厚度度不应小小于2000

39、mmm。墙的的截面除除满足承承载力要要求外，尚尚应考虑虑变形、抗抗裂及防防渗等要要求。墙墙体内应应设置双双面钢筋筋，竖向向和水平平钢筋直直径不应应小于112mmm，间距距不应大大于3000mmm。六、箱形基基础设计计箱形基础是是由钢筋筋混凝土土顶板、底底板、外外墙和内内墙组成成的空间间整体结结构，是是高层建建筑中广广泛采用用的一种种基础形形式。它它具有很很大的刚刚度和整整体性，能能有效地地调节基基础的不不均匀沉沉降，常常用于上上部结构构荷载大大，地基基软弱且且分布不不均匀的的情况；由于箱箱形基础础的埋置置深度较较大，周周围土体体对其具具有嵌固固作用，因因而可以以增加建建筑物的的整体稳稳定性，并

40、并对结构构抗震有有较好的的效果；同时，因因挖除了了相当厚厚度的土土层，减减少了基基础底板板的附加加压力，使使高层建建筑可以以建造在在比较软软弱的天天然地基基上，形形成所谓谓补偿性性基础，从从而取得得较好的的经济效效果。但但另一方方面，由由于形成成箱形基基础的纵纵横墙较较多，而而且墙上上开洞面面积也受受到限制制，当地地下室要要求有较较大空间间或建筑筑功能上上要求较较灵活布布置时（如如地下室室作为商商场、停停车场等等），就就难以采采用箱形形基础。1、箱形基基础的补补偿性及及其利用用箱形基础的的埋置深深度一般般较大，基基础底面面处的土土自重应应力和水水压力在在很大程程度上补补偿了由由于建筑筑物自重重

41、和荷载载产生的的基底压压力。如如果箱形形基础有有足够的的埋置深深度，使使得基底底土自重重应力和和水压力力之和恰恰好等于于基底压压力，即即这说明施加加于箱形形基础底底面上的的压力等等于开挖挖基坑时时挖去土土的重量量，建筑筑物的重重量全部部由挖除除土的重重量所补补偿。从从理论上上讲，基基底附加加压力等等于零，在在地基土土中就不不会产生生附加应应力，因因而也就就不会产产生地基基沉降，亦亦不存在在地基承承载力问问题，按按照这种种概念进进行地基基基础设设计称为为补偿性性设计。但但是，由由于在施施工过程程中，基基坑开挖挖解除了了土自重重，使基基坑发生生回弹，当当建造上上部结构构和基础础时，土土体会再再度受

42、荷荷而发生生沉降，在在这一过过程中，地地基中的的应力发发生了一一系列的的变化，因因此实际际上不存存在那种种完全不不引起沉沉降和承承载力问问题的理理想情况况，但如如果能精精心设计计、合理理施工，就就能有效效地发挥挥箱形基基础的补补偿作用用。当时，基坑坑挖除的的土和水水的重量量超过了了应补偿偿的建筑筑物的全全部重量量，这类类基础称称为超补补偿性基基础；反反之，当当时，称称为欠补补偿性基基础。根根据经验验，采用用完全补补偿性基基础要求求的地下下室深度度见表112.44.1，表表中上部部结构层层的平均均重量按按每层66.5 kN/ m2估算，地地下室平平均层高高为4mm。显然然，埋置置深度增增大，箱箱

43、形基础础的补偿偿作用越越大，但但同时也也带来土土方量大大，施工工困难等等问题，需需要综合合考虑。2、箱形基基础的一一般规定定箱形基础的的平面尺尺寸应根根据地基基土承载载力和上上部结构构布置以以及荷载载大小等等因素确确定。外外墙宜沿沿建筑物物周边布布置，内内墙沿上上部结构构的柱网网或剪力力墙位置置纵横均均匀布置置，墙体体水平截截面总面面积不宜宜小于箱箱形基础础外墙外外包尺寸寸的水平平投影面面积的11/100。对基基础平面面长宽比比大于44 的箱箱形基础础，其纵纵墙水平平截面面面积不应应小于箱箱基外墙墙外包尺尺寸水平平投影面面积的11/8。箱箱基的偏偏心距应应符合要要求。对对与高层层主楼相相连的裙

44、裙房基础础，若采采用外挑挑箱基墙墙或外挑挑基础梁梁的方法法，则外外挑部分分的基底底应采取取有效措措施，使使其具有有适应差差异沉降降变形的的能力。箱形基础的的高度应应满足结结构的承承载力和和刚度要要求，并并根据建建筑使用用要求确确定。为为了使箱箱形基础础具有一一定的刚刚度，能能适应地地基的不不均匀沉沉降，满满足使用用功能上上的要求求，减少少不均匀匀沉降引引起的上上部结构构附加应应力，一一般不宜宜小于箱箱基长度度（不计计墙外悬悬挑板部部分）的的1/220，且且不宜小小于3mm。当建建筑物有有多层地地下室时时，可以以仅将最最下面一一层或两两层地下下室设计计为箱形形基础，也也可将全全部多层层地下室室设

45、计成成箱形基基础。墙体是保证证箱形基基础整体体刚度和和纵、横横向受剪剪承载力力的重要要构件。外外墙沿建建筑物四四周布置置，内墙墙一般沿沿上部结结构柱网网和剪力力墙纵、横横向均匀匀布置。要要求墙体体数量应应满足，每每平方米米基础面面积上墙墙体长度度不少于于4000mm，墙墙体水平平截面面面积不小小于基础础总面积积的100%，在在长矩形形平面箱箱形基础础中，纵纵墙数量量不少于于墙体总总量的660%。上上述规定定中，墙墙体均为为毛长度度和毛截截面面积积（不扣扣除洞口口），基基础面积积也不包包含底板板外挑部部分。顶板、底板板及墙体体的厚度度，应根根据受力力情况、整整体刚度度和防水水要求确确定。无无人防

46、设设计要求求的箱基基，基础础底板不不应小于于3000mm，外外墙厚度度不应小小于2550mmm，内墙墙的厚度度不应小小于2000mmm，顶板板厚度不不应小于于2000mm。箱形基础的的墙体应应尽量不不开洞、少少开洞或或开小洞洞，洞口口宜设在在柱间居居中部位位，应避避免开偏偏洞和边边洞。洞洞口边缘缘至柱中中心距离离不宜小小于1.2m，开开口系数数应符合合下式要要求式中的墙面面总面积积指柱距距与基础础高度的的乘积。3、箱形基基础基底底反力计计算确定基底反反力是箱箱形基础础设计的的关键问问题，由由于影响响基底反反力的因因素较多多，如土土质、上上部结构构的刚度度、荷载载分布和和大小、基基础埋深深、尺寸

47、寸和形状状等，精精确地确确定箱形形基础基基底反力力是一非非常复杂杂和困难难的问题题，可以以按照弹弹性地基基上的梁梁板理论论计算，不不仅工作作量大，且且计算结结果与实实测值比比较差别别较大，因因此，至至今尚没没有一种种可靠而而实用的的计算方方法。实测结果表表明，在在软土地地区，纵纵向基底底反力一一般呈马马鞍形，反反力最大大值离基基础端部部的距离离约为基基础长边边的1/91/88，最大大值为平平均值的的1.0061.334 倍倍（图(a)）；在第四四纪粘性性土地区区，纵向向基底反反力分布布曲线一一般呈抛抛物线形形，最大大反力值值约为平平均值的的1.2251.337 倍倍（图(b)）我国高层层建筑箱

48、箱形与筏筏形基础础技术规规范在在大量实实测资料料的基础础上，提提出了箱箱形基础础基底反反力实用用计算方方法，可可称为“实测反反力系数数法”。该法法将基础础底面划划分为若若干个区区格（如如纵向88格，横横向5 格或8 格），第第i区格的的基底反反力可按按下式确确定可根据不同同的土质质查表定定,由于底底板区格格内的基基底反力力系数均均为对称称（下图图），表表中仅给给出了11/4 底板区区格内的的反力系系数。表适用于上上部结构构与荷载载比较匀匀称的框框架结构构，且地地基土比比较均匀匀，底板板悬挑部部分不超超过0.8m，不不考虑相相邻建筑筑的影响响以及符符合规范范构造要要求的单单栋建筑筑物的箱箱形基础

49、础。当纵纵横方向向荷载不不匀称时时，应分分别求出出由荷载载偏心产产生的纵纵横向力力矩引起起的不均均匀基底底反力（按按直线变变化计算算），然然后将该该不均匀匀反力与与反力系系数表计计算的反反力进行行叠加。对对不符上上述条件件的情况况，如刚刚度不对对称或变变刚度结结构、地地基土层层分布不不均匀等等，应采采用其它它有效的的基底反反力计算算方法。4、箱形基基础内力力分析箱形基础顶顶板和底底板在地地基反力力和水压压力及上上部结构构传下来来的荷载载作用下下，整个个箱形基基础将发发生弯曲曲，称为为整体弯弯曲，其其承担的的弯矩按按基础刚刚度占整整体结构构总刚度度的比例例分配；同时，顶顶板和底底板在楼楼面荷载载

50、和基底底反力作作用下，也也将产生生弯曲，称称为局部部弯曲。因因此，顶顶板和底底板的弯弯曲应力力应按整整体弯曲曲和局部部弯曲的的组合进进行分析析。实测测和计算算分析表表明，上上部结构构刚度对对基础内内力有较较大影响响，由于于上部结结构参与与共同作作用，分分担了整整个体系系的整体体弯曲应应力，基基础内力力将随上上部结构构刚度的的增加而而减小，但但这种考考虑共同同作用的的分析方方法计算算上比较较复杂，距距实际应应用还有有一定的的距离。目目前在实实际工程程中是根根据具体体的上部部结构体体系分别别采用下下述两种种计算方方法。（1）按局局部弯曲曲计算当地基压缩缩层深度度范围内内的土层层在竖向向和水平平方向

51、皆皆较均匀匀，且上上部结构构为平立立面布置置较规则则的框架架、剪力力墙、框框架-剪力墙墙结构时时，箱形形基础的的顶、底底板可仅仅考虑局局部弯曲曲计算。计计算时底底板反力力应扣除除板的自自重，顶顶板荷载载按实际际考虑。考虑到整体体弯曲的的影响。纵纵横方向向支座钢钢筋尚应应有1/3 至至1/22 的钢钢筋连通通，且连连通钢筋筋的配筋筋率分别别不小于于0.115（纵纵向）、0.10（横向），跨中钢筋按实际需要的配筋全部连通。（2）同时时考虑局局部弯曲曲和整体体弯曲计计算对不符合上上述要求求的箱形形基础，应应同时考考虑局部部弯曲和和整体弯弯曲作用用。计算算整体弯弯曲时应应考虑上上部结构构与箱形形基础的

52、的共同作作用。首首先根据据上部结结构荷载载和地基基反力系系数求出出箱形基基础的基基底反力力，再根根据上部部结构的的折算刚刚度和箱箱形基础础的刚度度按刚度度分配法法求出箱箱形基础础应承担担的整体体弯矩，然然后计算算在使用用荷载作作用下顶顶板的局局部弯矩矩、底板板在基底底反力作作用下的的局部弯弯矩。底底板局部部弯曲产产生的弯弯矩应乘乘以0.8 折折减系数数，最后后，顶板板、底板板按整体体弯矩计计算的钢钢筋与按按局部弯弯矩计算算的钢筋筋叠加。对对框架结结构，箱箱形基础础的自重重应按均均布荷载载处理。箱形基础承承受的整整体弯矩矩可按其其刚度的的大小按按下式计计算上式适用于于等柱距距和柱距距相差不不超过

53、220的的框架结结构。在在箱形基基础顶、底底板配筋筋时，应应综合考考虑承受受整体弯弯曲的钢钢筋与局局部弯曲曲的钢筋筋配置部部位，以以充分发发挥各截截面钢筋筋的作用用。在计算箱基基内力时时，荷载载中可不不计风荷荷载及设设防烈度度小于或或等于88 度时时的地震震作用，亦亦即在一一般情况况下，只只考虑垂垂直荷载载，不考考虑水平平荷载。5、箱形基基础配筋筋和构造造箱形基础的的混凝土土强度不不宜低于于C300，宜采采用密实实混凝土土防水；垫层厚厚度通常常取1000mmm。当有有防水要要求时，混混凝土的的抗渗等等级须按按规范的的要求。箱形基础的的顶板、底底板、墙墙体及洞洞口过梁梁均应根根据内力力分析结结果

54、进行行配筋。顶顶板、底底板及墙墙体均应应采用双双层双向向配筋。墙墙体的竖竖向和水水平钢筋筋直径均均不应小小于100mm，间间距均不不应大于于2000mm。除除上部为为剪力墙墙外，内内、外墙墙的墙顶顶处宜配配置两根根直径不不小于220mmm 的通通长构造造钢筋。钢钢筋接头头宜采用用机械连连接；采采用搭接接接头时时，搭接接长度应应按受拉拉钢筋考考虑。上上部结构构底层柱柱纵向钢钢筋伸人人箱形基基础墙体体的长度度，对柱柱下三面面或四面面有箱形形基础墙墙的内柱柱，除柱柱四角纵纵向钢筋筋直通到到基底外外，其余余钢筋可可伸入顶顶板底面面以下440 倍倍纵向钢钢筋直径径处，对对外柱、与与剪力墙墙相连的的柱及其

55、其他内柱柱的纵向向钢筋应应直通到到基底。七、桩基础础设计桩基础是高高层建筑筑中广泛泛采用的的一种基基础形式式，适用用于上部部结构荷荷载较大大，地基基在较深深范围内内为软弱弱土且采采用人工工地基无无条件或或不经济济的情况况下。桩桩基础由由承台和和桩身两两部分组组成（下下图所示示），承承台承受受上部结结构传来来的荷载载，并把把它分布布到各根根桩，在在通过桩桩传到深深层土上上；因此此，在承承受竖向向荷载时时，桩基基础的作作用是将将上部结结构的荷荷载通过过桩尖传传到深层层较坚硬硬的地基基中，或或通过桩桩身传给给桩身周周围的地地基中；对于水水平荷载载，主要要是依靠靠承台侧侧面以及及桩上段段周围土土体的挤

56、挤压力来来抵抗。1、桩的类类型（1）按桩桩的传力力方式分分类作用在桩顶顶的竖向向外荷载载由桩侧侧摩阻力力和桩端端阻力共共同承受受，摩阻阻力和端端阻力的的大小及及占外荷荷载的比比例主要要由桩侧侧和桩端端地基土土的性质质、桩的的几何尺尺寸、桩桩与土的的刚度比比以及施施工工艺艺等决定定。根据据摩阻力力和端阻阻力占外外荷载的的比例大大小把桩桩基划分分为摩擦擦型桩和和端承型型桩（下下图所示示）摩擦型桩(图 (aa)是是指作用用在桩顶顶的竖向向极限荷荷载全部部或主要要由桩侧侧阻力承承受。在在实际工工程中这这类桩占占有较大大比例。根根据桩侧侧摩阻力力分担总总荷载的的比例，摩摩擦型桩桩又分为为纯摩擦擦桩和端端承摩擦擦桩两种种。它适适用于软软弱土层层较厚，下下部有中中等压缩缩性的土土层，而而坚硬土土层距地地表很深深的情况况。端承型桩(图 (bb)是是指作用用在桩顶顶的竖向向极限荷荷载全部部或主要要由桩端端阻力承承受，桩桩侧阻力力相对桩桩端阻力力而言较较小，或或可忽略略不计。根根据桩端端阻力发发挥的程程度和分分担荷载载的比例例，又分分为摩擦擦端承桩桩和端承承桩两种种。它适适用于表表层软弱弱