淺析高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺析高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行了淺談，就高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以減小長期重力荷載作用下地基變形、差異變形為主；以及施工等主要因素做了淺要分析。關(guān)鍵詞：高層建筑；基礎(chǔ)；施工；變形； </p><p>　　中圖分類號：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　前言：近年來

2、我國城市快速發(fā)展使得可用城市土地越來越少，而城市人口的不斷增加，使得原本不多的人均土地變得更少。為了緩解城市人口增加帶來的人均土地減少，市政部門一方面擴(kuò)大城市面積，將原有近郊開發(fā)，提高城市土地面積。另一方面積極進(jìn)行老城區(qū)改造，通過高層建筑的建設(shè)將土地使用率提高。高層建筑物,因其對地基和基礎(chǔ)的承載能力和變形(豎向下沉及水平位移)的要求較高,又因城市空間的局限性，導(dǎo)致城市高層建筑的地基及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等比較復(fù)雜。綜合各種因素及大量的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)

3、，近些年來大直徑、深長或嵌巖灌注樁往往成為高層建筑地基處理的主選方案?？臻g的局限性也使得空間的使用向地下發(fā)展，高層建筑把地下室與基礎(chǔ)結(jié)合起來，做成箱型或者筏型帶樁基礎(chǔ)，再利用地下空間的同時(shí)更好的解決高層建筑的變形沉降及承載力的問題。 </p><p><b>　　1 地質(zhì)勘察 </b></p><p>　　高層建筑已經(jīng)在城市中推廣開來，為城市的發(fā)展和建設(shè)帶來了諸多便利

4、，一幢高層建筑能提供上萬個(gè)工作職位，已相當(dāng)于一個(gè)小城市的規(guī)模，人們在同一個(gè)屋檐下交流，方便快捷。然而對建筑本身的安全性有了更高的要求。因此，高層建筑工程比起一般工程投資更大，前期工作準(zhǔn)備時(shí)間更長，技術(shù)要求更高。精準(zhǔn)和更為時(shí)效的地質(zhì)勘查無疑會為后續(xù)工作提供一個(gè)良好的開端。勘察的主要包括對場區(qū)的地震地質(zhì)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)調(diào)查，這將為基礎(chǔ)方案的選擇和分析提供依據(jù)。就目前我國的高層建設(shè)情況而言主要存在以下問題：主要表現(xiàn)在前期工作時(shí)間不足。國外

5、高層項(xiàng)目一般準(zhǔn)備時(shí)間都在五年以上，有的甚至達(dá)三十年。而我國由于受到多方面的影響，尤其是甲方的投資規(guī)劃，投資理念等導(dǎo)致工期緊迫，準(zhǔn)備時(shí)間往往較短。這樣在對地下斷層、地震活動規(guī)律、基礎(chǔ)形式的選擇和試驗(yàn)、基坑對周面的影響等準(zhǔn)備不夠充分，不能提供一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的方案，而僅僅滿足一般性要求。 </p><p>　　現(xiàn)行規(guī)范的一些計(jì)算方法已經(jīng)不能滿足工程需要。這主要是兩方面的原因，一是近年來地下水的下降；一個(gè)是新的課題的出現(xiàn)。

6、水對土的強(qiáng)度和變形有著很大的影響，地下水在下降的過程中受到隔水層的影響，在下降的過程中形成了多層地下水的分布格局。對于已經(jīng)解決和正在面對的課題，總結(jié)不足，沒有提煉出共性的東西，還不能形成具有指導(dǎo)意義的文本?？臻g的限制不僅讓建筑向空間發(fā)展，同時(shí)也向地下發(fā)展，這樣對于基礎(chǔ)埋置深度超過20m的高層建筑基礎(chǔ)將與周圍的地下廣場、地下車庫等協(xié)同工作。以上問題相互關(guān)聯(lián)，也是發(fā)展的結(jié)果。 </p><p>　　針對這些問題首先是

7、應(yīng)有充足的前期準(zhǔn)備工作。有些工程準(zhǔn)備時(shí)間是挺長的，只是時(shí)間都浪費(fèi)在了程序和手續(xù)上了。如果能簡化程序，將更多的時(shí)間放在地質(zhì)勘察和基礎(chǔ)選型和試驗(yàn)上，那么基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)將能更好的反應(yīng)地質(zhì)的變化，節(jié)約不必要的浪費(fèi)，安全性也將有更高的提升。其次是新的計(jì)算方法的研究探索。充足的前期準(zhǔn)備工作為新的計(jì)算方法的提出和驗(yàn)證提供了保證。工程周期短造成的一個(gè)很大問題就是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)偏于保守，也就是說承載力要大于實(shí)際需求。如上述地下水下降不均勻?qū)е碌叵滤謱拥膯栴}，若按

8、地下最高水位考慮比起按多層水考慮計(jì)算得出的基礎(chǔ)彎矩和剪力偏大。因此盡應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際的變化調(diào)整計(jì)算方法，使得基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和選型更為科學(xué)合理。最后是對于眾多地下工程和基礎(chǔ)的一些相互作用和影響還沒有展開系列的研究工作，對次還沒有清楚的了解，為此應(yīng)當(dāng)未雨綢繆，為將來城市的發(fā)展掃除障礙。 </p><p><b>　　2 基礎(chǔ)選型 </b></p><p>　　高層建筑基礎(chǔ)選型是

9、高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的第一步，也是高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。合理的選擇基礎(chǔ)形式是必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但是高層建筑基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)的因素眾多，包括場地的水文地質(zhì)條件、建筑物的使用要求、上部結(jié)構(gòu)體系類型、施工技術(shù)條件和周圍環(huán)境等，同時(shí)要保證所選型式滿足造價(jià)要求。因此，基礎(chǔ)選型應(yīng)具備身后的理論基礎(chǔ)和長期的工程經(jīng)驗(yàn)。所以基礎(chǔ)選型時(shí)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)。 </p><p>　　基礎(chǔ)方案選擇時(shí)，常常應(yīng)使所選系統(tǒng)能較好的滿足多個(gè)目標(biāo)要求，

10、并能實(shí)現(xiàn)性能目標(biāo)的優(yōu)化。即要滿足經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能的要求，還要考慮滿足施工性能及其與上部結(jié)構(gòu)、地震性質(zhì)、周邊環(huán)境與基坑支護(hù)等的適應(yīng)性等方面的性能，同時(shí)，在諸多的性能目標(biāo)之間，常存在著非線性的相互作用，部分目標(biāo)之間還具有矛盾性的特征，選型優(yōu)化首先應(yīng)抓主要問題，兼顧協(xié)調(diào)次要性能，如果片面考慮抓大放小，將使性能得不到優(yōu)化。 </p><p>　　隨著地基處理技術(shù)與工程基礎(chǔ)的內(nèi)涵與外延的擴(kuò)展，是很多地基處理方案融合、吸收了深基

11、礎(chǔ)的特點(diǎn)，其處理深度與適用范圍得到了延伸和拓寬，為滿足各類地基處理的要求提供了可能；同時(shí)，地基基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)基礎(chǔ)形式與地基處理方案的融合，使地基基礎(chǔ)的艱險(xiǎn)有日益模糊化的趨勢，實(shí)際工程中出現(xiàn)了一些性能優(yōu)良的地基與基礎(chǔ)融合體，如復(fù)合樁筏（箱）基礎(chǔ)、復(fù)合樁基等。 </p><p>　　在基礎(chǔ)實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，常常需要經(jīng)過設(shè)計(jì)、計(jì)算、修改、再次計(jì)算等多次反復(fù)進(jìn)行，導(dǎo)致耗費(fèi)時(shí)間，效率地下。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能的不斷

12、發(fā)展和應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員的計(jì)算工作量減輕，將經(jīng)驗(yàn)性的判斷分析以及規(guī)范條文等繁瑣的工作交由計(jì)算完成，從而提高了基礎(chǔ)選型的效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 </p><p>　　3 大體積混凝土施工 </p><p>　　高層建筑的基礎(chǔ)常常面對施工中遇到的大體積混凝土施工問題，由于工程師過于注重工期而忽視施工中的一些材料特性，在大體積混凝土施工中往往導(dǎo)致混凝土開裂，對于大體積混凝土的開裂主要是由于水泥水化時(shí)放

13、出的熱量難以散發(fā)，在內(nèi)部蓄積起來，引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高，形成較大的內(nèi)外溫差，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取以下措施：適當(dāng)?shù)姆謱臃謮K，合理設(shè)置施工縫和后澆帶，以減小約束應(yīng)力。 </p><p>　　科學(xué)地選擇配筋形式。從混凝土的抗裂性能和施工性能來講，鋼筋具有兩個(gè)方面的作用：一是承擔(dān)和傳遞應(yīng)力，二是給混凝土的教主和密實(shí)增添了障礙。前者可以阻止混凝土裂縫的擴(kuò)展，而后者則是阻礙混凝土的流動，鋼筋越密，阻礙作用

14、越強(qiáng)。 </p><p>　　通常規(guī)定，混您泥土中集料粒徑不大于鋼筋最小間距的1／3。因此，對于大體積混凝土應(yīng)注意這一矛盾，科學(xué)地選擇配筋形式。 </p><p>　　即要考慮結(jié)構(gòu)跟部分的受力特征，又要考慮施工。盡可能采用較晚齡期的強(qiáng)度。采用什么齡期的強(qiáng)度是混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的一個(gè)非常重要的因素。過分的強(qiáng)調(diào)早強(qiáng)則限制了礦物外加劑的使用，而礦物外加劑的摻入將使得混凝土的放熱量降低，但是

15、早期強(qiáng)度貢獻(xiàn)較小，主要是貢獻(xiàn)于混弄土的后期強(qiáng)度。 </p><p>　　預(yù)置冷卻水管。大體積混凝土之所以特別注意混凝土的放熱量是因?yàn)榛炷羶?nèi)部的熱量不易散發(fā)，使得混凝土內(nèi)部的溫度提高，形成較大的內(nèi)外溫差。在大體積混凝土中埋設(shè)冷卻水管可以通過循環(huán)水帶走混凝土澆筑快內(nèi)部的熱量，降低混凝土的內(nèi)部溫度，減小內(nèi)外溫差。 </p><p>　　對于大體積混凝土基礎(chǔ)，在與巖石地基或混凝土墊層之間設(shè)置隔離

16、層。約束是導(dǎo)致混凝土在產(chǎn)生各種非力學(xué)變形時(shí)開裂的重要條件。在混凝土與地基之間設(shè)置隔離層有利于減小他們之間的約束，因而可減小開裂的可能。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>　　近年來，我國高層建筑發(fā)展迅速，而基礎(chǔ)作為高層建筑結(jié)構(gòu)體系的重要組成部分，也日益被業(yè)內(nèi)人士所重視。高層建筑基礎(chǔ)承擔(dān)著將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基的重要作用。基礎(chǔ)工程所

17、耗費(fèi)鋼材大、水泥用量多、施工難度大，都造成基礎(chǔ)工程造價(jià)在整個(gè)工程中比重較大，而且當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，比重還會增加。因此，選擇合理的基礎(chǔ)形式是保證建筑結(jié)構(gòu)安全、降低工程造價(jià)的一個(gè)有效措施。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 張小松.探討樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中值得注意的問題.科技信息,2009，（9）. </p><p

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