建筑結構設計基礎類型選擇探析

邰廣

摘 要：由于建筑項目不斷發展進步，各種建筑物應運而生，進而建筑物高度不斷提升。針對高層建筑來說，建筑結構設計基礎非常關鍵，它是確保高層建筑物安全的重要基礎。

關鍵詞：建筑結構；設計；高層建筑；結構；基礎設計

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0334-02

1 高層建筑物基礎類型的選取

1.1 基礎種類選取

高層建筑物基礎的挑選應當依照上部結構、項目地質、防震標準、工程條件、四周建筑物以及環境條件之類因素進行綜合考慮，需要挑選整體性能較好、可以有效適應地基承載力以及建筑容許變形規定且可以調整不均勻沉降的一種基礎形式。

天然地基筏形基礎經濟性較高，要優先考慮采用，在必要情況下也能夠采取箱式基礎。如果地質條件較好，荷載很小而且可以適應地基承載力以及變形要求的時候，同樣能采取交叉式梁基礎以及其余的基礎形式。如果地基變形與承載力不能符合設計標準，可以采取樁基或者與地基相適應的形式。

基礎有無傾斜問題屬于決定高層建筑物安全重要因素。因為高層建筑物質心很高，荷載非常大，基礎底部通常存在偏心，所以沉降過程中的建筑物質量對于基礎底部會造成傾覆力矩增量，這種傾覆力矩增量還會造成傾斜增量，所以傾斜會不斷增加，然后直到地基的變形穩定之后。所以，為了有效控制基礎的傾斜問題，需要盡可能讓構造豎向荷載中心和基礎平面有效結合，如果很難避免偏心，就必須對偏心距進行制約。根據《高層規程》的要求內容，在地基較為均勻的基礎上，箱式基礎與筏式基礎平面的形心要和上部構造豎向的永久荷載重心相互重合。對于低壓縮的地基以及端承樁基基礎，就可以將偏心距限制稍稍放寬。

1.2 基礎埋置的深度

高層建筑埋置深度必須要充分，這一方面主要是由于充分的埋置深度能夠確保高層建筑在水平荷載作用之下的地基穩定性，對整體的建筑傾斜進行有效控制。而另一方面能夠使得地基附加的壓力降低，使地基承載力增強，進而使得基礎沉降量減少，其次還有利于控制水平荷載作用下基礎擺動幅度，讓基礎底部上反力的分布接近平衡狀態。基礎埋置深度在建筑造價、工程技術手段、施工工期與保障建筑正常使用方面都會產生非常大影響。所以，基礎設計必須依照實際狀況挑選一個適當的埋置深度。

基礎埋置深度指的是有效埋深深度，通常指的是從室外的地面開始，從天然地基到基礎底部下皮標高，從樁基礎到承臺下皮標高。如果室外地面存在不等高狀況，需要依據較低一側。如果地下室四周沒有可靠的側限，需要從側限地面開始算。在《高層規程》中要求，高層建筑物基礎埋置的深度，針對復合型地基以及天然地基可以取1/15的建筑高度。針對樁基礎而言，可以取1/18的建筑高度，這其中不包括樁的長度。如果建筑物利用巖石地基以及采用有效手段的時候，在符合地基穩定性與承載力要求與具有可靠型根據的時候，基礎埋置深度能適當進行控制。

2 基礎設計手段

高層建筑物常用基礎形式為交叉梁基礎、箱基礎、樁基礎以及筏基礎，此文因為篇幅限制，所以只對其中得到廣泛應用的筏基礎以及樁基礎設計進行介紹。

2.1 筏基礎的設計介紹

2.1.1 筏基礎與設計方法

筏基礎屬于建筑中非常常用的基礎形式，主要應用在高層建筑物地下部分，多用在機房、停車場以及商場之類的大空間建筑中。筏基礎特點為：整體的剛度較高，可以有效調整基地壓力以及不均勻沉降問題，且具備很高的防滲性能，天然地基筏基礎以大面積建筑筏片和地基相互接觸，能夠使得地基承載力伴隨基礎埋深以及寬度的提升而提升，所以它具備降低基底壓力以及調節不均勻沉降的作用。

筏基礎能夠分成平板型筏基礎以及梁板型筏基礎。首先，平板型筏基礎是一塊鋼筋混凝土平板，它的厚度一般控制到1～2.5m的范圍內，所以混凝土的用量非常大，不過其施工比較便捷，建設速度非常快。梁板型筏基礎底板的厚度很小，將肋梁設置到兩個不同方向的柱列上，進而使底板剛度得到提升，對底板受力起到改善作用。

筏基礎設計方法依照采取不同的假定情況分成剛性板以及彈性板兩種形式。如果地基土較為均勻，上部結構的剛度很好，平板型筏基礎后跨比以及梁板型筏基礎肋梁的高度跨比高于1/6，柱的間距與柱荷載變化量不高于20%的時候，高層建筑物筏基礎就能只考慮部分的彎曲作用，依照剛性板方法計算。

2.1.2 筏基礎配筋的計算與構造設置

筏基礎混凝土的強度級別不能夠比C30低，墊層的厚度一般為100mm。如果有防水的要求，混凝土防滲級別依照要求標準進行確定。如果采取剛性防水，相同建筑物基礎需要防止變形縫，要順著基礎的長度每30～40m距離設置墻板、底板以及貫通頂板。

筏基礎底板通常只對正截面的承載力進行計算，而應當對肋梁正截面的受彎承載力以及斜截面的受剪承載力進行計算。針對平板筏基，依照柱板帶正彎矩對板內的底端鋼筋進行配置，依照跨中板帶負彎矩對板內的上端鋼筋進行配置。鋼筋的間距不能夠比150mm小，保證控制到200～300mm的范圍內，受力鋼筋的直徑不能夠低于12mm。將雙向鋼筋網片安裝到板的底部與頂部。筏基礎配筋不僅要符合計算要求，而且平板型筏基礎底端以及梁板型筏基礎底板肋梁，橫縱方向底端鋼筋必須有1/3的全跨，保證配筋率大于0.150%，且頂端鋼筋需要依照配筋計算進行全部貫通。

2.2 樁基礎的設計

2.2.1 樁基礎與種類介紹

樁基礎屬于高層建筑物中采用非常廣泛基礎形式，其適合建筑物上端構造荷載很大，地基較深的范圍之內是軟弱土，且采取人工地基形式不具有不經濟問題。樁基礎具體是樁身與承臺兩個部分構成，且承臺要承擔來自上部構造荷載，且將他們分布之所有根樁的上部。所以，在承擔豎向荷載力的時候，樁基礎作用就是把上部構造荷載力從樁尖傳送至深層且比較堅實的地基之中，又或者從樁身傳送至樁身四周的地基之中。而水平荷載力主要是通過承臺的側面與樁上端四周土體擠壓力進行抵抗。

樁基礎分類手段很多，依據樁傳力形式可以分成摩擦樁以及端承樁，依照樁身的材料不同能夠分成組合樁、鋼樁以及混凝土樁。樁種類選擇應當依照上端結構、工程條件以及工程經驗、樁材料的供給條件綜合進行考慮，要做到經濟合理、技術先進，保證項目質量。

2.2.2 樁布置以及承臺構造

樁布置應當滿足以下條件：

（1）對于等直徑樁來說中心距不能夠小于橫截面直徑與邊長的三倍。擴底樁的中心距不能夠低于1.5倍其直徑，并且擴大頭距離不能少于1m。

（2）在布樁過程中要保證樁承臺的承載合力點和豎向的永久荷載合力點相互重合，且保證樁基水平力較大力矩方向存在較大抵抗矩。

（3）平板型筏樁基礎樁應當布置到墻下以及柱下，在必要情況可以滿堂地布置，在核心筒可以設置密布樁。梁板型筏樁基礎樁應當布置到基礎柱下、梁下。

（4）柱頂的承臺嵌入長度，大直徑樁不能夠低于100mm，而對于中小直徑樁不能夠低于50mm，混凝土樁樁頂的縱筋需要伸入到承臺之中，錨固的長度需要滿足國家的現行標準。

樁基承臺屬于上部結構和樁間保持聯系的一種結構，平面形狀包含圓形、多邊形、矩形以及三角形。樁基承臺構造，不僅要符合抗沖切、抗剪切、抗彎承載力以及上部構造的要求，而且承臺寬度不能夠低于500mm。邊樁的中心到承臺的邊緣距離不能比樁的邊長以及直徑小，并且樁外邊緣到承臺邊緣距離不能夠低于150mm。針對條形的承臺梁來說，樁外邊緣到承臺梁邊緣距離不能夠低于75mm。最小的承臺厚度不能夠低于300mm。

3 結束語

由于社會經濟發展以及人們的生活水平不斷提升，在建筑結構設計方面提出很高的標準要求，我國高層建筑物盡管與發達國家相比起步晚，不過取得了非常大成就，建筑物設計和城市空間的結合也正在持續的健全發展。

參考文獻

[1]張于緹，劉薔意.試論建筑結構設計基礎設計類型[J].黑龍江科技信息，2014（01）.

[2]馬岸鮑.試析建筑物結構設計基礎設計種類[J].科技風，2014（11）.

[3]朱萊卿，吳林雅.試論土木項目結構設計出現的問題與對策[J].黑龍江科技信息，2014（05）.

收稿日期：2018-6-9