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摘要:由于我国城镇化发展速度加快,城市土地资源量逐步减少,所以很多高层建筑开工建设施工,成为城市居民生活的重要场所之一。高层建筑基础结构是非常重要的结构,被人们所重视,其主要承载着整个结构的重量,是安全性、可靠性提升的关键部分。在建筑设计中,需要将上部结构、基础、地基等部分联合分析考虑,选择最佳的基础结构形式。基础部分需要的钢材数量比较多、水泥量大、施工难度也非常高,这样就会导致基础结构的成本较高,并且很多地质条件比较差,容易导致很多问题。基于此,高层建筑基础设计选型非常重要,可以达到安全性要求。
关键词:高层建筑;基础;设计选型;应用
1高层建筑基础设计选型分析
1.1高层建筑基础设计选型的重要性
(1)如果高层建筑基础结构选型不当,或者形式不合理,会导致建筑结构安全性比较差。基础结构设计的种类比较差,会因为承载性能不足而产生不均匀沉降的问题,容易发生倾斜的问题,造成很大的事故。
(2)选择最佳高层建筑基础形式,可以降低项目成本。建筑基础的造价成本较高,一般会达到整个建筑的25%左右,所以对于结构组成复杂或者地质条件复杂时,成本占比会有所增加。因此,选择最佳基础形式可以降低成本。
(3)选择合适基础形式对于缩短工期非常重要。从统计数据分析,基础结构施工工期大约占据整个土建工期的30%,只有合理的基础形式才能提高施工速度,缩短项目工期。
1.2高层建筑基础设计分析方法
工程技术人员展开深入研究,高层建筑地基、基础等部分已经被人们所重视。最为合适的方式就是上部结构和地基、基础共同作用进行分析,该方式之下,地基、基础、上部结构应该合理的处理,保证接触点达到静力平衡与接触点变形协调性方面,让着三者形成协调统一的整体结构。
2高层建筑基础选型设计的因素分析
2.1上部结构资料
上部结构给建筑基础设计选型影响是如下几点:
(1)如果房屋结构形式简单,会比复杂结构的沉降更显均匀性。
(2)上部结构形式不同,适应沉降能力、容许变形参数都是不同的,所选择使用的基础形式也不同。
(3)柱(墙)底轴力设计前期基础的型式一般是通过对柱(墙)底轴力的估算而选取的,更具经验确定相应的荷载参数值。
(4)地下室深度和地下水浮力的计算,如果选择的是补偿式基础形式,比如箱型基础,需要进行地下室挖孔处理的地基重量应该综合分析。基础沉降部分通过其有效压力的增大而形成,该参数并未变化,基础就不会产生沉降反应。如果补偿式基础部分的埋深达到合理性要求,此时的地下室移除之下的土的质量和附加建筑物质量是基本平衡的,那么建筑物沉降就会减小。对于中空的结构部件来说,结构物因为受到水的浮力影响之下而导致底部产生抗浮的问题,会给结构的整体抗浮产生影响。此外,在全埋式的地下室结构也会选择这样的形式。
2.2地质条件
在地质勘察环节,需要综合分析工程的具体情况以及逆选择的基础结构,进而提供完善的资料信息。在分析天然地基的条件下,需要检查确定荷载影响范围之内的地基土物理性质、分布条件、深度以及厚度等参数,同时还要分析不良土体的结构形式,比如河道、池塘等,合理的进行地基结构的稳定性、承载性能的分析,掌握具体的变形参数。如果选择使用沉管灌注桩或者预制桩的形式,应该检查确定施工范围内岩性、分布、深度、厚度以及试验参数值,对于未知的地质条件也需要进行整个区域内承载力参数以及摩擦力方面的分析,为基础设计选型提供基础条件。
2.3周围环境因素
(1)振动和噪声。在建筑基础施工中,应用的桩机都是大型设备,施工中会产生很大的噪音、振动以及油污等问题,会产生严重危害和影响。
(2)建筑施工基础结构的选型还要综合分析宽度是否可以满足机具进场的需要,达到正常的运行标准和要求。
(3)挤土效应。成桩中选择打入或者压入的施工方式,都会导致现场存在挤土效应,地基土隆起,会给周边建筑物、管线等造成影响。
2.4性价比和工期
任何建筑项目都会考虑到性价比方面的因素,工期也是施工单位关注的重点,所以建筑基础结构的选择應该从经济角度出发进行充分的论证和分析,多种方法对比分析,降低项目成本,提高经济效益。
3高层建筑基础的设计选型与应用
3.1高层建筑基础设计的方法
高层建筑基础设计中,需要联合上部结构、地基进行综合性分析,保证这三个结构达到接触点静力平衡性的要求,变形协调性合格,形成整体的结构,不会导致结构变形或者沉降严重的问题。从整体角度进行分析,这三者之间相互作用分析难度较高,计算量也很大,计算性能以及存储量方面是比较高的,针对于复杂性高、基础结构比较大型的情况,结合当前的实际情况分析,进行地基、基础、上部结构相互作用的分析研究。共同作用分析方法的先进之处就是分析了解上部结构刚度,这是传统分析计算方式所不具备的优势。
3.2几种常见基础类型的适用条件分析
3.2.1筏型基础
筏型基础是当前高层建筑最为常见的基础结构形式之一,其应用到如下条件下:①软土地基中可以使用,条形基础并不能达到上部结构容许变形以及地基容许承载性能要求的情况下可以使用;②高层建筑柱距小,且柱子荷载较大,需要把基础组合成为整体结构,这样才能符合承载性能标准;③风荷载或地震荷载产生巨大影响的建筑结构,要保证基础部分的刚度和稳定性合格。
3.2.2箱形基础
箱形基础是目前高层建筑常见的基础结构形式之一,其刚度、整体性性能非常优越,不会受到不均匀沉降的影响,所以应用到上部载荷较大、地基土强度较低的条件下。
3.2.3桩基础
桩基础也是高层建筑非常重要的基础结构形式之一,其应用到如下条件下:①浅表土层结构强度较小,深处地质强度比较高,可以达到桩基础承载性能要求的持力层部分;②基础施工深度较高,并且土层结构强度小,承载性能比较差的条件下;③高层建筑结构对于基础垂直、水平荷载方面比较大的情况下;④高层建筑对于不均匀沉降较为敏感的情况下;⑤地震发生率较高的条件下,桩基础可以促进抗震性能的提升。
3.2.4柱下独立基础
该基础形式应用范围如下:建筑上部结构是框架形式、没有地下室、地基结构强度性能合格、荷载较低的条件下,应用柱下独立基础的性能较好。抗震设防区域内,纵横方向需要布置连系梁的形式,根据柱垂直荷载10%所导致的拉力以及压力方面进行计算分析。
3.2.5十字交叉钢筋混凝土条形基础
该基础形式应用到如下条件下:①建筑上部结构框架剪力墙形式且地基结构性能比较好;②上部结构为框架剪力墙形式,荷载分布范围比较均匀且地基性能好的条件下。
3.2.6其它基础形式
其他基础形式应用也非常广泛,比如板式基础、桩筏基础等等,结合不同的工程条件和影响因素,多种基础形式对比分析,选择最佳结构性能。
4结语
高层建筑基础设计选型中,需要结合上部结构、基础、地基、环境等方面综合考虑分析,考虑到项目情况,进行多个基础形式对比分析,选择最佳设计方案,提高结构的安全性与稳定性,促进建筑工程总体性能提升,也会为我国建筑领域发展奠定坚实基础。
参考文献
[1]杜明芳,王硕,王强.紧邻高边坡建筑基础选型与边坡支护方式的应用研究[J].河南建材,2019(01):192-194.
[2]宋海军.民用建筑电气设计”绿色”选型及应用[J].现代建筑电气,2020(7):30-34.
[3]郗飞.马兰矿28307工作面设备选型设计与应用[J].能源与节能,2020,No.177(06):37-38+41.
江苏博连特工程管理有限公司 江苏 南京 210000
关键词:高层建筑;基础;设计选型;应用
1高层建筑基础设计选型分析
1.1高层建筑基础设计选型的重要性
(1)如果高层建筑基础结构选型不当,或者形式不合理,会导致建筑结构安全性比较差。基础结构设计的种类比较差,会因为承载性能不足而产生不均匀沉降的问题,容易发生倾斜的问题,造成很大的事故。
(2)选择最佳高层建筑基础形式,可以降低项目成本。建筑基础的造价成本较高,一般会达到整个建筑的25%左右,所以对于结构组成复杂或者地质条件复杂时,成本占比会有所增加。因此,选择最佳基础形式可以降低成本。
(3)选择合适基础形式对于缩短工期非常重要。从统计数据分析,基础结构施工工期大约占据整个土建工期的30%,只有合理的基础形式才能提高施工速度,缩短项目工期。
1.2高层建筑基础设计分析方法
工程技术人员展开深入研究,高层建筑地基、基础等部分已经被人们所重视。最为合适的方式就是上部结构和地基、基础共同作用进行分析,该方式之下,地基、基础、上部结构应该合理的处理,保证接触点达到静力平衡与接触点变形协调性方面,让着三者形成协调统一的整体结构。
2高层建筑基础选型设计的因素分析
2.1上部结构资料
上部结构给建筑基础设计选型影响是如下几点:
(1)如果房屋结构形式简单,会比复杂结构的沉降更显均匀性。
(2)上部结构形式不同,适应沉降能力、容许变形参数都是不同的,所选择使用的基础形式也不同。
(3)柱(墙)底轴力设计前期基础的型式一般是通过对柱(墙)底轴力的估算而选取的,更具经验确定相应的荷载参数值。
(4)地下室深度和地下水浮力的计算,如果选择的是补偿式基础形式,比如箱型基础,需要进行地下室挖孔处理的地基重量应该综合分析。基础沉降部分通过其有效压力的增大而形成,该参数并未变化,基础就不会产生沉降反应。如果补偿式基础部分的埋深达到合理性要求,此时的地下室移除之下的土的质量和附加建筑物质量是基本平衡的,那么建筑物沉降就会减小。对于中空的结构部件来说,结构物因为受到水的浮力影响之下而导致底部产生抗浮的问题,会给结构的整体抗浮产生影响。此外,在全埋式的地下室结构也会选择这样的形式。
2.2地质条件
在地质勘察环节,需要综合分析工程的具体情况以及逆选择的基础结构,进而提供完善的资料信息。在分析天然地基的条件下,需要检查确定荷载影响范围之内的地基土物理性质、分布条件、深度以及厚度等参数,同时还要分析不良土体的结构形式,比如河道、池塘等,合理的进行地基结构的稳定性、承载性能的分析,掌握具体的变形参数。如果选择使用沉管灌注桩或者预制桩的形式,应该检查确定施工范围内岩性、分布、深度、厚度以及试验参数值,对于未知的地质条件也需要进行整个区域内承载力参数以及摩擦力方面的分析,为基础设计选型提供基础条件。
2.3周围环境因素
(1)振动和噪声。在建筑基础施工中,应用的桩机都是大型设备,施工中会产生很大的噪音、振动以及油污等问题,会产生严重危害和影响。
(2)建筑施工基础结构的选型还要综合分析宽度是否可以满足机具进场的需要,达到正常的运行标准和要求。
(3)挤土效应。成桩中选择打入或者压入的施工方式,都会导致现场存在挤土效应,地基土隆起,会给周边建筑物、管线等造成影响。
2.4性价比和工期
任何建筑项目都会考虑到性价比方面的因素,工期也是施工单位关注的重点,所以建筑基础结构的选择應该从经济角度出发进行充分的论证和分析,多种方法对比分析,降低项目成本,提高经济效益。
3高层建筑基础的设计选型与应用
3.1高层建筑基础设计的方法
高层建筑基础设计中,需要联合上部结构、地基进行综合性分析,保证这三个结构达到接触点静力平衡性的要求,变形协调性合格,形成整体的结构,不会导致结构变形或者沉降严重的问题。从整体角度进行分析,这三者之间相互作用分析难度较高,计算量也很大,计算性能以及存储量方面是比较高的,针对于复杂性高、基础结构比较大型的情况,结合当前的实际情况分析,进行地基、基础、上部结构相互作用的分析研究。共同作用分析方法的先进之处就是分析了解上部结构刚度,这是传统分析计算方式所不具备的优势。
3.2几种常见基础类型的适用条件分析
3.2.1筏型基础
筏型基础是当前高层建筑最为常见的基础结构形式之一,其应用到如下条件下:①软土地基中可以使用,条形基础并不能达到上部结构容许变形以及地基容许承载性能要求的情况下可以使用;②高层建筑柱距小,且柱子荷载较大,需要把基础组合成为整体结构,这样才能符合承载性能标准;③风荷载或地震荷载产生巨大影响的建筑结构,要保证基础部分的刚度和稳定性合格。
3.2.2箱形基础
箱形基础是目前高层建筑常见的基础结构形式之一,其刚度、整体性性能非常优越,不会受到不均匀沉降的影响,所以应用到上部载荷较大、地基土强度较低的条件下。
3.2.3桩基础
桩基础也是高层建筑非常重要的基础结构形式之一,其应用到如下条件下:①浅表土层结构强度较小,深处地质强度比较高,可以达到桩基础承载性能要求的持力层部分;②基础施工深度较高,并且土层结构强度小,承载性能比较差的条件下;③高层建筑结构对于基础垂直、水平荷载方面比较大的情况下;④高层建筑对于不均匀沉降较为敏感的情况下;⑤地震发生率较高的条件下,桩基础可以促进抗震性能的提升。
3.2.4柱下独立基础
该基础形式应用范围如下:建筑上部结构是框架形式、没有地下室、地基结构强度性能合格、荷载较低的条件下,应用柱下独立基础的性能较好。抗震设防区域内,纵横方向需要布置连系梁的形式,根据柱垂直荷载10%所导致的拉力以及压力方面进行计算分析。
3.2.5十字交叉钢筋混凝土条形基础
该基础形式应用到如下条件下:①建筑上部结构框架剪力墙形式且地基结构性能比较好;②上部结构为框架剪力墙形式,荷载分布范围比较均匀且地基性能好的条件下。
3.2.6其它基础形式
其他基础形式应用也非常广泛,比如板式基础、桩筏基础等等,结合不同的工程条件和影响因素,多种基础形式对比分析,选择最佳结构性能。
4结语
高层建筑基础设计选型中,需要结合上部结构、基础、地基、环境等方面综合考虑分析,考虑到项目情况,进行多个基础形式对比分析,选择最佳设计方案,提高结构的安全性与稳定性,促进建筑工程总体性能提升,也会为我国建筑领域发展奠定坚实基础。
参考文献
[1]杜明芳,王硕,王强.紧邻高边坡建筑基础选型与边坡支护方式的应用研究[J].河南建材,2019(01):192-194.
[2]宋海军.民用建筑电气设计”绿色”选型及应用[J].现代建筑电气,2020(7):30-34.
[3]郗飞.马兰矿28307工作面设备选型设计与应用[J].能源与节能,2020,No.177(06):37-38+41.
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