高层建筑结构筏板基础设计方法探讨

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1、高层建筑结构筏板基础设计方法探讨　　摘要：文章分析高层建筑基础的类型及高层建筑基础的埋置深度需要考虑的因素，探讨高层建筑结构基础的设计方法，以供参考。关键词：高层建筑结构；筏板基础；安全；经济；合理　　近年来，随着我国经济建设形势及科技的迅猛发展，高层建筑的建设呈现出数量大，层数多，结构体系新颖，计算理论和施工方法不断更新的趋势。高层建筑的受力复杂，对基础的强度、刚度和稳定性的要求也更加严格。基础工程的设计与施工对高层建筑本身及其周围环境的安全至关重要，其造价与工期对高层建筑总造价与总工期有举足轻重的影响。在各种复杂的地质条件下建造高层建筑，首先必须经济合理地做好基础设

2、计。　　　　一、高层建筑基础的类型　　高层建筑结构的基础设计，应综合考虑上部结构的类型、整体性和结构刚度、地基土条件、抗震设防要求、施工技术、周围建筑物和环境条件等各方面因素。一般情况下，高层建筑宜优先选用整体性较好的箱形基础和筏板基础。当层数少、高度不太高、地基情况较均匀时，可考虑采用交叉梁式基础。高层建筑通常不宜采用独立柱基础。当地基承载力不足、沉降量大时，可采用箱形基础、筏板基础与桩基础组合而成的桩筏基础。高层建筑直接建造在基岩上时，可考虑采用条形基础或单独基础。裙房层数少、荷重轻、面积大，当不需要设置地下室时，可采用交叉梁基础和加拉梁的独立基础。　　　　二、筏板

3、基础埋深及承载力的确定　　城区由于用地紧张，高层建筑密集，因此需设置车库、人防工程、设备用房和水池等地下室，并由其使用功能要求决定地下室的层高和层数，这就基本确定了基础底板的埋置深度，然后，根据该深度结合建筑场地的岩土工程特点进行基础选型，研究选择天然筏板基础的可能性。由于地下室具有一定的埋深及地区的地下水位较高，天然筏板基础属于补偿性基础，因此地基的确定有两种方法：一是地基承载力设计值的直接确定法。它是根据地基承载力标准值按照有关规范通过深度和宽度的修正得到承载力设计值，并采用原位试验与室内土工试验相结合的综合判断法来确定岩土的特性。二是按照补偿性基础分析地基承载力。

4、　　例如：某栋地上28层、地下2层的高层建筑，由于将原地面下l0m厚的原土挖去建造地下室，则卸土土压力达180Kpa，约相当于l1层楼的荷载重量；如果地下水位为地面下2m，则水的浮托力为80Kpa，约相当于5层楼的荷载重量，因此实际需要的地基承载力为l4层楼的荷载。即当地基承载力标准值f≥250Kpa时就能满足设计要求，如果筏基底板适当向外挑出，则有更大的可靠度。　　　　三、筏板基础的可行性分析　　高层建筑能否考虑选定筏板基础，主要应对以下3个方面进行验算：　　1、基础埋深的确定。高层建筑一般均设有地下室，所以筏板基础的埋置深度往往取决于建筑高度、地下室层数及层高，如果

5、建筑物的抗倾覆力能满足要求，就可根据该深度结合下卧土层的岩土工程性质，进行筏板基础的天然地基承载力及沉降计算，以确定其是否可行。　　2、沉降计算。沉降计算是地基验算的重要组成部分，它不仅影响建筑物的可使用性，而且在筏板基础的结构设计中起重要作用。在实际设计中，工程师往往对确定地基承载力有较大把握，而在地基变形的计算上却难以把握。笔者认为，虽然目前未能从理论上对地基的变形进行精确计算，但只要能对变形的计算参数合理取值，选用合适的计算方法，并根据地区经验作出修正，就仍能获得与实际情况较接近的总沉降计算值，以保证结构设计的安全性。　　3、基础方案的确认：根据上部建筑结构布置具

6、体情况、岩土勘察报告的结果、结构计算分析、经安全经济比较，确认所选基础适应上部结构、符合使用要求、满足地基基础要求以及技术经济上合理。在内力分析时应采用合理的计算方法，对于地基比较均匀、筏板基础和上部结构刚度相对较大、柱轴力及柱距相差不大时，可以采用简化计算方法，其最基本的特点是将由上部结构、基础和地基3部分构成的一个完整的静力平衡体系，分割成3个部分，独立求解计算简便。其缺点是完全不能考虑基础的整体作用，也无法计算挠曲变形，夸大上部结构刚度的影响。当上部结构复杂、结构整体刚度小、地质条件不利时，应把上部结构、基础和地基三者作为一个共同工作的整体加以分析。通过上部结构与

7、基础、基础与地基连接界面处变形协调，使整个体系符合静力平衡。对于筏板基础，由于考虑了上部结构的贡献，使其整体弯曲变形和内力减小，而取得较为经济的效果；对于上部结构，由于考虑了因基础变形引起的变形，其变形将使上部结构产生附加应力，考虑了这种附加应力，结构设计将更安全。　　四、影响基础板厚的因素　　1、基础沉降的不均匀性。荷载分布和地基岩土的不均匀性势必导致基础的不均匀沉降。除沉降无法控制在允许范围内，需对较软弱的地基应进行加固处理外。一般情况下可以采用加大板厚以增加基础底板的刚度的办法来调整　　2、基础与地基岩土的相对刚度。规范规定筏板基础