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摘要：伴随中国城市化进程的不断加快，高层建筑的数量不断增多，高层建筑的质量问题逐渐引起了人们的重视。对高层建筑物来说，基础设计是保证高层建筑物安全的关键，本文主要就提高高层建筑物基础设计质量提出自己的一些看法，供工程设计时参考。
关键词：高层建筑；基础设计；质量；对策
Abstract: China along with accelerating urbanization, increasing the number of high-rise building, the quality problem of the high-rise building is attracting the attention of people. For high-rise buildings for, the foundation design is to guarantee the safety of high-level building key, this paper will improve the design quality of high-rise buildings foundation put forward its own views, as a reference for engineering design.
Keywords: high building; The foundation design; Quality; countermeasures
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：
随着中国国民经济的发展，建筑行业作为国家的支柱性产业越来越重要，但是目前国内很多高层建筑物在建造和使用过程中出现了一些质量问题，直接危及到人们的生命财产安全，导致国家资产的浪费，其中部分原因即是因为基础设计不当所致。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002的规定,凡10层及10层以上或房屋高度在28m的建筑物都称为高层建筑。基础设计是高层建筑设计的关键，相关人员必须加强对基础设计质量的重视和管理，才能不断提高高层建筑的设计质量。
一、高层建筑基础设计概述
1、高层建筑基础设计的重要性
由于高层建筑物的荷载较大、质心高，基础底面一般会有偏心，在沉降的过程中，高层建筑物的总重量对基础底面形心会产生新的倾覆力矩增量，这种倾覆力矩增量会产生新的倾斜增量，倾斜会随之不断增长，直到地基变形稳定为止，为此，设计人员一定要加强高层建筑的基础设计。为了避免基础产生倾斜，应该依据《高层规程》中的相關规定，采取措施对偏心距进行限制，如果地基比较均匀，筏形基础和箱型基础的平面形心最好与建筑物的上部结构竖向永久荷载重心相重合。对于高层建筑物中的端承桩基和低压缩地基的基础，可以适当放宽偏心距的限制。
高层建筑基础类型的选择没有固定的模式，设计单位要从建筑物自身的特点出发，实事求是，综合考虑建筑物的上部结构要求、抗震设防要求、工程地质情况、施工场地以及周围的建筑物等环境条件，对各种基础设计方案进行比选，优先选择可以满足建筑物地基承载力、整体性较好并且可以调节不均匀沉降的基础形式。
2、高层建筑基础设计要点
高层建筑与一般的多层建筑相比较，在建筑的基础设计方面有共性的一面，也有个性的一面。对高层建筑而言，建筑物的层数较多、建筑物的上部结构荷载较大、对地基承载能力、压缩性、稳定性等要求较高等因素，使得高层建筑物的基础施工具有周期长、用材多、难度大以及工程造价较高、对周围环境的影响大，受地质条件和周围环境约束大等特点，因此高层建筑的基础设计应该要注意以下几方面的问题，首先，严格依据法律法规和规范、规程要求进行设计，要保证满足复合地基承载力以及桩基承载力的要求；其次，控制高层建筑物的基础总沉降量与差异沉降量在规范允许的范围之内，确保建筑物的施工和使用安全；另外，设计人员要综合考虑经济效益，包括基础的造价、用料，以及降水、工地条件和建设工期等因素。
3、高层建筑的基础设计类型
3.1基础的选型
高层建筑常见的基础形式主要有桩基础、筏形基础、箱形基础和交叉梁基础等，其中又以桩基础和筏形基础使用最为广泛。采用哪种基础形式应该是基础设计考虑的首要问题,在具体的设计工作中可按以下步骤进行。
首先,应仔细阅读和分析该工程建设场地的岩土工程勘察报告,根据各地层地基承载力特征值确定持力层；其次，根据持力层的特征及上部结构类型、层数、地下室层高等初步选定基础形式,并核查是否满足该种基础形式的基本要求:如最小桩长的要求、基础埋深的要求等；最后根据上部结构的荷载及地基承载力特征值进行基础估算和计算, 基础的计算应仔细阅读规范及计算程序技术手册的要求,采用多种计算模型比较,方能得出合理的计算结果。同时要充分考虑持力层下是否有软弱下卧层、基础施工的工艺方法、邻近建筑物基础的影响等,以保证基础形式的选择是合理适宜的,避免给以后设计、施工带来不必要的返工和影响。
3.2桩基础设计
桩基础主要用于建筑物的上部结构荷载较大、地基在较深范围内为软弱土并且采用人工地基不合理的情况。桩基础主要由两部分组成，即桩身与承台；承台主要用于承受上部结构的荷载，然后将其分布到各个桩上。桩基的主要作用在于，在承受竖向荷载时，将上部结构的荷载通过各个桩尖传到地基中，或者是通过桩身将荷载传到桩身周围的地基土之中；在承受水平荷载时，则通过承台的侧面以及桩身的周围土体的挤压力来提供水平荷载承载力。
按照桩身的材料不同可以把桩基分为钢桩、混凝土桩以及组合材料桩三种；选择何种桩型则要根据建筑物的上部结构、施工条件等因素加以确定，经过科学的方案比选，保证高层建筑工程的设计质量。
3.3筏形基础设计
筏形基础又称为筏式基础或者片阀基础，是高层建筑物基础设计中常用的一种基础形式。筏形基础一般都具有很好的防渗功能，整体刚度较大，可以有效地调节基底压力和不均匀沉降。它一般又被分成平板式和梁板式两类，包括等厚度或变厚度底板和纵横向肋梁。平板式筏形基础由于采用平板结构，混凝土用量较大，但施工比较方便，而且建造速度较快；而梁板式筏形基础为达到改善底板的受力、加强底板刚度的目的，需在两个方向沿着柱列布置有肋梁，因而底板厚度相对较小，混凝土用量较小，但施工比较不便。
二、高层建筑基础设计注意的问题
1、桩基础
1.1桩的布置
桩基的设计应该注意因地制宜，严格依据相关的法律法规、规范规程进行设计，桩基的选择和承台设计要综合考虑建筑物的上部结构类型、桩深、地下水位、荷载大小、施工条件、制桩材料等因素。桩的布置要严格按规范要求进行。首先，布桩时最好使每个桩承台承载力合力点与相应的竖向永久荷载合力作用点重合，并使桩基的水平力产生的力矩较大的方向有较大的抵抗矩；其次，等直径的桩的中心距不应该小于3倍桩横截面的直径或者边长；扩底桩的中心距不能小于扩底直径的1.5倍，并且两个扩大头之间的净距不能小于1000 mm；再次，柱顶嵌入承台的长度，对中等直径的桩应该大于50mm，对于大直径的桩应该至少大于100mm，混凝土桩的桩顶纵筋要伸入承台内部，并且锚固长度大于35d；最后，对于平板式桩筏基础的桩要尽量布置在墙下或柱下，必要时也可以满堂布置，而且核心筒下一定要适当地增加布桩的密度；对梁板式桩筏基础的桩则应该布置在基础梁下或者柱下。
1.2承台的构造
为了确保高层建筑物的基础设计质量，桩基承台的构造要注意以下几方面内容。桩基承台的构造，在满足抗剪切、抗冲切、抗弯承载力和上部结构的要求之外，承台的宽度应该大于500mm，承台的最小厚度要大于300mm。对于矩形承台，要注意钢筋双向均匀布置，间距不宜大于200mm,承台梁的主筋在满足计算要求之外，还要符合混凝土结构设计规范中的相关规定，如纵筋直径不应该小于12mm，箍筋直径应该至少6mm等要求。
2、筏形基础
2.1当高层建筑物的地基较差，而且柱荷载以及柱间距变化较大时，筏板内力按弹性地基板进行分析；但是当地基比较均匀，并且上部结构刚度较好，上部结构柱间距与柱荷载的变化不超过20%时，高层建筑的筏板基础一般只考虑局部的弯曲作用、按倒楼盖法进行计算，地基反力可以视为均布，并注意扣除地面自重以及底板自重。
2.2筏基设计时应注意如下问题
(1)應尽量使上部结构的荷载合力重心与筏基形心相重合，从而确定底板的形状和尺寸；当需将底板设计成悬挑板时，要综合考虑各种因素以减小基础端部基底反力过大而对基础弯矩的影响。有肋梁的筏基宜将梁一同挑出；
(2)底板厚度由抗冲切和抗剪强度验算确定。柱网间距较大时可在柱间设置加强板带(暗梁加配箍筋)来提高抗冲切强度以减少板厚；
(3)梁板式筏基，一般情况下宜将基础肋梁置于底板上面，如果地基不均匀或有使用要求时，可将肋梁设置于板下，框架结构立柱位于肋梁交点处；
(4)构造配筋要求，筏板受力筋应满足规范配筋率要求，悬挑板角处应设置放射状附加钢筋等。具体设计中往往配置受力钢筋有余，构造钢筋却配置不足。
结语：
高层建筑物的基础设计直接影响建筑物的正常使用，对建筑物的安全至关重要，因此在进行高层建筑物地基基础设计时，一定要综合考虑各方面因素，选择科学合理的基础设计方案，进而不断提高高层建筑物的质量，维护人民的生命财产安全。
参考文献：
[1] 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002.
[2] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010.
[3] 吴勇华,谢新宇,叶军,吴健,刘开富.跨越地铁高层建筑桩筏基础数值模拟研究[J].岩土工程学报,2011(03) .
[4] 范彦忠.高层建筑基础方案的经济技术分析和比选[J].苏州科技学院学报(工程技术版),2011(01)
[5] 刘建鑫.高层建筑结构地下室和基础设计应注意的问题[J].山西建筑,2011(04) .
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高层建筑；基础设计；质量；对策
Abstract: China along with accelerating urbanization, increasing the number of high-rise building, the quality problem of the high-rise building is attracting the attention of people. For high-rise buildings for, the foundation design is to guarantee the safety of high-level building key, this paper will improve the design quality of high-rise buildings foundation put forward its own views, as a reference for engineering design.
Keywords: high building; The foundation design; Quality; countermeasures
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：
随着中国国民经济的发展，建筑行业作为国家的支柱性产业越来越重要，但是目前国内很多高层建筑物在建造和使用过程中出现了一些质量问题，直接危及到人们的生命财产安全，导致国家资产的浪费，其中部分原因即是因为基础设计不当所致。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002的规定,凡10层及10层以上或房屋高度在28m的建筑物都称为高层建筑。基础设计是高层建筑设计的关键，相关人员必须加强对基础设计质量的重视和管理，才能不断提高高层建筑的设计质量。
一、高层建筑基础设计概述
1、高层建筑基础设计的重要性
由于高层建筑物的荷载较大、质心高，基础底面一般会有偏心，在沉降的过程中，高层建筑物的总重量对基础底面形心会产生新的倾覆力矩增量，这种倾覆力矩增量会产生新的倾斜增量，倾斜会随之不断增长，直到地基变形稳定为止，为此，设计人员一定要加强高层建筑的基础设计。为了避免基础产生倾斜，应该依据《高层规程》中的相關规定，采取措施对偏心距进行限制，如果地基比较均匀，筏形基础和箱型基础的平面形心最好与建筑物的上部结构竖向永久荷载重心相重合。对于高层建筑物中的端承桩基和低压缩地基的基础，可以适当放宽偏心距的限制。
高层建筑基础类型的选择没有固定的模式，设计单位要从建筑物自身的特点出发，实事求是，综合考虑建筑物的上部结构要求、抗震设防要求、工程地质情况、施工场地以及周围的建筑物等环境条件，对各种基础设计方案进行比选，优先选择可以满足建筑物地基承载力、整体性较好并且可以调节不均匀沉降的基础形式。
2、高层建筑基础设计要点
高层建筑与一般的多层建筑相比较，在建筑的基础设计方面有共性的一面，也有个性的一面。对高层建筑而言，建筑物的层数较多、建筑物的上部结构荷载较大、对地基承载能力、压缩性、稳定性等要求较高等因素，使得高层建筑物的基础施工具有周期长、用材多、难度大以及工程造价较高、对周围环境的影响大，受地质条件和周围环境约束大等特点，因此高层建筑的基础设计应该要注意以下几方面的问题，首先，严格依据法律法规和规范、规程要求进行设计，要保证满足复合地基承载力以及桩基承载力的要求；其次，控制高层建筑物的基础总沉降量与差异沉降量在规范允许的范围之内，确保建筑物的施工和使用安全；另外，设计人员要综合考虑经济效益，包括基础的造价、用料，以及降水、工地条件和建设工期等因素。
3、高层建筑的基础设计类型
3.1基础的选型
高层建筑常见的基础形式主要有桩基础、筏形基础、箱形基础和交叉梁基础等，其中又以桩基础和筏形基础使用最为广泛。采用哪种基础形式应该是基础设计考虑的首要问题,在具体的设计工作中可按以下步骤进行。
首先,应仔细阅读和分析该工程建设场地的岩土工程勘察报告,根据各地层地基承载力特征值确定持力层；其次，根据持力层的特征及上部结构类型、层数、地下室层高等初步选定基础形式,并核查是否满足该种基础形式的基本要求:如最小桩长的要求、基础埋深的要求等；最后根据上部结构的荷载及地基承载力特征值进行基础估算和计算, 基础的计算应仔细阅读规范及计算程序技术手册的要求,采用多种计算模型比较,方能得出合理的计算结果。同时要充分考虑持力层下是否有软弱下卧层、基础施工的工艺方法、邻近建筑物基础的影响等,以保证基础形式的选择是合理适宜的,避免给以后设计、施工带来不必要的返工和影响。
3.2桩基础设计
桩基础主要用于建筑物的上部结构荷载较大、地基在较深范围内为软弱土并且采用人工地基不合理的情况。桩基础主要由两部分组成，即桩身与承台；承台主要用于承受上部结构的荷载，然后将其分布到各个桩上。桩基的主要作用在于，在承受竖向荷载时，将上部结构的荷载通过各个桩尖传到地基中，或者是通过桩身将荷载传到桩身周围的地基土之中；在承受水平荷载时，则通过承台的侧面以及桩身的周围土体的挤压力来提供水平荷载承载力。
按照桩身的材料不同可以把桩基分为钢桩、混凝土桩以及组合材料桩三种；选择何种桩型则要根据建筑物的上部结构、施工条件等因素加以确定，经过科学的方案比选，保证高层建筑工程的设计质量。
3.3筏形基础设计
筏形基础又称为筏式基础或者片阀基础，是高层建筑物基础设计中常用的一种基础形式。筏形基础一般都具有很好的防渗功能，整体刚度较大，可以有效地调节基底压力和不均匀沉降。它一般又被分成平板式和梁板式两类，包括等厚度或变厚度底板和纵横向肋梁。平板式筏形基础由于采用平板结构，混凝土用量较大，但施工比较方便，而且建造速度较快；而梁板式筏形基础为达到改善底板的受力、加强底板刚度的目的，需在两个方向沿着柱列布置有肋梁，因而底板厚度相对较小，混凝土用量较小，但施工比较不便。
二、高层建筑基础设计注意的问题
1、桩基础
1.1桩的布置
桩基的设计应该注意因地制宜，严格依据相关的法律法规、规范规程进行设计，桩基的选择和承台设计要综合考虑建筑物的上部结构类型、桩深、地下水位、荷载大小、施工条件、制桩材料等因素。桩的布置要严格按规范要求进行。首先，布桩时最好使每个桩承台承载力合力点与相应的竖向永久荷载合力作用点重合，并使桩基的水平力产生的力矩较大的方向有较大的抵抗矩；其次，等直径的桩的中心距不应该小于3倍桩横截面的直径或者边长；扩底桩的中心距不能小于扩底直径的1.5倍，并且两个扩大头之间的净距不能小于1000 mm；再次，柱顶嵌入承台的长度，对中等直径的桩应该大于50mm，对于大直径的桩应该至少大于100mm，混凝土桩的桩顶纵筋要伸入承台内部，并且锚固长度大于35d；最后，对于平板式桩筏基础的桩要尽量布置在墙下或柱下，必要时也可以满堂布置，而且核心筒下一定要适当地增加布桩的密度；对梁板式桩筏基础的桩则应该布置在基础梁下或者柱下。
1.2承台的构造
为了确保高层建筑物的基础设计质量，桩基承台的构造要注意以下几方面内容。桩基承台的构造，在满足抗剪切、抗冲切、抗弯承载力和上部结构的要求之外，承台的宽度应该大于500mm，承台的最小厚度要大于300mm。对于矩形承台，要注意钢筋双向均匀布置，间距不宜大于200mm,承台梁的主筋在满足计算要求之外，还要符合混凝土结构设计规范中的相关规定，如纵筋直径不应该小于12mm，箍筋直径应该至少6mm等要求。
2、筏形基础
2.1当高层建筑物的地基较差，而且柱荷载以及柱间距变化较大时，筏板内力按弹性地基板进行分析；但是当地基比较均匀，并且上部结构刚度较好，上部结构柱间距与柱荷载的变化不超过20%时，高层建筑的筏板基础一般只考虑局部的弯曲作用、按倒楼盖法进行计算，地基反力可以视为均布，并注意扣除地面自重以及底板自重。
2.2筏基设计时应注意如下问题
(1)應尽量使上部结构的荷载合力重心与筏基形心相重合，从而确定底板的形状和尺寸；当需将底板设计成悬挑板时，要综合考虑各种因素以减小基础端部基底反力过大而对基础弯矩的影响。有肋梁的筏基宜将梁一同挑出；
(2)底板厚度由抗冲切和抗剪强度验算确定。柱网间距较大时可在柱间设置加强板带(暗梁加配箍筋)来提高抗冲切强度以减少板厚；
(3)梁板式筏基，一般情况下宜将基础肋梁置于底板上面，如果地基不均匀或有使用要求时，可将肋梁设置于板下，框架结构立柱位于肋梁交点处；
(4)构造配筋要求，筏板受力筋应满足规范配筋率要求，悬挑板角处应设置放射状附加钢筋等。具体设计中往往配置受力钢筋有余，构造钢筋却配置不足。
结语：
高层建筑物的基础设计直接影响建筑物的正常使用，对建筑物的安全至关重要，因此在进行高层建筑物地基基础设计时，一定要综合考虑各方面因素，选择科学合理的基础设计方案，进而不断提高高层建筑物的质量，维护人民的生命财产安全。
参考文献：
[1] 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002.
[2] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010.
[3] 吴勇华,谢新宇,叶军,吴健,刘开富.跨越地铁高层建筑桩筏基础数值模拟研究[J].岩土工程学报,2011(03) .
[4] 范彦忠.高层建筑基础方案的经济技术分析和比选[J].苏州科技学院学报(工程技术版),2011(01)
[5] 刘建鑫.高层建筑结构地下室和基础设计应注意的问题[J].山西建筑,2011(04) .
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。