淺析高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計

1、<p>　　淺析高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計</p><p>　　摘要：本文結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計進(jìn)行了淺談，就高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計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)計等比較復(fù)雜。綜合各種因素及大量的工程實際經(jīng)驗

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。空間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工作職位，已相當(dāng)于一個小城市的規(guī)模，人們在同一個屋檐下交流，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)備時間更長，技術(shù)要求更高。精準(zhǔn)和更為時效的地質(zhì)勘查無疑會為后續(xù)工作提供一個良好的開端?？辈斓闹饕▽鰠^(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)在前期工作時間不足。國外

5、高層項目一般準(zhǔn)備時間都在五年以上，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、基坑對周面的影響等準(zhǔn)備不夠充分，不能提供一個經(jīng)濟有效的方案，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；一個是新的課題的出現(xiàn)。

6、水對土的強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)備時間是挺長的，只是時間都浪費在了程序和手續(xù)上了。如果能簡化程序，將更多的時間放在地質(zhì)勘察和基礎(chǔ)選型和試驗上，那么基礎(chǔ)的設(shè)計將能更好的反應(yīng)地質(zhì)的變化，節(jié)約不必要的浪費，安全性也將有更高的提升。其次是新的計算方法的研究探索。充足的前期準(zhǔn)備工作為新的計算方法的提出和驗證提供了保證。工程周期短造成的一個很大問題就是基礎(chǔ)設(shè)計偏于保守，也就是說承載力要大于實際需求。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)工程實際的變化調(diào)整計算方法，使得基礎(chǔ)的設(shè)計和選型更為科學(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)計的第一步，也是高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵。合理的選擇基礎(chǔ)形式是必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。但是高層建筑基礎(chǔ)選型設(shè)計的因素眾多，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，同時要保證所選型式滿足造價要求。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。所以基礎(chǔ)選型時應(yīng)注意一下幾點。 </p><p>　　基礎(chǔ)方案選擇時，常常應(yīng)使所選系統(tǒng)能較好的滿足多個目標(biāo)要求，

10、并能實現(xiàn)性能目標(biāo)的優(yōu)化。即要滿足經(jīng)濟技術(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)境與基坑支護等的適應(yīng)性等方面的性能，同時，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)涵與外延的擴展，是很多地基處理方案融合、吸收了深基

11、礎(chǔ)的特點，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，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)的艱險有日益模糊化的趨勢，實際工程中出現(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)實際設(shè)計過程中，常常需要經(jīng)過設(shè)計、計算、修改、再次計算等多次反復(fù)進(jìn)行，導(dǎo)致耗費時間，效率地下。隨著計算機技術(shù)和人工智能的不斷

12、發(fā)展和應(yīng)用，使得設(shè)計人員的計算工作量減輕，將經(jīng)驗性的判斷分析以及規(guī)范條文等繁瑣的工作交由計算完成，從而提高了基礎(chǔ)選型的效率和設(shè)計質(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)計時應(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增添了障礙。前者可以阻止混凝土裂縫的擴展，而后者則是阻礙混凝土的流動，鋼筋越密，阻礙作用

14、越強。 </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度。采用什么齡期的強度是混凝土配合比設(shè)計時所考慮的一個非常重要的因素。過分的強調(diào)早強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、早期強度貢獻(xiàn)較小，主要是貢獻(xiàn)于混弄土的后期強度。 </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為混凝土內(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?；A(chǔ)工程所

17、耗費鋼材大、水泥用量多、施工難度大，都造成基礎(chǔ)工程造價在整個工程中比重較大，而且當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時，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、降低工程造價的一個有效措施。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 張小松.探討樁基礎(chǔ)設(shè)計中值得注意的問題.科技信息,2009，（9）. </p><p

18、>　　[2] 吳盛有.淺談樁基施工技術(shù)設(shè)計與施工控制.中國高新技術(shù)企業(yè),2011，（8）. </p><p>　　[3] 李常.高層建筑樁基礎(chǔ)施工分析[J].科技信息.2012，（2）. </p><p>　　[4] 丁振華.淺談樁基礎(chǔ)工程施工中常見質(zhì)量問題及處理措施[J].價值工程.2010，（11）. </p><p>　　[5] 中國建筑工業(yè)出版社.高層