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摘要：近几年来所建的房屋大多是高层建筑，由于高层建筑层数高及重量较大，自身所承受的荷载力所导致的倾斜力矩也会越大。在这种情况下，就需要基础具有较强的承载力，从而实现对建筑沉降和倾斜的有效控制，使房屋建筑在风荷载及地震荷载下能够具有更好的稳定性。所以在房屋建筑结构设计中需要对基础设计和施工提出更严格的要求，这不仅由于基础工程所占造价比重较大，同时还由于基础工程直接关系到整体工程的质量和建筑的安全性，决定着工程的投资效益的实现。
关键词：基础设计；设计分析；结构基础
一、高层建筑基础设计概述
（一）进行高层建筑基础设计时需要考虑较多因素，如基础的承载力、内力及配筋等情况的确定，这些都需要相应的计算才能取得准确数据。因此在计算过程中需要结合地质勘察报告、上部结构类型、基础所需承受工作荷载效应等方面的因素进行周全考虑。只有进行周全的考虑，才能确保基础设计时各项计算的准确性，确保基础的安全性和经济性。
（二）在实际工程施工中，由于不同的结构形式建筑对施工要求会有所不同，同时施工过程中地质条件千变万化，施工周期要求长短不一，所以会采用不同的基础形式来进行施工。在地质条件良好，且设计选定的基础持力层埋深较浅的情况下，可以选择天然基础；反之在不良地质条件下，通常优先考虑桩基础形式。天然基础和桩基础各有利弊，设计中应结合工程需要，选择合适的基础形式。
（三）目前在我国高层建筑基础工程施工中，由于高层建筑自重较大，目前普遍会采用桩基础形式，按桩基础受力情况一般又简单的分为端承桩和摩擦桩，由于端承桩其桩底处于岩层或硬土层中，桩端持力层具有较好的非压缩性，能有效的避免桩端发生沉积，同时桩具有良好的承载力。摩擦桩主要是依靠桩侧摩擦阻力来承担竖向荷载，同时桩底土层也会对桩端提供一定的承载力，但由于底部支承的土层具有可压缩性，所以摩擦桩的桩基沉降量相对端承桩还是会较大。
（四）高层房屋建筑基础施工时，采用桩基础，基础受力方式简单直接，不利地质条件的影响较小，并且能够有效的控制建筑沉降。采用天然地基，由于建筑物基础下的各土层厚度不均，且各土层压缩模量不一，在建筑物上部结构荷载作用下不可避免的会导致不均匀沉降的发生，难以有效控制建筑沉降。采用桩基础进行施工，可以使深部土层的承载能力得到充分的发挥。同时桩基础与现代施工技术和材料实现了完美的结合，有效的提高了桩基础施工技术的水平，使其在高层建筑基础工程中发挥着更好的性能。
二、高层建筑基础的设计分析
（一）上部结构的刚度对基础受力状况的影响
上部结构刚度是指上部结构对基础不均匀沉降或弯曲的抵抗能力，包括水平刚度，竖向刚度和抗彎刚度的综合。上部结构刚度对基础变形有约束作用，能改善基础的纵向弯曲程度，减小基础的沉降差异，在对沉降要求较严格的天然基础设计中值得重点考虑。在实际工程设计中，可以采用多种方法增强上部结构刚度，例如：（1）增加剪力墙布置数量或长度；（2）增加纵横向梁数量或截面尺寸；（3）增加框架柱截面；（4）尽量避免采用细长形建筑等措施。
常见的PKPM设计分析软件可以计算结构上部刚度，并且在后续JCCAD基础计算时叠加上部结构刚度后得出基础内力，配筋和沉降等结果。根据多个工程实例计算分析，在地基、基础和荷载条件不变的情况下，增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠曲和内力，但同时也会导致上部结构自身内力增加，即上部结构对减少基础内力的贡献是以在自身中产生不容忽视的次应力为代价的。设计中还应当注意的是上部结构的刚度贡献也不是无限的。
（二）基础刚度对基底反力分布的影响
基础按刚度大小通常可分为刚性基础和柔性基础。刚性基础抗弯刚度大，基础受荷后不发生挠曲，有较强的调整基地反力的能力，它能跨越基础中部，将所承担的荷载相对集中的传递到基础边缘，起到“桥梁”的作用。由于刚性基础与地基的变形协调一致，因此在轴心荷载作用下地基表面各点的竖向变形值相同。当荷载较小时，地基反力分布曲线呈凹抛物线或马鞍形；随着荷载的增大，位于基础边缘部分的地基土产生塑性变形区，边缘地基反力不再增大，而荷载增加部分则由中间部分的土体承担，中间部分的地基反力继续增大，地基反力分布曲线逐渐由马鞍形转变为抛物线形；当荷载接近地基土的破坏荷载时，地基反力分布曲线又由抛物线形变成钟形（基底反力图形见图1）。
图1 轴心荷载下刚性基础地基反力分布形式
（a）凹抛物线形；（b）马鞍形；（c）凸抛物线形；（d）钟形
柔性基础由于其刚度很小，在竖向荷载作用下没有抵抗弯曲变形的能力，基础能随着地基一起变形。因此，地基反力的分布与作用与基础上的荷载分布是一致的。柔性基础在均布荷载作用下，其沉降特点是中部大、边缘小（基底反力图形见图2）。
图2 荷载作用下柔性基础地基反力分布形式
（三）地基条件对基础受力状况的影响
地基土的软弱程度一般通过基床系数和压缩模量反应出来。当地基土的压缩性很小，基础作为一个整体时局部弯曲会小，上部结构的稳定性较好，建筑不均匀沉降较少，在计算基础内力时基床系数可取大值，得出的基础内力及配筋值也会较小，反之在软弱地基土上，由于土层压缩变形大，且分布不均匀，基础各区域弯矩差别较大，导致基础内力及配筋值也较大。在实际情况中，基础和地基界面处会产生一定的摩擦力，这种摩擦力基本上都不会超出土的抗剪强度。同时地基土中孔隙水压力的变化情况也会对摩擦力的大小和分布带来一定的影响，同时界面的状况还会受到建筑上部荷载分布及性质、基础的刚度及土的蠕变等的影响。在相同地质条件下，地基土对天然基础的影响要大于对桩基础的影响。
（四）上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法
在外荷载作用下，上部结构、基础和地基做为一个联系的整体会产生相应的变形，三者按照各自的刚度对相互变形产生制约作用，因而制约整个体系的内力，基底反力，结构变形，建筑沉降的变化，是各部分特征共同作用的结果。设计中采用共同分析的方法，即上部结构、基础和地基作为一个整体相互协调，在满足连接点和接触点条件的情况下协调解决整个体系的变形和内力。在共同作用分析中，上部结构和基础通常是由梁、板组成，因此可以采用有限单元法、有限条法、有限差分法或解析方法建立上部结构和基础的刚度矩阵，并利用变形协调条件与地基的刚度矩阵耦合起来。在常见的PKPM计算软件中可以采用有限元法进行计算分析。
三、对建筑结构基础设计的建议
当前建筑结构基础设计分析主要是根据结构力学以及弹性力学来进行的，具有操作简单、可靠性高的优点，能够保证取得较好的设计效果，尤其是对于一些地质情况比较好的基础来说更能得到满意的效果。目前高层建筑无论是数量还是高度都呈不断增加的趋势，由于垂直荷载作用的加大，导致沉降的增加，同时也会导致建筑自身有害的次应力增加，所以在对高层建筑设计时需要对建筑结构进行充分的分析计算，优化结构平面布置，调整建筑整体刚度，结合不同地质条件综合考虑，选择既安全又经济的基础形式。
四、结束语
近年来，我国房屋建筑结构设计虽然取得了较好的成效，但在发展过程中还存在着一些不足之处，还需要在设计过程中采取相应的改进措施，从而使房屋建筑结构设计更加完善。建设行业的快速发展，有效的推动了我国房屋建设结构设计的发展，房屋建筑结构开始向复杂化方向发展，这就对设计工作提出了更高的要求。在满足建筑使用功能的同时做出一个安全，经济的结构设计方案是设计人员需要不懈努力的方向。
参考文献：
[1]张玉娣，刘强一.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].黑龙江科技信息，2011（01）
[2]马安宝.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].科技风，2011（11）
摘要：近几年来所建的房屋大多是高层建筑，由于高层建筑层数高及重量较大，自身所承受的荷载力所导致的倾斜力矩也会越大。在这种情况下，就需要基础具有较强的承载力，从而实现对建筑沉降和倾斜的有效控制，使房屋建筑在风荷载及地震荷载下能够具有更好的稳定性。所以在房屋建筑结构设计中需要对基础设计和施工提出更严格的要求，这不仅由于基础工程所占造价比重较大，同时还由于基础工程直接关系到整体工程的质量和建筑的安全性，决定着工程的投资效益的实现。
关键词：基础设计；设计分析；结构基础
一、高层建筑基础设计概述
（一）进行高层建筑基础设计时需要考虑较多因素，如基础的承载力、内力及配筋等情况的确定，这些都需要相应的计算才能取得准确数据。因此在计算过程中需要结合地质勘察报告、上部结构类型、基础所需承受工作荷载效应等方面的因素进行周全考虑。只有进行周全的考虑，才能确保基础设计时各项计算的准确性，确保基础的安全性和经济性。
（二）在实际工程施工中，由于不同的结构形式建筑对施工要求会有所不同，同时施工过程中地质条件千变万化，施工周期要求长短不一，所以会采用不同的基础形式来进行施工。在地质条件良好，且设计选定的基础持力层埋深较浅的情况下，可以选择天然基础；反之在不良地质条件下，通常优先考虑桩基础形式。天然基础和桩基础各有利弊，设计中应结合工程需要，选择合适的基础形式。
（三）目前在我国高层建筑基础工程施工中，由于高层建筑自重较大，目前普遍会采用桩基础形式，按桩基础受力情况一般又简单的分为端承桩和摩擦桩，由于端承桩其桩底处于岩层或硬土层中，桩端持力层具有较好的非压缩性，能有效的避免桩端发生沉积，同时桩具有良好的承载力。摩擦桩主要是依靠桩侧摩擦阻力来承担竖向荷载，同时桩底土层也会对桩端提供一定的承载力，但由于底部支承的土层具有可压缩性，所以摩擦桩的桩基沉降量相对端承桩还是会较大。
（四）高层房屋建筑基础施工时，采用桩基础，基础受力方式简单直接，不利地质条件的影响较小，并且能够有效的控制建筑沉降。采用天然地基，由于建筑物基础下的各土层厚度不均，且各土层压缩模量不一，在建筑物上部结构荷载作用下不可避免的会导致不均匀沉降的发生，难以有效控制建筑沉降。采用桩基础进行施工，可以使深部土层的承载能力得到充分的发挥。同时桩基础与现代施工技术和材料实现了完美的结合，有效的提高了桩基础施工技术的水平，使其在高层建筑基础工程中发挥着更好的性能。
二、高层建筑基础的设计分析
（一）上部结构的刚度对基础受力状况的影响
上部结构刚度是指上部结构对基础不均匀沉降或弯曲的抵抗能力，包括水平刚度，竖向刚度和抗彎刚度的综合。上部结构刚度对基础变形有约束作用，能改善基础的纵向弯曲程度，减小基础的沉降差异，在对沉降要求较严格的天然基础设计中值得重点考虑。在实际工程设计中，可以采用多种方法增强上部结构刚度，例如：（1）增加剪力墙布置数量或长度；（2）增加纵横向梁数量或截面尺寸；（3）增加框架柱截面；（4）尽量避免采用细长形建筑等措施。
常见的PKPM设计分析软件可以计算结构上部刚度，并且在后续JCCAD基础计算时叠加上部结构刚度后得出基础内力，配筋和沉降等结果。根据多个工程实例计算分析，在地基、基础和荷载条件不变的情况下，增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠曲和内力，但同时也会导致上部结构自身内力增加，即上部结构对减少基础内力的贡献是以在自身中产生不容忽视的次应力为代价的。设计中还应当注意的是上部结构的刚度贡献也不是无限的。
（二）基础刚度对基底反力分布的影响
基础按刚度大小通常可分为刚性基础和柔性基础。刚性基础抗弯刚度大，基础受荷后不发生挠曲，有较强的调整基地反力的能力，它能跨越基础中部，将所承担的荷载相对集中的传递到基础边缘，起到“桥梁”的作用。由于刚性基础与地基的变形协调一致，因此在轴心荷载作用下地基表面各点的竖向变形值相同。当荷载较小时，地基反力分布曲线呈凹抛物线或马鞍形；随着荷载的增大，位于基础边缘部分的地基土产生塑性变形区，边缘地基反力不再增大，而荷载增加部分则由中间部分的土体承担，中间部分的地基反力继续增大，地基反力分布曲线逐渐由马鞍形转变为抛物线形；当荷载接近地基土的破坏荷载时，地基反力分布曲线又由抛物线形变成钟形（基底反力图形见图1）。
图1 轴心荷载下刚性基础地基反力分布形式
（a）凹抛物线形；（b）马鞍形；（c）凸抛物线形；（d）钟形
柔性基础由于其刚度很小，在竖向荷载作用下没有抵抗弯曲变形的能力，基础能随着地基一起变形。因此，地基反力的分布与作用与基础上的荷载分布是一致的。柔性基础在均布荷载作用下，其沉降特点是中部大、边缘小（基底反力图形见图2）。
图2 荷载作用下柔性基础地基反力分布形式
（三）地基条件对基础受力状况的影响
地基土的软弱程度一般通过基床系数和压缩模量反应出来。当地基土的压缩性很小，基础作为一个整体时局部弯曲会小，上部结构的稳定性较好，建筑不均匀沉降较少，在计算基础内力时基床系数可取大值，得出的基础内力及配筋值也会较小，反之在软弱地基土上，由于土层压缩变形大，且分布不均匀，基础各区域弯矩差别较大，导致基础内力及配筋值也较大。在实际情况中，基础和地基界面处会产生一定的摩擦力，这种摩擦力基本上都不会超出土的抗剪强度。同时地基土中孔隙水压力的变化情况也会对摩擦力的大小和分布带来一定的影响，同时界面的状况还会受到建筑上部荷载分布及性质、基础的刚度及土的蠕变等的影响。在相同地质条件下，地基土对天然基础的影响要大于对桩基础的影响。
（四）上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法
在外荷载作用下，上部结构、基础和地基做为一个联系的整体会产生相应的变形，三者按照各自的刚度对相互变形产生制约作用，因而制约整个体系的内力，基底反力，结构变形，建筑沉降的变化，是各部分特征共同作用的结果。设计中采用共同分析的方法，即上部结构、基础和地基作为一个整体相互协调，在满足连接点和接触点条件的情况下协调解决整个体系的变形和内力。在共同作用分析中，上部结构和基础通常是由梁、板组成，因此可以采用有限单元法、有限条法、有限差分法或解析方法建立上部结构和基础的刚度矩阵，并利用变形协调条件与地基的刚度矩阵耦合起来。在常见的PKPM计算软件中可以采用有限元法进行计算分析。
三、对建筑结构基础设计的建议
当前建筑结构基础设计分析主要是根据结构力学以及弹性力学来进行的，具有操作简单、可靠性高的优点，能够保证取得较好的设计效果，尤其是对于一些地质情况比较好的基础来说更能得到满意的效果。目前高层建筑无论是数量还是高度都呈不断增加的趋势，由于垂直荷载作用的加大，导致沉降的增加，同时也会导致建筑自身有害的次应力增加，所以在对高层建筑设计时需要对建筑结构进行充分的分析计算，优化结构平面布置，调整建筑整体刚度，结合不同地质条件综合考虑，选择既安全又经济的基础形式。
四、结束语
近年来，我国房屋建筑结构设计虽然取得了较好的成效，但在发展过程中还存在着一些不足之处，还需要在设计过程中采取相应的改进措施，从而使房屋建筑结构设计更加完善。建设行业的快速发展，有效的推动了我国房屋建设结构设计的发展，房屋建筑结构开始向复杂化方向发展，这就对设计工作提出了更高的要求。在满足建筑使用功能的同时做出一个安全，经济的结构设计方案是设计人员需要不懈努力的方向。
参考文献：
[1]张玉娣，刘强一.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].黑龙江科技信息，2011（01）
[2]马安宝.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].科技风，2011（11）