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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，并以筏板基础为例，分析其设计方法及其构造要点。
关键词：建筑工程；高层建筑结构；筏板基础
一、高层建筑结构基础设计的基本要求及内容
基础设计是高层建筑结构的重要组成部分，它承托着上部结构的重量和外部作用力，并将其传到地基。高层建筑结构基础的工程量大、造价高、消耗材料多，对建筑物施工工期影响也很大。一般来说，9～16层民用高层建筑的地基基础所需工期占总工期的1／3左右，造价也占总造价的1／3左右。因此，基础设计对高层建筑的经济技术指标有较大的影响。在高层建筑结构基础设计中，应遵循以下的技术及质量要求：（1）基底的压力不超过地基承载力或桩基承载力；（2）基础总沉降量和差异沉降量控制在允许值范围内；（3）还要满足建筑物地下室部分的防水要求；（4）基础施工应避免和减轻对相邻建筑物的影响和干扰；（5）设计人员还要考虑综合经济技术指标，设计应考虑使用条件、施工条件和施工工期。
（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联合基础。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）高层建筑基础的埋置深度
足够的埋置深度是保证高层建筑基础设计合理及安全的首要因素，因此，设计人员在确定埋置深度时，应综合地考虑建筑物的体型、高度、地基土质、抗震设防烈度等因素，充分满足抗滑移和抗倾覆要求。埋置深度一般是指从室外地坪算至基础底面距离，并宜符合如下要求，天然地基或复合地基可取房屋高度的1／15，桩基础可取房屋高度的1／18（桩长不计在内），所以在设计过程中，基础是否倾斜是高层建筑是否安全的一个最为关键的因素，为了防止基础倾斜，可以增大基础埋深，这样的设计方法有利于防止基础建设在水平风荷载和水平地震作用下基础发生滑移和倾斜，以此提高基础的稳定性。同时，增大基础埋设深度可以减少基础的沉降量，提高地基的承载力，使基底下土反力的分布趨于平缓，减少应力集中程度，还可以减轻震害。高层建筑的基础和与其相连的裙房的基础，可通过计算确定是否设置沉降缝。当设置沉降缝时，应考虑高层主楼基础有可靠的侧向约束及有效埋深。当不设沉降缝时，应采取有效措施减少差异沉降及其影响。在天然地基上的高层建筑结构基础主要采用筏板基础和箱形基础，本章将讨论这两种基础形式的计算和设计。
二、筏板基础的设计方法
（一）上部结构竖向荷载较大的工程
筏板基础本身是地下室的底板，厚度较大，有良好的抗渗性能。由于筏板刚度大，可以调节基础不均匀沉降。加之筏板基础不必设置很多内部墙体，可以形成较大的自由空间，便于地下室的多种用途，因而能较好地满足建筑功能的要求。平板式筏板基础是一块放在地基上的钢筋混凝土大平板，根据柱距的不同和传至基础的柱中弯矩与剪力的大小，平板的厚度变化很大，一般从200mm到3000mm不等。柱子和剪力墙就布置在这块平板上，形成倒置的无梁楼盖。有时为了使筏板受力均匀，将柱和剪力墙周围局部加厚，以满足柱子和剪力墙的抗冲切要求，形成墩座式筏板。墩座式筏板又分成下墩座式筏板和上墩座式筏板两种。平板式筏板基础一般伸出外墙lm左右，使筏板基础面积稍大于上部结构面积。梁板式筏板基础又称肋梁式筏基，肋梁可以正放在筏板下，也可以反放在筏板上。当采用板上梁时，梁应留出排水孔，并设置架空地板。肋梁式筏基与平板式筏基相比较，其刚度比平板式筏板基础大，调节不均匀沉降能力更强，有更大的适用范围和更明确的受力性能。
对于软弱地基上的筏板基础，往往需将筏板的厚度更进一步加大，但这时柱或剪力墙周围的材料能充分发挥作用，而离此较远处的内力减少，为了降低材料消耗，将厚板挖空形成格构式筏板基础和空心式筏板基础，这样，既不减少其承载力，又不降低刚度。基础挖空的空间大部分是不利用的，但它减少了地基的负担，降低了材料的消耗。
（二）筏板基础设计要求
筏板基础的平面尺寸应根据地基土的承载力、上部结构的布置及其荷载的分布等因素确定。当满足地基承载力时，筏板基础的周边不宜向外有较大挑伸。当需要外挑时，有肋梁的筏基宜将梁一同挑出。周围有墙体的筏基，筏板可不外伸。在具体设计中，筏板边缘一般应伸出边柱和角柱外侧包线或侧墙以外，伸出长度宜不大于伸出方向边跨柱距的1／4；无外伸肋梁的筏板，伸出长一般不宜大于1．5m，对高层建筑来说，一般要求偏心矩应控制在一定范围内，即e≤0．1W／A，W为偏心方向基础底面边缘抵抗矩（m3），A为基础底面面积。
平板式筏板基础的板厚可根据受冲切承载力计算确定，板厚不宜小于400mm。冲切计算时，应考虑作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩所产生的附加剪力。当个别柱的冲切力较大而不能满足板的冲切承载力要求时，可将该柱下的筏板局部加厚或配置抗冲切钢筋。距柱边h/2处冲切临界截面的最大剪应力。
梁板式筏板基础的肋梁宽度不宜过大，在满足设计剪力V不大于0．25是0.25βcfcbh0的条件下，当梁宽小于柱宽时，可将肋梁在柱边加腋以满足构造要求。墙柱的纵向钢筋要贯通基础梁而插入板中，并且应从梁上皮起满足锚固长度的要求。梁板式筏板基础的梁高取值应包括底板厚度在内，梁高不宜小于平均柱距的1／6。同时还应综合考虑柱距、荷载大小、地质条件等因素，经计算满足承载力的要求。梁板式筏板基础的板厚不应小于300mm，见板厚与板区格的短跨度之比不宜小于1／20，筏板基础混凝土强度不应低于C30，当有防水要求时，筏板基础的外围梁和底板混凝土抗渗要求不应低予S6。筏板基础的钢筋间距不应小于150mm，一般情况下设计为200mm～300mm，受力钢筋直径不宜小于12mm。采用双向钢筋网片配置在板的顶面和底面。板的受力钢筋的配置应满足计算要求外，纵、横两方向的支座钢筋有1／2～1／3贯通全跨，其纵（横）向配筋率不小于0．15％。跨中钢筋均按实际配筋率全部连通。筏板边缘外伸一部分应上下配置钢筋。对无外伸肋梁的双向外伸部分，应在板底配置内锚长度为L。的辐射状附加钢筋，其直径与边跨板的受力钢筋相同，间距不大于200mm。地下室外墙厚不应小于250mm，内墙厚不应小于200mm。墙内均应设双面双向钢筋网片，分布筋直径不应小于10mm，间距不应大于200mm。
参考文献
[1]李兰． 高层建筑结构筏板基础设计与研究[D]．合肥工业大学：结构工程，2007．
[2]王莺歌． 如何在桩筏基础设计中考虑共同作用[J]．西部探矿工程,2006,（1）．
[3]王利云． 大型筏板基础的设计与施工[J]．广东建材，2006，（1）．
作者简介：马福昌，广西钦州人，广西天艺建筑设计有限责任公司助理工程师，研究方向：结构专业设计，图纸校对等。
关键词：建筑工程；高层建筑结构；筏板基础
一、高层建筑结构基础设计的基本要求及内容
基础设计是高层建筑结构的重要组成部分，它承托着上部结构的重量和外部作用力，并将其传到地基。高层建筑结构基础的工程量大、造价高、消耗材料多，对建筑物施工工期影响也很大。一般来说，9～16层民用高层建筑的地基基础所需工期占总工期的1／3左右，造价也占总造价的1／3左右。因此，基础设计对高层建筑的经济技术指标有较大的影响。在高层建筑结构基础设计中，应遵循以下的技术及质量要求：（1）基底的压力不超过地基承载力或桩基承载力；（2）基础总沉降量和差异沉降量控制在允许值范围内；（3）还要满足建筑物地下室部分的防水要求；（4）基础施工应避免和减轻对相邻建筑物的影响和干扰；（5）设计人员还要考虑综合经济技术指标，设计应考虑使用条件、施工条件和施工工期。
（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联合基础。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）高层建筑基础的埋置深度
足够的埋置深度是保证高层建筑基础设计合理及安全的首要因素，因此，设计人员在确定埋置深度时，应综合地考虑建筑物的体型、高度、地基土质、抗震设防烈度等因素，充分满足抗滑移和抗倾覆要求。埋置深度一般是指从室外地坪算至基础底面距离，并宜符合如下要求，天然地基或复合地基可取房屋高度的1／15，桩基础可取房屋高度的1／18（桩长不计在内），所以在设计过程中，基础是否倾斜是高层建筑是否安全的一个最为关键的因素，为了防止基础倾斜，可以增大基础埋深，这样的设计方法有利于防止基础建设在水平风荷载和水平地震作用下基础发生滑移和倾斜，以此提高基础的稳定性。同时，增大基础埋设深度可以减少基础的沉降量，提高地基的承载力，使基底下土反力的分布趨于平缓，减少应力集中程度，还可以减轻震害。高层建筑的基础和与其相连的裙房的基础，可通过计算确定是否设置沉降缝。当设置沉降缝时，应考虑高层主楼基础有可靠的侧向约束及有效埋深。当不设沉降缝时，应采取有效措施减少差异沉降及其影响。在天然地基上的高层建筑结构基础主要采用筏板基础和箱形基础，本章将讨论这两种基础形式的计算和设计。
二、筏板基础的设计方法
（一）上部结构竖向荷载较大的工程
筏板基础本身是地下室的底板，厚度较大，有良好的抗渗性能。由于筏板刚度大，可以调节基础不均匀沉降。加之筏板基础不必设置很多内部墙体，可以形成较大的自由空间，便于地下室的多种用途，因而能较好地满足建筑功能的要求。平板式筏板基础是一块放在地基上的钢筋混凝土大平板，根据柱距的不同和传至基础的柱中弯矩与剪力的大小，平板的厚度变化很大，一般从200mm到3000mm不等。柱子和剪力墙就布置在这块平板上，形成倒置的无梁楼盖。有时为了使筏板受力均匀，将柱和剪力墙周围局部加厚，以满足柱子和剪力墙的抗冲切要求，形成墩座式筏板。墩座式筏板又分成下墩座式筏板和上墩座式筏板两种。平板式筏板基础一般伸出外墙lm左右，使筏板基础面积稍大于上部结构面积。梁板式筏板基础又称肋梁式筏基，肋梁可以正放在筏板下，也可以反放在筏板上。当采用板上梁时，梁应留出排水孔，并设置架空地板。肋梁式筏基与平板式筏基相比较，其刚度比平板式筏板基础大，调节不均匀沉降能力更强，有更大的适用范围和更明确的受力性能。
对于软弱地基上的筏板基础，往往需将筏板的厚度更进一步加大，但这时柱或剪力墙周围的材料能充分发挥作用，而离此较远处的内力减少，为了降低材料消耗，将厚板挖空形成格构式筏板基础和空心式筏板基础，这样，既不减少其承载力，又不降低刚度。基础挖空的空间大部分是不利用的，但它减少了地基的负担，降低了材料的消耗。
（二）筏板基础设计要求
筏板基础的平面尺寸应根据地基土的承载力、上部结构的布置及其荷载的分布等因素确定。当满足地基承载力时，筏板基础的周边不宜向外有较大挑伸。当需要外挑时，有肋梁的筏基宜将梁一同挑出。周围有墙体的筏基，筏板可不外伸。在具体设计中，筏板边缘一般应伸出边柱和角柱外侧包线或侧墙以外，伸出长度宜不大于伸出方向边跨柱距的1／4；无外伸肋梁的筏板，伸出长一般不宜大于1．5m，对高层建筑来说，一般要求偏心矩应控制在一定范围内，即e≤0．1W／A，W为偏心方向基础底面边缘抵抗矩（m3），A为基础底面面积。
平板式筏板基础的板厚可根据受冲切承载力计算确定，板厚不宜小于400mm。冲切计算时，应考虑作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩所产生的附加剪力。当个别柱的冲切力较大而不能满足板的冲切承载力要求时，可将该柱下的筏板局部加厚或配置抗冲切钢筋。距柱边h/2处冲切临界截面的最大剪应力。
梁板式筏板基础的肋梁宽度不宜过大，在满足设计剪力V不大于0．25是0.25βcfcbh0的条件下，当梁宽小于柱宽时，可将肋梁在柱边加腋以满足构造要求。墙柱的纵向钢筋要贯通基础梁而插入板中，并且应从梁上皮起满足锚固长度的要求。梁板式筏板基础的梁高取值应包括底板厚度在内，梁高不宜小于平均柱距的1／6。同时还应综合考虑柱距、荷载大小、地质条件等因素，经计算满足承载力的要求。梁板式筏板基础的板厚不应小于300mm，见板厚与板区格的短跨度之比不宜小于1／20，筏板基础混凝土强度不应低于C30，当有防水要求时，筏板基础的外围梁和底板混凝土抗渗要求不应低予S6。筏板基础的钢筋间距不应小于150mm，一般情况下设计为200mm～300mm，受力钢筋直径不宜小于12mm。采用双向钢筋网片配置在板的顶面和底面。板的受力钢筋的配置应满足计算要求外，纵、横两方向的支座钢筋有1／2～1／3贯通全跨，其纵（横）向配筋率不小于0．15％。跨中钢筋均按实际配筋率全部连通。筏板边缘外伸一部分应上下配置钢筋。对无外伸肋梁的双向外伸部分，应在板底配置内锚长度为L。的辐射状附加钢筋，其直径与边跨板的受力钢筋相同，间距不大于200mm。地下室外墙厚不应小于250mm，内墙厚不应小于200mm。墙内均应设双面双向钢筋网片，分布筋直径不应小于10mm，间距不应大于200mm。
参考文献
[1]李兰． 高层建筑结构筏板基础设计与研究[D]．合肥工业大学：结构工程，2007．
[2]王莺歌． 如何在桩筏基础设计中考虑共同作用[J]．西部探矿工程,2006,（1）．
[3]王利云． 大型筏板基础的设计与施工[J]．广东建材，2006，（1）．
作者简介：马福昌，广西钦州人，广西天艺建筑设计有限责任公司助理工程师，研究方向：结构专业设计，图纸校对等。