建筑基础设计大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇建筑基础设计范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

Abstract: the basic design is a very complex and detailed work. In order to find the most reasonable, the most favourable scheme, we must consider these interrelated factors. This paper describes the contents and steps of the design of natural foundation.

Keywords: foundation design; structure; foundation

中图分类号:[TU973+.35]文献标识码：A文章编号：

1、建筑基础材料与基础的结构形式

通常根据上部结构的要求、荷载大小和性质、工程地质情况以及施工条件等确定。根据基础所用材料的性能可分为刚性基础和柔性基础。刚性基础通常是指由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础。当刚性基础尺寸不能同时满足地基承载力和基础埋深的要求,则改成柔性基础，即钢筋混凝土基础。基础根据在天然地基上的埋置深度分为浅基础和深基础。浅基础根据它的形状和大小可分为下面几种类型：独立基础、条形基础、阀板基础、箱形基础及壳体基础。深基础常见的类型:沉井基础和桩基础。

2、建筑基础设计中应用理论

应用上部结构、基础与地基共同作用的理论进行高层建筑的基础设计，能够比较真实地反映其实际工作状态，此外，还可以利用共同作用理论提高和改善高层建筑基础设计的水平和质量，取得更大的经济效果。具体来说，可从下面几方面入手：

（1）有效地利用上部结构的刚度，使基础的结构尺寸减小到最小程度。例如，把上部结构与基础作为一个整体来考虑，箱形基础高度可大为减小；当上部结构为剪力墙体系时，有可能将箱形改为筏基。应注意的是，上部结构的刚度是随着施工的进程逐步形成的，因此在利用上部结构刚度改善基础工作条件时，应模拟施工过程进行共同作用分析，以免造成基础结构的损坏。

（2）对建筑层数悬殊、结构形式各异的主楼与群房，可分别采用不同形式的基础，经慎重而仔细的共同作用分析比较，可使主、裙房的基础与上部结构全都连接成整体，实现建筑功能上的要求。

（3）运用共同作用的理论合理地设计地基和基础，达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。例如在一定的地质条件下，考虑桩间土的承载作用，得以加大桩径、减少桩数，合理布桩、减少基础内力，从而在整体上降低基础工程的造价。

3、基础的埋置深度

基础的埋置深度，应按下列条件确定：

（1）建筑物的用途和荷载大小及性质

某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础形式，这些要求常成为其基础埋深选择的先决条件，例如必须设置地下室或设备层的建筑物、半埋式结构物，须建造带封闭侧墙的筏板基础或箱形基础的高层或重型建筑、带有地下设施的建筑物或具有地下部分的设备基础等等。

位于土质地基上的高层建筑，由于竖向荷载大，又要承受风力和地震力等水平荷载,其基础埋深应随建筑高度适当增大，才能满足稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，常须依靠基础侧面土体承担水平荷载,其基础埋深应满足抗滑要求。

输电塔等受有上拔力的基础,应有较大的埋深以提供所需的抗拔力。烟囱、水塔和筒体结构的基础埋深也应满足抗倾覆稳定性的要求。确定冷藏库或高温炉窑一类建筑物基础的埋深时，应考虑热传导引起地基土的低温(冻胀)或高温(干缩)效应。

（2）工程地质和水文地质条件

选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。对底面低于潜水面的基础，除应考虑基坑排水、坑壁围护以及保护基土不受扰动等措施外,还应考虑可能出现的其他施工与设计问题，例如：出现涌土、流砂现象的可能性，地下水对基础材料的化学腐蚀作用，地下室防渗，轻型结构物由于地下水顶托而上浮的可能性,地下水浮托力引起基础底板的内力变化等。

（3）相邻建筑物的基础埋深

对靠近原有建筑物基础修建的新基础,其埋深不宜超过原有基础的底面，否则新、旧基础间应保留一定的净距，其值依原有基础荷载和地基土质而定,且不宜小于该相邻基础底面高差的1到2 倍，不能满足上述要求时，应采取适宜措施以保证邻近原有建筑物的安全。

（4）地基土冻胀和融陷的影响

季节性冻土是冬季冻结、天暖解冻的土层，在我国分布很广。细粒土(粉砂、粉土和粘性土)冻结前的含水量如果较高、而且冰结期间的地下水位低于冻结深度不足1.5～2.0 m，则有可能发生冻胀。位于冻胀区内的基础受到的冻胀力如大于基底以上的荷重，基础就有被抬起的可能，土层解冻融陷，建筑物就随之下沉。地基土的冻胀与融陷一般是不均匀的，容易导致建筑物开裂损坏。

4、基础刚度对基底反力分布的影响

绝对柔性基础当上部结构刚度可以忽略时，对荷载传递无扩散作用，如同荷载直接作用在地基上，反力分布p(x,y)则与荷载q(x，y)大小相等、方向相反。当荷载均匀时，基础呈盆形沉降；如欲使基础沉降均匀，则需使荷载从中部向两端逐渐增大，呈不均匀状。绝对刚性基础对荷载传递起着“架越作用”。由于基础为绝对刚性，迫使地基均匀沉降。由于土中塑性区的开展，反力将发生重分布。塑性区最先在边缘处出现，反力将减小，并向中部转移，形成马鞍形分布。理论分析与试验研究表明，基底反力的分布除与基础刚度密切相关外，还涉及到土的类别与变形特性、荷载大小与分布、土的固结与蠕变特性，以及基础的埋深和形状等多种因素。基底反力分布大致分为三种类型：

（1）如果基底面积足够大，有一定的埋深，荷载不大，地基尚处于线性变形阶段，则基底反力图多为马鞍形；如图（a)所示；当地基土比较坚硬时，反力最大值的位置更接近于边缘。

（2）砂土地基上的小型基础，埋深较浅或荷载较大，临近基础边缘的塑性区逐渐扩大，这部分地基土所卸除的荷载必然转移给基底中部的土体，导致中部基底反力增大，最后呈抛物线形，如图（b）所示。

（3）当荷载非常大，以致地基接近整体破坏时，反力更加向中部集中而呈钟形，如图（c）所示；当两端存在非常大的地面堆载或相邻建筑的影响时，也可能出现钟形的反力分布

5、地基土的承载力验算

建筑物确定了基础类型和基础深度后,对于已知基础底面尺寸，可以进行地基础持力层承载力验算。若地基受力层范围内存在有承载力低于持力层的土层,这种土层称为软弱下卧层，这样还必须对软弱下卧层的承载力进行验算。若基础底面尺寸不知道,可以根据外荷载和地基承载力进行地基基础设计，对于轴心荷载作用，可假定基础底面形状为正方形；对于偏心荷载，可假定基础底面形状为长方形，并根据偏心距的大小给出长边和短边的合适比例后，再进行设计。

6、地基条件对基础受力状况的影响

基础受力状况（乃至上部结构的受力状况）还取决于地基土的压缩性（即软硬程度或刚度）及其分布的均匀性。当地基土不可压缩时（例如基础坐落在未风化的基岩上），基础结构不仅不产生整体弯曲，局部弯曲亦很小；上部结构也不会因不均匀沉降产生次应力。实践中最常遇到的情况却是地基土有一定的可压缩性，且分布不均，这样，基础弯矩分布就截然不同。基础与地基界面处往往显示出摩擦特征。由于土的强度有限，形成的摩擦力也有限，不会超过土的抗剪强度。孔隙水压力的变化，可能改变压缩过程中摩擦力的大小与分布。此外，外荷载的分布和性质、基础的相对柔度以及土的蠕变等涉及时间变化的效应等都会影响到界面条件。因此，应从完全光滑一直到完全粘着这两种极端情况之间来慎重估计界面摩擦的影响。

7、验算基础沉降

篇（2）

中图分类号：TU2文献标识码： A

一、前言

随着经济的发展和土地的减少，高层建筑也越来越普遍，越来越高。建筑师对外形的需求，出现了大量体型相对较复杂的建筑，写字楼、商场、酒店、住宅等一体综合建筑，由于使用功能的要求,同时需要大量的停车位,为解决足够的汽车停放位置，就必须设置地下停车库。也就形成了主、裙楼一体或主、裙楼很近的建筑。本文结合实际设计工程，就阿克苏地区某综合商业高层建筑基础设计为例，简要谈谈高层建筑基础的设计。

二、工程简介

2.1工程概况

本工程处于高烈度地区，抗震设防烈度8度，地震加速度0.20g，场地类别三类。地下室两层，地上24层，地上高度94米，五层以上立面收进，五层以上平面不规则。结构选型采用框架剪力墙结构。

2.2工程地质情况

根据岩土工程勘察报告，场地土层分布自上而下分别为：①杂填土层，厚度1.4m~2.1m；②粉土层，厚度17.1m~19.7m，地基承载力特征值为160KPa；③圆砾层，厚度未揭穿，地基承载力特征值为300KPa。

三、基础结构方案选择

本工程塔楼基础占地面积1576m2，塔楼总荷载重量为617792kN，即要求地基平均承载力为392kPa。基底标高-11.0m，基础持力层的地基承载力特征值仅仅为160KPa，显然天然地基不能满足实际需要的地基承载力的需求。地质勘察单位的地勘报告结合当地施工经验给出的方案是地基处理。本工程主楼层数较多，基底压力大，地基沉降量也大，裙房和地下车库层数较少，基底压力也相对较小，地基沉降量较小，主、裙楼的差异沉降也较大。对于高层建筑，变形往往起着决定性的控制作用。本工程基础设计中解决差异沉降是关键问题。

为避免沉降差造成房屋开裂甚至破坏，早期做法通常是在主、裙楼之间设置沉降缝来解决两者间的沉降差，并采用双柱或双墙等措施是结构完全断开，让沉降两侧结构自由沉降。主楼的沉降较大，为避免裙楼基础受到影响，采取如裙房不设地下室或减少裙房地下室层数以及增加主楼地下室的层数，是主楼基础仍有一定的埋置深度及侧向约束；考虑裙房基础避让，裙房基础远离主楼基础等，主楼和裙楼间沉降缝的设置给建筑布局也带来很大局限，双柱、双墙及裙楼悬挑也极不经济。尤其在高烈度地震地区，由于碰撞产生的震害往往比一些地下整体地上分缝的建筑震害大。在本工程中设置沉降缝是实际情况不允许的，只能不设沉降缝，从布置和技术措施上减少沉降差。

主要通过减小主楼沉降的同时加大裙楼沉降的技术措施，以达到减小差异沉降的目的。可选用的技术措施有：1）减小主楼沉降：采用压缩模量较高的中密以上砂类土或砂卵石作为基础持力层，其厚度一般不小于4m，并均匀且无软弱下卧层；主楼采用整体式基础，扩大基础底面面积，减小基底总压力，从而减小基底附加压力；主楼采用加固方法，适当提高地基承载力和减小沉降差；主楼可采用桩基础或复合地基。2）加大裙楼沉降：裙楼基础应尽可能控制底面积不致过大，采用整体性差，沉降量大的独立基础或条形基础；地下水位较高时，可采用独立基础加防水板或条形基础加防水板，防水板下应设置一定厚度的易压缩材料，使之避免因独立柱基或条形基础沉降时与防水板成为满堂底板；裙楼基础埋置深度小于主楼，使裙楼基础持力层土的压缩性高于主楼基础持力层的压缩性；裙楼与主楼采用不同的基础形式，主楼采用桩基础或复合地基，裙楼采用天然地基。

结合实际情况本工程最后确定方案为地基采用CFG复合地基，主楼提高地基承载力特征值至400KPa，裙楼及地下车库提高地基承载力特征值至250KPa。由于主楼层数较多，基底反力大，地基沉降量也大，决定主楼采用混凝土用量少，结构刚度大的梁板式筏形基础，裙楼层数较少，基底压力也相对较小，地基沉降量较小，并且其中的一个框架柱离主楼较近，裙楼采用条形基础，其余主、裙楼外扩地下室采用独立基础。

四、梁板式筏基的结构设计

4.1 筏板基础的平面布置

尽量使建筑物重心与筏基平面的形心重合。筏基边缘宜外挑，挑出宽度应由地基条件、建筑物场地条件、柱距及柱荷载大小、使地基反力与建筑物重心重合或尽量减少偏心等因素综合确定，一般情况下，挑出宽度为边跨柱距的1/4～1/3。

4.2梁板式筏基截面的确定

筏板基础的厚度由抗冲切和抗剪强度确定，同时要满足抗渗要求，局部柱距及柱荷载较大时，可在柱下板底加墩或设置暗梁且配置抗冲切箍筋，来增加板的局部抗剪切能力，避免因少数柱而将整个筏板加厚。除强度验算控制外，还要求筏板基础有较强的整体刚度。一般经验是筏板的厚度按地面上楼层数估算，每层约需板厚50mm~80mm。本工程主楼地上24层，估算梁板式筏基梁截面900×2000，筏板厚度为900mm；由于板跨较大，在板跨中加设次梁。

4.3基础的内力分析

筏板基础的内力分析常用简化计算方法，其最基本的特点是将由上部结构、基础和地基3部分构成的一个完整的静力平衡体系，分割成3个部分，独立求解。倒楼盖法是应用得最广泛的一种简化计算方法。倒楼盖法适用于地基比较均匀、筏板基础和上部结构刚度相对较大、柱轴力及柱距相差不大；其缺点是完全不能考虑基础的整体作用，也无法计算挠曲变形，夸大上部结构刚度的影响。

上部结构、基础和地基三者的关系是相互影响、相互制约的关系。把上部结构、基础和地基三者作为一个共同工作的整体的计算方法，其最基本的假定是上部结构与基础、基础与地基连接界面处变形协调，整个体系符合静力平衡。对于基础，由于考虑了上部结构刚度的贡献，使其整体弯曲变形和内力减小，而取得较为经济的效果；对于上部结构，由于考虑了因基础变形引起的变形，这种变形将使上部结构产生次应力，考虑了这种次应力，结构将更安全。

本工程由于处理后的复合地基的地基承载力特征值的不同，基础形式的差别，在实际设计中对梁板式筏基、条形基础和独立基础分别分两次进行计算基础面积和配筋。

4.4后浇带设置

由于本工程结构长度超出规范要求，为减少混凝土强度产生过程中的收缩应力和消除在施工中产生的不均匀沉降，在主楼内部和裙房一侧设置用于控制收缩和沉降差的后浇带，因为收缩后浇带和沉降后浇带的封带时间不同，要根据实际工程的现场沉降实测值和计算的后期沉降差满足设计要求后，方可进行后浇带混凝土浇筑。

五、结语

高层建筑基础设计是整个结构设计的重要一环，其设计合理与否，关系到建筑物的安全和使用及施工工期和投资额度。本文通过工程实例，对高层建筑基础设计进行探讨，重点介绍了解决主、裙楼差异沉降的问题和根据场地条件来确定基础选型。

参考文献：

[1] JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.

[2]GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2011.

篇（3）

基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于小高层建筑层数多、上部结构荷载较大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，小高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：

（1）基础的总沉降量和差异沉降量满足规范规定的允许值；

（2）满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求；

（3）地下结构满足建筑防水的要求；

（4）预先估计在基础施工过程中对毗邻房屋或市政设施的影响，并尽可能避免或减轻这种影响和干扰。

1 基础的选型

应选用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用；必要时也可采用箱形基础；当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形的要求时，也可采用交叉梁基础或其它基础形式；当地基承载力和变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。

基础是否发生倾斜是小高层建筑是否安全的关键因素。小高层建筑由于质心高、荷载大，对基础底面一般难免有偏心，故在沉降过程中，建筑物总重量对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而此倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随之增长，直至地基变形稳定为止。因此，为减少基础产生倾斜，应尽量使结构竖向荷载重心与基础平面形心相重合，当偏心难以避免时，应对其偏心距加以限制。《高层规程》规定，在地基土比较均匀的条件下，箱形基础、筏形基础的基础平面形心宜与上部结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，偏心距e宜符合下式要求：

――与偏心方向一致的基础地面边缘抵抗矩（）；

A――基础底面面积（）。

对低压缩性地基或端承桩基的基础，可适当放宽偏心距的限制。按上式计算时，裙房与主楼可分开考虑。

2 基础的埋置深度

小高层建筑基础必须有足够的埋置深度，这主要是考虑了以下几方面的因素：

2.1 增大基础埋深可保证高层建筑在水平荷载（风和地震作用）作用下的地基稳定性，减少建筑的整体倾斜，防止倾覆和滑移，利用土的侧限形成嵌固条件，保证小高层建筑的稳定；

2.2 由于基础增大埋深，可使地基的附加压力减小，且地基承载力的深度修正也加大，则可以提高地基的承载力，减少基础的沉降量；

2.3 增大基础埋深，可使地下室外墙与土体之间的摩擦力和被动土压力增大，从而限制了基础在水平荷载作用下的摆动，使基础底面上反力分布趋于平缓；

2.4 地震作用下结构的动力效应与基础埋置深度关系较大，增大埋深，可使阻尼增大，结构的地震反应减小，而且土质越软，埋置深度越大，地震反应减小得越多。因此增大埋深有利于建筑物抗震。实测表明，有地下室的建筑地震反应可降低（20―30）％。

基础的埋置深度对房屋造价、施工技术措施、工期以及保证房屋正常使用等都有很大的影响。基础埋置太深，还会增加房屋的造价；而埋置太浅，通常又不能保证房屋的稳定性。因此，基础设计时应根据实际情况选择一个合理的埋置深度。当基础直接搁置在基岩上时，可以不考虑埋深的要求，但一定要做好地锚，保证基础不发生滑移。

3 小高层建筑常用基础形式

3.1 筏形基础设计

筏形基础也称为片筏基础或筏式基础，是小高层建筑中常用的一种基础形式，它适用于小高层建筑地下部分用做商场、停车场、机房等大空间房屋。筏形基础具有整体刚度大，能有效地调整基底压力和不均匀沉降，并有较好的防渗性能；

3.1.1 筏形基础尺寸的确定

筏形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。在确定基础平面尺寸时，为避免基础发生过大的倾斜和改善基础受力状况，应使基础平面形心与上部结构竖向荷载重心之间的偏心距满足要求。

当满足地基承载力时，筏形基础的周边不宜向外有较大的伸挑扩大。当需要外挑时，其外挑长度一般不宜大于同一方向边跨柱距的1/4―1/3,同时宜将肋梁伸至筏板边缘；周边有墙的筏形基础，其外挑长度一般为1m 左右，也可不外伸。

3.1.2 筏形基础的基底反力及内力计算

筏形基础的设计方法，根据采用的假定不同可分为刚性板方法和弹性板方法两大类。弹性板方法又可分为经典解析法、数值分析法（如有限差分法、有限单元法和样条函数法）和等代交叉弹性地基梁法等；弹性板方法虽未考虑上部结构的作用，但考虑了地基与基础的相互作用，与实际情况较为符合。

当地基土比较均匀，上部结构刚度较好，平板式筏形基础的厚跨比或梁板式筏形基础的肋梁高跨比不小于1/6，柱间距及柱荷载的变化不超过20％时，小高层建筑的筏形基础可仅考虑局部弯曲作用，按倒楼盖法（即刚性板方法）进行计算。按刚性板方法计算时，假定基础底板相对于地基而言是绝对刚性的，则筏形基础的内力可按基底反力直线分布进行计算。当不符合上述条件，如地基比较复杂、上部结构刚度较差，或柱荷载及柱间距变化较大时，筏形基础的基底反力宜按弹性板方法进行计算。

梁板式筏形基础内力计算当框架的柱网在纵横两个方向上尺寸的比值小于2，且在柱网单元内不再布置次肋梁时，可将筏形基础近似地视为一倒置的楼盖，地基净反力作为荷载，筏板按双向多跨连续板计算，肋梁按多跨连续梁计算，如下图所示。由于基础与上部结构的共同作用，致使基础端部处的基底反力增加，

3.2 箱形基础设计

箱形基础是由钢筋混凝土顶板、底板、外墙和内墙组成的空间整体结构，是小高层建筑中广泛采用的一种基础形式。它具有很大的刚度和整体性，能有效地调节基础的不均匀沉降，常用于上部结构荷载大，地基软弱且分布不均匀的情况；由于箱形基础的埋置深度较大，周围土体对其具有嵌固作用，因而可以增加建筑物的整体稳定性，并对结构抗震有较好的效果。

3.2.1 箱形基础的一般规定

箱形基础的高度应满足结构的承载力和刚度要求，并根据建筑使用要求确定。为了使箱形基础具有一定的刚度，能适应地基的不均匀沉降，满足使用功能上的要求，减少不均匀沉降引起的上部结构附加应力，一般不宜小于箱基长度（不计墙外悬挑板部分）的1/20，且不宜小于3m。

3.2.2 箱形基础基底反力计算

确定基底反力是箱形基础设计的关键问题，由于影响基底反力的因素较多，如土质、上部结构的刚度、荷载分布和大小、基础埋深、尺寸和形状等，精确地确定箱形基础基底反力是一非常复杂和困难的问题，可以按照弹性地基上的梁板理论计算，不仅工作量大，且计算结果与实测值比较差别较大，因此，至今尚没有一种可靠而实用的计算方法。

实测结果表明，在软土地区，纵向基底反力一般呈马鞍形，反力最大值离基础端部的距离约为基础长边的1/9―1/8，最大值为平均值的1.06―1.34 倍（图(a)）；在第四纪粘性土地区，纵向基底反力分布曲线一般呈抛物线形，最大反力值约为平均值的1.25―1.37 倍（图(b)）

3.2.3 箱形基础内力分析

箱形基础顶板和底板在地基反力和水压力及上部结构传下来的荷载作用下，上部结构刚度对基础内力有较大影响，由于上部结构参与共同作用，分担了整个体系的整体弯曲应力，基础内力将随上部结构刚度的增加而减小，但这种考虑共同作用的分析方法计算上比较复杂，距实际应用还有一定的距离。目前在实际工程中是根据具体的上部结构体系分别采用下述两种计算方法。

（1）按局部弯曲计算

考虑到整体弯曲的影响。纵横方向支座钢筋尚应有1/3 至1/2 的钢筋连通，且连通钢筋的配筋率分别不小于0.15％（纵向）、0.10％（横向），跨中钢筋按实际需要的配筋全部连通。

（2）同时考虑局部弯曲和整体弯曲计算

对不符合上述要求的箱形基础，应同时考虑局部弯曲和整体弯曲作用。计算整体弯曲时应考虑上部结构与箱形基础的共同作用。

3.3 桩基础设计

桩基础是小高层建筑中广泛采用的一种基础形式，适用于上部结构荷载较大，地基在较深范围内为软弱土且采用人工地基无条件或不经济的情况下。桩基础由承台和桩身两部分组成，承台承受上部结构传来的荷载，并把它分布到各根桩，在通过桩传到深层土上；因此，在承受竖向荷载时，桩基础的作用是将上部结构的荷载通过桩尖传到深层较坚硬的地基中，或通过桩身传给桩身周围的地基中；对于水平荷载，主要是依靠承台侧面以及桩上段周围土体的挤压力来抵抗。

桩基承台是上部结构与桩之间相联系的结构部分，桩基承台的构造，除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的要求外，承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm；对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。承台的配筋，对于矩形承台其钢筋应按双向均匀通长布置(图(a))，钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm；对于三桩承台，钢筋应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内(图(b))；承台梁的主筋除满足计算要求外，尚应符合混凝土结构设计规范关于最小配筋率的规定，主筋直径不宜小于12mm，架立筋不宜小于10mm，箍筋直径不宜小于6mm(图(c))。承台混凝土强度等级不应低于C20，纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm，当有混凝土垫层时不应小于40mm。

4 小高层基础设计实例

4.1 工程概况

某住宅楼，地下一层，地上8层（其中地下一层为人防地下室；地上均为住宅）。住宅楼为框架―剪力墙结构，建筑总面积为5665。建筑物耐久年限为50年；建筑类别为一类；建筑耐火等级为一级；建筑抗震烈度为8度。

4.2 基础设计

4.2.1 基础选型

本设计上部结构荷载适中，但地基土软弱，持力层较深，用天然浅基础或仅作简单的人工地基加固仍不能满足要求，该上部建筑物对沉降要求严格。因此选用桩基础，又由于上部结构是框架―剪力墙结构，承受荷载的既有框架柱又有剪力墙，故优先考虑桩筏基础。本设计采用平板式桩筏基础。

4.2.2 桩筏基础设计

此桩筏基础采用不考虑共同作用的计算方法，即上部结构视为柱底（墙底）固端约束的独立结构，用结构力学方法求出外荷载作用下结构内力和柱底及墙底反力，然后将求出的柱底（墙底）固端力作用于基础，假设外荷载全部由桩承担，由外荷载和单桩承载力确定桩数，再按材料力学要求或构造要求确定承台的尺寸和配筋。

4.2.3 桩型选择、施工工艺和承台埋深

桩型选择端承摩擦桩，施工工艺选择钻孔灌注桩（采用泥浆护壁），承台底面埋深6.3m。

4.3 初步选择桩断面及持力层，估算单桩承载力，确定桩数并进行平面布置

4.3.1 选择桩端持力层，估算单桩承载力

桩基持力层宜选择在压缩性较低的土层中，且需综合考虑桩基承载力的要求以及布桩条件。分别选择第层（粉质粘土）、第层（粉质粘土）、第层（粉质粘土）作为桩端持力层，桩长分别为20m、26m、33m。按照《建筑桩基技术规范》JGJ94―94中的经验公式确定单桩承载力标准值。

然后分别计算个桩长下所需桩数

4.3.2 桩数的初步确定及其平面布置

按照以下原则进行桩的平面布置①尽可能使群桩横截面的形心与长期荷载的合力作用点重合；②尽量将桩布置在靠近承台（筏板）的边缘部分，以增加桩基的惯性矩；③保持桩矩=（3～4）d左右为宜，桩在平面上的布置多采用行列式。初步选定桩长10m，桩径400mm的桩，极限承载力为629.9kN，桩数20根。

4.3.3 筏板尺寸

板厚取1.4m（待冲剪验算后最终确定），纵向外伸350mm（到外柱外边缘），横向外伸取800mm（到外柱外边缘）。其下设100mm后的素混凝土垫层。

4.4 桩顶作用效应验算

4.4.1 上部荷载及基础自重完全由桩来承担（即不考虑底板下土的分担作用），桩顶反力按直线型分布计算

桩顶作用效应满足

4.4.2 群桩中单桩竖向承载力的验算

在荷载作用下，存在群桩效应问题，群桩承载力并不等于单桩承载力之和。根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-94的规定

（式7）

经计算10m的桩不能满足要求，改选12m长的桩满足要求。单桩承载力为735.6kN。

4.5 桩筏基础沉降验算

对于桩-筏基础的整体沉降计算，现行规范没有给出明确的规定。目前主要有两类计算方法。一类是从桩-筏基础的受力机理出发得到“简易理论法”；一类是从弹性理论出发得到的半经验半理论公式。本设计采用的沉降计算的简易理论方法。首先根据外荷P与地基总抗力T的大小关系确定计算模式。 一种模式为P>T的实体深基础模式；一种模式为P≤T 的复合地基计算模式。经计算知本设计为P≤T的复合地基计算模式。整体最终沉降量

其中：为桩身压缩量; 为桩段平面一下压缩厚度范围内的压缩量。按轴心受压构件轴力按三角形分布计算；按分层总和法计算。计算结果为7.84cm，满足规范中要求高层建筑整体沉降量不大于20cm的要求。

5 结论

小高层建筑由于既能适应现代居住生活要求，又可以在一定的程度上提高土地利用率、节约土地资源，得到人们的青睐。建筑基础作为上部结构和地基之间的纽带，其质量优劣直接关系到上部结构的安全与否。设计人员在进行小高层基础设计时应当根据建筑物所处的地区、业主的要求以及地质条件，在满足国家规范及强制性条文的要求下，进行恰当的选型，科学的计算和验证分析进行基础的设计。随着人们对地基基础研究的不断深入，小高层建筑基础设计也会取得新的发展。

参考文献

[1]李红伟. 浅议多高层建筑的基础设计[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(16).

篇（4）

一、高层建筑基础设计选型的重要性

1、高层基础如果设计方法不对或者选型不当，将严重影响建筑物的安全性。不恰当的基础设计，可能因承载力不足引起建筑物的不均匀沉降，导致建筑物开裂或倾斜，引起难以修复的工程质量问题。

2、选择合理的基础形式是降低工程造价的一个有效措施。基础工程在建筑工程造价中占有很大的比重，通常情况下可以达到25%左右，在结构复杂或者地质情况复杂时，所占比重还会有所增加。因此，选择合理的基础形式能够有效降低工程造价。

3、合理选择基础形式对缩短施工工期具有重要意义。据统计，基础工程的施工工期可以占到土建工程工期的 30%左右，因此正确选择合理的基础形式对节省施工工期有很大的意义。

二、高层建筑基础设计分析方法

经过工程技术人员多年的实践与研究，高层建筑地基、基础共同作用的事实已被人们所认同。目前，最理想的分析方法是上部结构与地基、基础共同作用的分析方法。在这种方法中，地基、基础、上部结构之间，同时满足接触点的静力平衡和接触点的变形协调两个条件，即将上部结构、基础和地基三者看成是一个彼此协调的整体进行分析。

三、高层建筑基础选型

1、基础选型的依据

在一般情况下，高层建筑基础设计选型时应考虑以下因素的影响。

①地质条件的影响。地质条件是影响高层基础选型的一个非常重要因素，虽然建设场地的地质条件在多数情况下是隐蔽的、复杂的和可变的，但目前的工程勘察和技术手段，一般能做到相对的准确。作为设计人员，对提供的地质资料要能够进行准确分析和正确判断，进而能够合理地进行基础设计，并在施工过程中根据具体的地质条件变化修改设计。

②上部建筑结构形式的影响。不同的上部结构，对地基不均匀沉降的敏感程度也不相同，对地基不均匀沉降越敏感的上部结构，则应选择刚度较大的基础形式。因此要根据上部结构的不同结构形式（框架、框架剪力墙、剪力墙结构等）选配合理的基础型式。

③要根据建筑结构的特点，荷载大小，建筑物层数，高度、跨度大小等因素来选择最佳的基础形式。

④高层建筑基础设计应满足建筑物使用上的具体要求。例如要满足人防、地下车库、地下商场等各种建筑类型的具体要求。

⑤高层建筑基础设计还要满足构造的要求。例如箱型基础，要满足埋深、高度，基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合，偏心距、沉降控制等要求。

⑥抗震性能对基础选型的影响。高层建筑对地震作用更加敏感，在地震作用下，基础可能出现过大变形、不均匀沉降和倾覆，所以在基础选型时，一定要充分考虑到地震作用的影响。

⑦周围已有建筑物对基础选型的影响。周围已有建筑物对基础选型影响也很大，如与已建建筑物间距过小时，若采用筏型或箱型基础，在深基坑开挖时，是否会对已有建筑物的基础或主体造成局部下沉、开裂等；如基础采用预制桩，打桩时的震动能否造成已有建筑物开裂或女儿墙、雨篷等构件的倾覆、倒塌、坠落等。

⑧施工条件对基础选型的影响。施工队伍素质能否保证施工质量；材料、设备、机具等能否就近购买或租赁；施工期间的气候条件等都是影响基础选型的因素。

⑨工程造价对基础选型的影响。应在满足功能的前提下，选用造价最经济的基础设计方案。

2、几种常见基础类型的适用条件分析。

2.1筏型基础。是高层建筑常用的基础形式之一。它的适用条件为：①对于软土地基，当使用条形基础不能满足上部结构的容许变形和地基容许承载力时；②当高层建筑的柱距较小，而柱子的荷载较大，必须将基础连成一整体，才能满足地基容许承载力时；③风荷载或地震荷载起主要作用的高层建筑，欲使基础有足够的刚度和稳定性时。

2.2箱形基础。箱形基础是高层建筑中广泛使用的一种基础，具有很大的刚度和整体性。对地基的不均匀沉降起到调节或减小的作用。因此适用于上部荷载大而地基土又比较软弱的情况。

2.3桩基础。桩基础也是高层建筑中常用的一种基础形式。它的适用条件为：①浅表土层软弱，在较深处有能承受较大荷载土层作为桩基础的持力层时；②在较大深度范围内，土层均较软弱，且承载力较低时；③高层建筑结构传递给基础的垂直和水平荷载很大时；④高层建筑对于不均匀沉降非常敏感和控制严格时；⑤地震区采用桩基础可提高建筑物的抗震能力时。

2.4柱下独立基础。它的适用条件为：当上部结构为框架结构、无地下室、地基土质较好、荷载较小、柱网分布较均匀时，可采用柱下独立基础。在抗震设防区，其纵横方向应设连系梁，连系梁可按柱垂直荷载的 10%引起的拉力和压力分别验算。

2.5十字交叉钢筋混凝土条形基础。它的适用条件为：①当上部结构为框架剪力墙结构、无地下室、地基条件较好时；②当上部结构为框架剪力墙结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时；③当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时，为了增加基础的整体性和减少不均匀沉降。

2.6其它基础形式，如板式、桩箱基础、桩筏基础等，可根据各种影响因素的具体情况，合理地进行比选，由设计者自行选择。

四、结论

设计人员在进行高层建筑基础选型设计时，一定要综合考虑各方面因素的影响，针对具体情况选择合理的基础形式，采用正确的设计方法，这样才能保证结构的安全与稳定，也会给建筑工程的质量、造价和工期带来效益。

篇（5）

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

1 基础设计要点

任何建筑物基础设计前必须掌握足够的资料，这些资料包括两大部分: 一部分是地质资料，另一部分是有关上部结构资料。对这些资料的要求可根据需要而有所区别。对于高层建筑一般要求更详细的资料，在分析地质资料时应注意对地基类型进行判别并考虑可能发生的问题，要研究土层的分布，查明地下水及地面水的活动规律，调查拟建建筑物周围及地下的情况，在分析上部结构时应特别注意建筑物的重要性、建筑物体型的复杂程度和结构类型及其传力体系。任何一个成功的基础工程都必须能满足以下各项稳定性及变形要求:

1) 埋深应足以防止基础底面下的物质向侧面挤出，对单独基础及筏形基础尤为重要。

2) 埋深应在冻融及植物生长引起的季节性体积变化区以下。

3) 体系在抗倾覆、转动、滑动或防止土破坏( 抗剪强度破坏) 方面必须是安全的。

4) 体系对土中的有害物质所引起的锈蚀或腐蚀方面必须是安全的，在利用垃圾堆筑地时，这点尤为重要。

5) 体系应足以对付以后在场地或施工几何尺寸方面出现的某些变化，并在万一出现重大变化时能便于变更。

6) 从设置方法的角度看，基础应是经济的。

7) 地基总沉降量及沉降差应为基础构件和上部结构构件所容许。

8) 基础及其施工应符合环境保护标准的要求。

2 基础的选型

基础结构的形式很多。设计时应选择能适应上部结构使用、满足地基基础设计两项基本要求以及技术上合理的基础结构方案。作为整体结构之一的基础，其不可替代的功能决定了基础设计除需满足强度和上部结构的其他要求之外，还应满足上部结构对基础结构的强度、刚度和耐久性要求。合理选择基础形式是结构设计很重要的阶段，天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用，另外依据地质勘察情况还可采用箱基、桩基或采取复合地基形式。基础是否发生倾斜是高层建筑是否安全的关键因素。高层建筑由于质心高、荷载大，对基础底面一般难免有偏心，故在沉降过程中，建筑物总重量对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而此倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随之增长，直至地基变形稳定为止。因此，为减少基础产生倾斜，应尽量使结构竖向荷载重心与基础平面形心相重合，当偏心难以避免时，应对其偏心距加以限制。《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定，在地基土比较均匀的条件下，箱形基础、筏形基础的基础平面形心宜与上部结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，偏心距 e 宜符合式( 1) 要求:e ≤ 0. 1W / A ( 1)式中 W―――与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗距，m3;A―――基础底面积，m2。

3 基础的埋深

高层建筑基础必须有足够的埋置深度，这主要是考虑了以下几方面的因素:

1) 增大基础埋深可保证高层建筑在水平荷载( 风和地震荷载) 作用下的地基稳定性，减少建筑的整体倾斜，防止倾覆和滑移，利用土的侧限形成嵌固条件，保证高层建筑的稳定。

2) 由于基础增大埋深，可使地基的附加压力减小，且地基承载力的深度修正也加大，则可以提高地基的设计承载力，减少基础的沉降量。

3) 增大基础埋深，可使地下室外墙与土体之间的摩擦力和被动土压力增大，从而限制了基础在水平荷载作用下的摆动，使基础底面上反力分布趋于平缓。

4) 地震作用下结构的动力效应与基础埋置深度关系较大，增大埋深，可使阻尼增大，结构的地震反应减小，而且土质越软，埋置深度越大，地震反应减小的越多。因此增大埋深有利于建筑物抗震。实测表明，有地下室的建筑地震反应可降低 20% ～30%。在确定基础埋深时，应结合建筑物的高度、体型并综合考虑地质条件及使用功能等条件的影响。基础埋深需满足如下规定:

1) 天然及复合地基，宜取1H/15( H 为房屋总高度) 。

2) 桩基础不计桩长，宜取1H/18。

3) 基础的埋深对房屋造价、施工技术措施、工期以及保证房屋正常使用等都有很大的影响。基础埋置太深，会增加房屋的造价; 而埋置太浅，通常又不能保证房屋的稳定性。因此，基础设计时应根据相关规范及实际情况选择一个合理的埋置深度。当基础直接搁置在基岩上时，在满足地基承载力、稳定性要求及其他要求的前提下，基础埋深可适当放松。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。

4) 箱型基础的埋深还应考虑抗浮设计水位的影响。

4 高层建筑基础常用类型的选取及比较

1) 筏型基础。筏基是目前高层建筑中常见的一种基础形式。其选取条件如下: ①当基础持力层无法满足上部结构的容许变形及地基容许承载力要求时，采用筏基可以增大其基底面积从而提高基础承载力、减小基底变形; ②高层建筑在水平荷载( 如: 风荷载、地震荷载等) 的作用下，采取筏基可以提高整体结构的刚度和稳定。

2) 桩基础。桩基础是目前高层建筑中另一种常见的基础形式。其选取条件如下: ①当浅表土层地基承载力无法满足上部结构承载力要求，而符合承载力要求的持力层土层在较深处时，宜采用桩基; ②天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物，或者天然地基承载力基本满足要求、但沉降量过大，需利用桩基础减少其沉降的影响，或在使用上、生产上对沉降量要求比较严格的高层建筑物。

3) 柱下独基。独立基础主要适用于小高层框架结构，当地基承载力较大，地基土性质分布均匀，柱间倾斜变形较小时采用。同时为增强整体结构及基础的刚度和稳定性，在纵横方向设置连系梁，连系梁按偏拉、压构件进行计算。

其他基础形式如箱形基础、十字交叉钢筋混凝土条形基础、桩筏基础等，可根据各种影响因素的具体情况，合理地进行选择。

5 基础设计的注意事项

随着经济的发展高层建筑的数量及其形式的多样化、复杂化也随之增长，这势必给高层建筑基础设计带来若干问题和困难，以下为基础设计中常见的几个问题。

1) 不重视地基基础的设计等级。 《地基规范》3. 0. 1条规定，根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征等条件，将地基基础的设计统一分为三个等级。而在 3. 0. 2 条规定，根据高层建筑地基基础的设计等级同时考虑地基变形( 在长期荷载作用下) 对上部结构的影响，地基基础设计

须满足如下要求: ①所有建筑物的地基承载力设计须满足要求; ②属于甲、乙级设计等级的建筑，应进行地基变形验算; ③属于丙级的建筑有 《地基规范》规定的 5 种情况

之一时，应作变形验算。

2) 抗浮设计时不区分实际情况即进行抗浮验算: ①抗浮验算时上部结构永久荷载须乘以分项系数，分项系数可根据 《荷载规范》或当地地区标准取值，验算建筑物抗浮能力应满足:建筑物永久荷载水浮力≥1. 0，其中，永久荷载取标准值，永久荷载与水浮力的分项系数按 《荷载规范》或参照 《北京细则》取值。②当结构基础设计需要采取抗浮措施时，应按工程具体情况区别对待。当高层建筑主体基础与裙房地下结构空间连成整体，均采用桩基，可采取抗拔桩来解决抗浮问题; 当主体与裙房地下结构空间未连成整体，采用天然地基会产生沉降差，则抗浮常采取配重( 配重材料通常采用素混凝土，重度大于等于 30kN/m3钢渣混凝土或砂石料) 的方法。

3) 设置地下室对基础设计与整体结构的影响不了解。①高层建筑设置地下室除了能增加建筑物的使用空间功能( 如作停车库、设备机房等) 外，还会对地基基础和地面以上的整体结构的受力性能有很大的贡献。地下室深基坑的开挖，对天然地基或复合地基的基础能起到很大的卸载和补偿作用，从而减少了地基的附加压力，增强了地基承载力的计算值。②地下室周边后期夯实的回填土对埋深较大的地下室外圈混凝土墙施加了被动土压力的同时，还对外圈挡土墙产生摩阻力，使基础的稳定性得以增强。同时使基础板底反力平缓分布。根据结构设计经验，通常将地下室埋置深度不小于高层建筑总高度的 1/11~1/9时，可不考虑由于偏压引起的整体倾覆问题。所以，对于高层建筑的基础设计，必须加强对地下室周边回填土的质量要求和控制，土回填越密实，抗剪强度越高，提供的被动土压力也就越大，对基础的稳定越有保证。

结语:

随着高层建筑在我国的日益普遍，高层建筑基础作为高层建筑结构体系中的重要组成部分必然受到设计人员的重视。论文就高层建筑基础设计的重要性和基础设计前的准备内容、基础选型、基础埋深及常见基础类型的适用条件进行简单的分析介绍，并对基础设计过程中容易误解和忽视的内容进行介绍、总结，避免设计人员在基础设计过程中出现类似问题。

参考文献:

［1］ 莫海鸿，杨小平． 基础工程 ［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2003．

［2］ JGJ3 －2002，高层建筑混凝土结构技术规程 ［S］．

［3］ 张荐林． 中小高层建筑基础设计探讨 ［J］． 甘肃科技，2002，( 3) ．

［4］ GB 50007 －2002，建筑地基基础设计规范 ［S］．

［5］ 孙利辉． 高层建筑基础的设计选型与应用 ［J］． 价值工程，2011，( 03) ．

篇（6）

基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于小高层建筑层数多、上部结构荷载较大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，小高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：(1)基础的总沉降量和差异沉降量满足规范规定的允许值；（2）满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求；（3）地下结构满足建筑防水的要求；（4）预先估计在基础施工过程中对毗邻房屋或市政设施的影响，并尽可能避免或减轻这种影响和干扰。

1、基础的选型

应选用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用；必要时也可采用箱形基础；当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形的要求时，也可采用交叉梁基础或其它基础形式；当地基承载力和变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。

基础是否发生倾斜是小高层建筑是否安全的关键因素。小高层建筑由于质心高、荷载大，对基础底面一般难免有偏心，故在沉降过程中，建筑物总重量对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而此倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随之增长，直至地基变形稳定为止。

2、基础的埋置深度

小高层建筑基础必须有足够的埋置深度，这主要是考虑了以下几方面的因素：

（1）增大基础埋深可保证高层建筑在水平荷载（风和地震作用）作用下的地基稳定性，减少建筑的整体倾斜，防止倾覆和滑移，利用土的侧限形成嵌固条件，保证小高层建筑的稳定；

（2）由于基础增大埋深，可使地基的附加压力减小，且地基承载力的深度修正也加大，则可以提高地基的承载力，减少基础的沉降量；

（3）增大基础埋深，可使地下室外墙与土体之间的摩擦力和被动土压力增大，从而限制了基础在水平荷载作用下的摆动，使基础底面上反力分布趋于平缓；

（4）地震作用下结构的动力效应与基础埋置深度关系较大，增大埋深，可使阻尼增大，结构的地震反应减小，而且土质越软，埋置深度越大，地震反应减小得越多。因此增大埋深有利于建筑物抗震。实测表明，有地下室的建筑地震反应可降低（20―30）％。

基础的埋置深度对房屋造价、施工技术措施、工期以及保证房屋正常使用等都有很大的影响。基础埋置太深，还会增加房屋的造价；而埋置太浅，通常又不能保证房屋的稳定性。因此，基础设计时应根据实际情况选择一个合理的埋置深度。当基础直接搁置在基岩上时，可以不考虑埋深的要求，但一定要做好地锚，保证基础不发生滑移。

3、小高层建筑常用基础形式

（1）筏形基础设计

筏形基础也称为片筏基础或筏式基础，是小高层建筑中常用的一种基础形式，它适用于小高层建筑地下部分用做商场、停车场、机房等大空间房屋。筏形基础具有整体刚度大，能有效地调整基底压力和不均匀沉降，并有较好的防渗性能力。

（2）箱形基础设计

箱形基础是由钢筋混凝土顶板、底板、外墙和内墙组成的空间整体结构，是小高层建筑中广泛采用的一种基础形式。它具有很大的刚度和整体性，能有效地调节基础的不均匀沉降，常用于上部结构荷载大，地基软弱且分布不均匀的情况；由于箱形基础的埋置深度较大，周围土体对其具有嵌固作用，因而可以增加建筑物的整体稳定性，并对结构抗震有较好的效果；同时，因挖除了相当厚度的土层，减少了基础底板的附加压力，使高层建筑可以建造在比较软弱的天然地基上，形成所谓补偿性基础，从而取得较好的经济效果。

1）箱形基础的一般规定

箱形基础的高度应满足结构的承载力和刚度要求，并根据建筑使用要求确定。为了使箱形基础具有一定的刚度，能适应地基的不均匀沉降，满足使用功能上的要求，减少不均匀沉降引起的上部结构附加应力，一般不宜小于箱基长度（不计墙外悬挑板部分）的1/20，且不宜小于3m。当建筑物有多层地下室时，可以仅将最下面一层或两层地下室设计为箱形基础，也可将全部多层地下室设计成箱形基础。

2）箱形基础基底反力计算

确定基底反力是箱形基础设计的关键问题，由于影响基底反力的因素较多，如土质、上部结构的刚度、荷载分布和大小、基础埋深、尺寸和形状等，精确地确定箱形基础基底反力是一非常复杂和困难的问题，可以按照弹性地基上的梁板理论计算，不仅工作量大，且计算结果与实测值比较差别较大，因此，至今尚没有一种可靠而实用的计算方法。

3）箱形基础内力分析

箱形基础顶板和底板在地基反力和水压力及上部结构传下来的荷载作用下，上部结构刚度对基础内力有较大影响，由于上部结构参与共同作用，分担了整个体系的整体弯曲应力，基础内力将随上部结构刚度的增加而减小，但这种考虑共同作用的分析方法计算上比较复杂，距实际应用还有一定的距离。目前在实际工程中是根据具体的上部结构体系分别采用两种计算方法进行校验。

（3）桩基础设计

桩基础是小高层建筑中广泛采用的一种基础形式，适用于上部结构荷载较大，地基在较深范围内为软弱土且采用人工地基无条件或不经济的情况下。桩基础由承台和桩身两部分组成，承台承受上部结构传来的荷载，并把它分布到各根桩，在通过桩传到深层土上；因此，在承受竖向荷载时，桩基础的作用是将上部结构的荷载通过桩尖传到深层较坚硬的地基中，或通过桩身传给桩身周围的地基中；对于水平荷载，主要是依靠承台侧面以及桩上段周围土体的挤压力来抵抗。

篇（7）

中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A

引言：广东梅州位于粤东北山区,北邻赣南,东连闽西,地形复杂；梅州市地质构造比较复杂，主要由花岗岩、喷出岩、变质岩、砂页岩、红色岩和灰岩六大岩石构成台地、丘陵、山地、阶地和平原五大类地貌类型。全市山地面积占24.3%;丘陵及台地、阶地面积占56.6%;平原面积占13.7%;河流和水库等水面积占5.4%.在梅州有很多建筑坐落在山地丘陵间，在基础设计中如果处理复杂的坡地地基基础就摆在结构设计人员眼前，如何合理、经济的选择基础类型以及如何防止地质灾害的发生是设计的关键，而根据工程地质勘察报告及地质灾害评估报告，并结合工程特点因地制宜的进行基础设计是根本。下面通过几个工程实例来探讨坡地建筑基础设计和地质灾害防治。

1.案例：某高层住宅基础设计及边坡围护

本工程位于梅州某度假村西部，基地东面、南面靠山坡，北面靠道路，西面靠村庄，地貌上属丘陵，场地不平，高差较大，东部、南部靠较陡山坡，场地开挖,易引起山体滑坡；西北部地势低，靠近村庄，填土高8左右，大量填土，易引起填土坍塌，危及村庄安全。土层结构情况为：1.人工素土层，平均约4.50m；

1.1粉质粘土层，平均约2.0m；,3.淤泥质粘土，少数钻探孔有分布；4.粉细砂，少数钻探孔有分布；5.粉质粘土层，平均厚度4.50m;6.前泥盆系全风化混合岩，场地内分布厚度与埋深变化较大，平均厚度3.30m;7.前泥盆系强风化混合岩，场地内分布厚度与埋深变化较大，平均厚度15m;8.前泥盆系中风化混合岩，岩心上部呈破碎状、砂粒状，下部呈破碎状、少量短柱状，裂隙极发育，岩石上部极破碎，局部夹薄层强风化软弱层，下部破碎、较破碎；场地内分布厚度与埋深变化较大。地质勘察报告显示地下水水位较深。工程概况为：主楼为4栋25层剪力墙结构住宅，裙楼为3层框架结构，地下一层。主楼与裙楼层数相差大，荷载相差大。经多方案比较确定基础类型为钻孔灌注桩基础，主楼部分桩径选用1000-1600mm,桩端进入中风化层3-8米，桩长约25-35m,裙楼部分桩径选用800-1000mm,桩端进入强风化层3-6m,桩长约15-20米；验算基础的沉降满足设计规范要求。由于场地高差比较大，桩端持力层中风化层厚度与埋深变化加大，要求在桩基础施工前进行超前钻，同时在施工过程中加强对桩端持力层的检查和记录统计，确实保证按设计的入岩深度施工。东部南部紧邻陡坡，高差约10米，开挖土层为粉质粘土，结合施工现场土质情况选用土钉墙对基坑进行临时支护，方案分两级放坡，没级5米，平台6米，土钉孔径选择120mm,上一级长度6米，水平间距1米，竖向间距2米，下一级长度5米，水平间距1米，竖向间距1.5米，采用HRB400钢筋,直径18mm,C25细石混凝土灌孔。面层采用HPB270直径8，间距100mm,厚度120mm,C25混凝土浇捣。西北部靠近村庄，填土高8米左右，在基础施工前进行边坡支护，采用衡重式毛石挡土墙方案。

2.案例：某风景区多层酒店基础设计优化

本工程位于梅州某县风景区内，框架结构6层，局部5层，柱网比较规则，柱底轴力较小；基地北面毗邻江边，原有5米左右毛石挡土墙，有4米回填土；土层分布情况为：1.填土，厚度3-6米；2.粉质粘土层，埋深与分布厚度相差较大4-8米；3.卵石层，4-5米，含水较大；4.强风化花岗岩，10-15米；5.中风化花岗岩，20米左右。设计任务书要求在不破坏原毛石挡土墙的情况下选择基础类型。由于拟建工程紧邻河道，基坑开挖难于保证原挡土墙的安全，原有设计基础类型选择钻孔灌注桩，桩径800mm,桩端持力层为中风化花岗岩，桩长约20-25m。由于经济指标的问题，原有方案被业主否决了，基础设计方案进行优化。在基础优化工程中考虑到粉质粘土层埋置深度不大（3-6米），上部结构柱网规则，柱底轴力不大，本层土层承载力能满足要求（未进行深宽修正前150KPa），决定选用天然扩展基础，持力层选取粉质粘土层；根据地勘报告显示，持力层分布深度差别较大，基础设计时因地制宜将基础按两个台地设计，为保证地基土的稳定性，在台地相邻的基础最小间距满足1.5倍高差。在与施工单位交流意见之后，为了保证原有挡土墙的稳定性，决定在基坑开挖过程中分段开挖，开挖之后及时进行下一道工序施工，及早回填，在施工过程中根据实际情况选择不同的支护方案，同时制定严密的基坑观测方案，专人负责，确保安全。经过优化后的基础方案较原有方案大大节省了造价，且有效地缩短了工期。

3.案例：某石灰岩地区桩基础处理

本工程为板柱-剪力墙结构6层，建筑功能为仓库，处于某厂区之内，属于坡地建筑。土层分布情况为：1.填土层，约1.5m厚，2.细沙层，约4.5m厚，3.卵石层，约4米后，4.强风化石灰岩层，35-45米厚，5.中风化石灰岩层。中风化石灰岩层溶洞、夹层发育。原基础设计为钻孔灌注桩，持力层为中风化石灰岩层，要求桩底3倍桩径及5m范围内无夹层、空洞、破碎带。设计桩长约55米，由于持力层夹层、溶洞较多，实际桩长超出设计桩长。原基础设计中，桩长过大，造价过高，且因为桩端持力层情况较难弄清，施工难度大，所以对原有基础方案进行优化。由于单桩承载力较大，超过了5000KN，按规范要求进行施工超前钻，更准确得摸清溶洞、夹层的位置和厚度，发现夹层、溶洞所在位置处于中分化层较深位置，桩端可利用中分化层上部做持力层，减小桩长。一般情况由于进入中分化的长度变短了，就需增大桩径，加大桩身摩擦力，这样容易造成造价增大，但本工程原设计加大进入中分化深度是为了跨越溶洞、夹层，并不是单桩承载力计算不足所致。现按照地质情况，利用强风化层较厚的特点按摩擦桩设计，通过认真计算确定利用桩身卵石层和强分化层的摩擦力能满足单桩承载力的要求，设计桩端进入中风化层只是为了满足沉降和稳定要求。优化后的基础方案，大大缩短了桩长，减低了成本，也大大减低了桩基的施工难度。在施工过程中，要求施工单位认真做好施工记录，与施工超前钻资料认真比对，确保桩侧土层与设计土层相符，确保桩基满足设计要求。基础项目施工结束后，进行桩基的检测，结果都能够满足规范要求，顺利验收。本工程现已通过整体验收并投入使用，主体结构安全可靠。

4.结语

梅州地区地处山区，较多坡地建筑，为了建筑结构的安全性、经济性，对坡地结构的基础进行多方案比较，认真优化具有现实意义。建筑随着社会的发展与进步，越来越多的建筑师希望借助坡地的优势来凸显建筑的功能和效果。重视坡地建筑结构设计对于现实生活中具有重要的意义。 随着当代社会经济起飞，我国城市化进程高速发展，土地资源日趋紧张，对坡地的开发日趋受到重视，开发及合理利用坡地可以节约土地资源，减少占用耕地，为人类开拓新的生存空间。结构设计人员在进行基础设计时应多方位收集地质资料、水文资料，仔细分析工程所在场地的特点和难点，还要结合施工技术，考虑施工的难易度，综合考虑选用合适的基础方案，做到安全、经济。

参考文献：

篇（8）

中图分类号： TU208 文献标识码： A.

引言：基础是整个建筑工程的重要部分，其重要性在结构、占比、造价、工时上有着全面的体现，是建筑设计、建设和施工单位高度重视的关键部位和环节。超高层建筑基础设计工作中只有通过全面了解情况、优化基础选型、全面科学计算等工作才能够确保超高层建筑基础的安全性和功能，同时确保超高层建筑基础工程造价的可控和降低。在超高层建筑基础实际的设计工作中要对基础选型影响因素进行控制，坚持基础选型的原则，通过对超高层建筑框架结构、箱(筏)和桩箱(筏)种类基础的有效设计和全面控制，实现超高层建筑基础设计的目标，促进超高层建筑基础功能的完善，真正完成超高层建筑基础设计的系统性、全面性的目标。

一、超高层建筑结构设计原则

（1）选择适合的基础方案

应该根据工程的上部载荷分布和结构类型，地质条件，施工条件以及相邻的建筑物影响等各种因素进行综合性分析，选择既合理又经济的方案，必要时要进行地基变形演算，在进行设计时要最大限度地发挥地基的潜力。在进行基础设计时，应该参考临近建筑资料和进行现场查看，要有详细的地质勘查报告，一般情况下，在一个结构单元内部适合用两种不同的类型。

（2）对计算结构进行正确分析

高层建筑结构设计普遍运用计算机技术，但是，往往不同的软件会得出不同的计算结果。所以，对于程序的适用条件、范围等设计师应该进行全面的了解。因为软件本身有缺陷、人工输入有误或者程序与结构的实际情况不相符合，在计算机辅助设计时，都会造成错误的计算结果，所以，在拿到电算结构时要求结构工程师要慎重校对，认真进行分析，做出合理的判断。

（3）选用适当的计算简图

.为了保证结构的安全，在选择计算简图时要选择适当的计算简图。如果计算简图选用不当，则会造成结构安全隐患，要有相应的构造措施来保证计算简图。为了减少计算简图的误差，实际结构的节点应该保证在设计所允许的范围之内，因为其不能是纯粹的刚结点。

（4）采取相应的构造措施

强剪弱弯、强柱弱梁、强压若拉、. 强节点弱构件、.注意构件的延性性能原则是在结构设计中要始终牢记的。要注意钢筋的锚固长度，特别是钢筋执行段锚固的长度。要加强薄弱部位，考虑温度应力的影响。

（5）合理选择结构方案

要选择一个切实可行的结构体系与结构形式，一个经济合理的结构方案是一个合理设计的保证。结构体系应该传力简捷，受力明确。地震区应力求平面和竖向规则，同一结构单元不宜混用不同结构体系。总之，必须综合分析工程的材料、施工条件、设计要求、地理环境等，并且要与水、电、建筑等专业进行充分的协商，以此为基础确定结构方案，为结构选型，最好进行多方案比较后选用较为优秀的.

二、超高层建筑基础选型工作的要点

2.1超高层建筑基础选型的影响因素

2.1.1超高层建筑上部结构对基础选型的影响

上部结构对超高层建筑基础类型、深度、浮力等参数存在着直接的影响，由于上部结构种类的不同，会引起超高层建筑基础荷载大小和分布的不同，要在设计超高层建筑基础予以注意。同时，不同类型的超高层建筑上部结构会因自身的类型不同而产生不同的沉降幅度和变形幅度，因此，带来超高层建筑基础形式上的不同。地下室的种类和形状也会对基础选型有一定影响，要在设计超高层建筑基础时做以重点考量。

2.1.2地质条件对超高层建筑基础选型的影响

地质条件中两项情况对超高层建筑基础选型影响最为显著，一是，地基持力层情况，持力层是承受超高层建筑基础负荷的土层，要根据持力层承载能力大小和压缩模量变化幅度选择超高层建筑基础类型；二是，穿越土层基本状况，应该根据土层中地下水影响和桩基穿越能力的大小选择超高层建筑基础的类型。

2.1.3周围环境因素对超高层建筑基础选型的影响

一是，超高层建筑施工的振动和噪声要对基础带来各种影响，因此需要对此加以控制和预防，以便超高层建筑基础能够持久、稳定和安全。二是，超高层建筑施工中的空间因素也会给基础类型带来一定的影响，要选择既利于施工有利于稳定的超高层建筑基础类型。三是，超高层建筑施工中挤土效应，超高层建筑基础桩基的入土和挤土会产生挤土效益，这会对周边建筑和地下管网造成影响，应该从最小影响原则出发，优先选择挤土效应最小的桩基方式进行超高层建筑基础施工。

2.1.4超高层建筑基础桩种类的影响

不同种类的基础桩有着不同的尺寸，应该从持力层性质、安全性要求、超高层建筑负荷等主要方面确定基础桩的类型和规格，使其满足超高层建筑总体施工建设的需要。

2.1.5超高层建筑基础施工的工期

工期是设计超高层建筑基础类型的重要参考参数，要在确保超高层建筑基础施工速度、施工质量和施工效益的基础上形成最为科学的施工

工期，实现超高层建筑总体价值的全面兼顾。

2.2超高层建筑基础选型的基本原则

超高层建筑基础选型应该坚持的原则有：一是，多样式原则，超高层建筑基础设计单位应该全面掌握各种超高层建筑基础类型，并有针对性地选择社会和综合价值较高的超高层建筑基础类型。二是，经济性原则，超高层建筑基础设计要追求最佳的经济效益，因此，设计超高层建筑基础时要考虑到成本控制、施工进度的重要因素，全面提高超高层建筑基础设计和施工的经济性。三是，总体优化原则，超高层建筑基础设计单位要对各种设计综合起来，将各种设计的优势集中起来，形成优化的超高层建筑基础设计，以实现超高层建筑建设的基本目标。

三、超高层建筑基础设计的方法

当前超高层建筑基础设计采用上部结构与地基、基础共同作用的分析方法,这种方法中地基、基础、上部结构之间同时满足接触点的静力平衡以及接触点的变形协调两个条件,即将上部结构、基础和地基三者看成是一个彼此协调的整体。这种从整体上进行相互作用的分析方法难度较大,计算量庞大,对计算机的性能及存储量要求较高,只在较复杂或大型基础设计时,按目前可行的方法考虑地基-基础-上部结构的相互作用。共同作用分析方法的进步之处仅在于它考虑了上部结构的刚度，这一优势是传统设计方式所不具备的。

四、做好超高层建筑基础设计的要点

1框架结构基础设计的要点

在超高层框架结构基础设计时,基础宜柔不宜刚;若地基土为高压缩性,则基础宜刚;当采用桩基时,可考虑采用变刚度布桩的方式(如改变基础中部桩径或桩长、加密中部布桩),以调整地基或桩基的竖向支承刚度,使差异沉降减到最小,从而减小基础或承台的内力。

2箱(筏)基础设计的要点

对超高层建筑箱(筏)基础设计时,考虑上部结构参与工作有利于降低箱基的整体弯曲应力。建议采用共同工作整体分析进行计算,这样算得的整体弯曲箱基底板钢筋应力才比较符合实际;另外,共同作用使得上部结构下面几层边柱(墙)出现较大内力,采用常规设计方法时应提高边柱(边墙)的内力。

3桩箱(筏)基础设计的要点

超高层建筑桩箱(筏)基础上部荷载满布，可采用变刚度布桩的方式,调整桩基的竖向支承刚度,从而调整桩顶反力分布;若考虑利用桩间土分担上部荷载,充分发挥箱(筏)底桩间土的承载力,可适当增加基础中部桩的间距;另外,若上部结构为剪力墙,则桩宜沿剪力墙轴线布置,这样与

满堂布桩相比可以大大减小底板的厚度。

参考文献

[1]姜海菊.江浙地区超高层建筑基础的选型与优化设计――以某超高层住宅楼工程为例[J].建筑,2011(08)

[2]王荣彦,徐玲俊,张亚敏.郑州东区超高层建筑基础选型探讨[J].岩土工程界,2005(12)

篇（9）

引言

高层建筑基础是高层建筑结构体系中一个重要组成部分，逐渐被业内人士重视起来。地基基础设计时，首先保证基础具有足够的刚度和强度，其次考虑地基的稳定性、承载力及变形要求等，进一步确定合适的基础形式。

一、高层建筑基础选型的主要依据

在基础工程设计中，根据各地区不同的地质条件，选择合理的基础形式，是个关键问题。一般情况下应考虑以下条件：高层建筑基础首先应满足基础本身的强度要求，上部荷载分布应尽量均匀；基础应支承在较坚固或较均匀的地基上，应考虑持力层及其下卧层的整体稳定性，同一栋建筑不宜采用多种不同类型的基础形式；应满足建筑物使用上的要求，例如人防要求、设置地下车库、地下酒吧、地下商场、地下餐厅等要求；应满足构造的要求，如高层建筑箱基的埋深、高度，基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合，对偏心距的要求、沉降控制等；根据上部结构的不同结构形式选配合理的基础形式；高层建筑基础，一般埋置较深，因此，应考虑深基坑开挖和地下水抽排对周围建筑物的影响，以及地下水造成施工难度的增加和对工程质量的影响。

二、高层建筑基础选型

在高层建筑基础设计中，常用的基础类型有嵌岩桩基础、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础以及桩筏基础等。在基础选型时必须考虑建设场地的地质条件，合理选择基础持力层，同时还应考虑施工周期，工程投资等综合因素。

2.1嵌岩桩基础

在高层建筑基础设计中，由于上部结构传至基础的荷载大，故常用的设计方法是选择以一定厚度的中风化岩层或稳定的微风化岩层作持力层，通过嵌岩桩将上部结构荷载传至岩层。采用嵌岩桩基础持力层变形几乎趋向于零，桩尖承载力大，同时还可考虑桩侧与土的摩擦力，按经验公式计算，单桩承载力高，较容易满足上部结构荷载对基础承载力要求，且设计计算简单，但亦存在着施工周期较长，特别是桩施工完后要等桩的混凝土强度达到设计要求的强度时方可对桩身质量进行检测，对施工工期有一定的影响，工程造价也略微偏高。

2.2天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础

基础的结构设计一般可选择钢筋混凝土块式基础或筏式基础。采用块式基础较为简便，中筒部分可考虑由筏板承托，基础之间结合地下室底板结构布置刚度较大的连梁，并考虑平面刚度极大的地下室底板的连接，基础整体性良好，具有极佳的抗不均匀沉降能力。天然地基块式或筏式基础具有施工方便、工期短、节约投资等优点，建议设计人员在条件允许情况下尽量选用。

2.3桩筏基础

在我国沿海城市如上海、海口、汕头等，其岩土地层结构的特点是基岩层埋深较深，嵌岩桩基础几乎无法实施，只能采用摩擦桩基础，但摩擦桩承载力较低，不一定能满足高层建筑上部结构荷载对基础承载力的要求，因此桩筏基础是这部分地区高层建筑基础设计的重要选择。桩筏基础的基本原理是桩土的协同工作，桩与土在沉降及收缩固结过程中相互协调达到稳定的平衡状态，筏板底土层与摩擦桩共同承担上部结构荷载。一般来说，考虑地下室开挖后地基补偿等因素，筏板底土层具有一定的承载力。所以设计时可根据筏板底土层情况，考虑土承担上部结构荷载的比例。通过对筏板的分析，筏板四周的应力最大，因此在设计时在筏板四周应均匀布置桩且桩距应加密，中部各竖向构件桩的布置宜采用梅花形布置。

三、高层建筑桩筏复合基础设计

3.1桩筏复合基础的设计理论

目前，我国现行规范GB50007-2002建筑地基基础设计规范第8.5.14条规定，桩基设计时，应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作。相关规范对桩筏复合基础的计算方法并未做出统一规定，采用的计算方法也不尽相同，多根据当地情况和经验确定，大致有以下两种计算方法：

方法1：假定整个建筑物和重量全部由桩传到地基中去，而承台板只起连接桩顶和传递上部荷载的构造作用。在群桩布置中使桩的受力均匀，桩群形心与上部结构传给基础的荷载重心尽量重合。对于框架结构，可按荷载大小，在柱下集中布桩。对于框剪结构或框筒结构，柱下布桩与框架结构相同，剪力墙或筒体下沿墙布桩。当桩数较多时，也可均匀布桩。

方法2：参考桩同作用，利用天然地基的承载力，使桩基与天然地基互补，采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担，使桩的数量及筏板厚度得以减少。

3.2减沉设计

1）减沉设计的基本原理。减沉设计是指按沉降控制原则设计桩筏基础。减沉设计概念主要应用于软土地基上多层建筑设计，在软土地基的基础设计中，有时决定采用桩基主要并不是因为邻近地表的土层强度不足，而是较深处的软弱土层产生过大沉降的缘故，这时可采用数量较少的桩使沉降量减小到允许的范围内，这种桩一般是摩擦桩，在承台产生一定沉降的情况下，桩可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力，能有效地减小沉降量。同时，承台或筏板也能分担部分荷载，与按桩承担全部荷载设计的桩基相比，根据不同的容许沉降量要求，用桩量有可能大幅度减少，桩的长度也可能减短，因而可以获得较好的经济效果。

2）减沉设计的内容。桩长及桩身断面选择：选择桩长应尽可能穿过压缩性高的土层，桩端持力层压缩性应相对较低。在承台产生一定沉降时桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力。选择桩身断面应使桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力二者匹配，以充分发挥桩身材料的承载能力。

3.3变刚度调平设计

1）变刚度调平设计的内容。

在桩筏变刚度调平设计中，群桩刚度与单一筏板刚度的比值kpr最为关键。最合适的kpr值与桩筏面积比有关，且当有关桩筏面积比范围为16%～25%时， kpr值接近于1。当桩筏面积比较大时，为减小沉降差， kpr值应稍微增大。考虑到桩的非线性，比完全弹性分析所得到的稍大（约50%），kpr值可能更为合适。为减小桩的承载能力明显发挥（大于50%）后的沉降差，只要kpr=1的条件满足，任何实际桩长都可采用。当然，为获得桩承载特性的合理发挥，桩的承载力应以侧摩阻力为主，而不是桩端阻力。研究表明，桩的总承载力发挥的强度与桩的极限承载力的比值m不应超过0.8，以避免沉降差明显增加，在m

2）变刚度调平设计的步骤。

按建筑物性质、荷载、地质条件等进行初始布桩并确定板厚，对上部结构、桩筏基础与地基共同作用进行分析，绘制沉降等值线。对沉降等值线进行分析，当天然地基总体沉降不大而局部沉降过大时，根据具体条件对沉降过大部分采用局部加强处理，如采用筏底布桩或复合地基，在桩基沉降较小部位，应抽掉一部分桩，或视土层情况适当缩短桩长或减小桩径。对沉降较大的部位，应适当加密布桩或视土层情况，适当增加桩径桩长，重新形成刚度体系，进行共同工作迭代计算，直至沉降差减到最小。

四、结束语

基础工程造价在整个工程造价中比例很大，不同的基础型式造价相差也较大，针对工程地质及建筑物结构形式不同，合理选择基础形式的意义重大。

篇（10）

高层建筑基础工程的特点高层建筑层数多、建筑造型复杂、主楼与裙楼高低悬殊；竖向重力荷载、水平风荷载以及地震荷载大；结构上要求一定的埋置深度以及使用上要求设置多层地下室，还要考虑场地地基土质和水文的不同情况。同时由于高层建筑在地震灾害时遭受到破坏，将会导致严重后果，因此高层建筑基础抗震设计也特别关键。

一、高层建筑基础工程的特点与重要性

高层建筑基础的设计与施工应有更高、更严的要求。在多数情况下，多层房屋常用的基础形式、设计理论和施工方法不能简单地在高层建筑中套用，必须研究与上述要求相适应的基础形式、设计理论和施工方法。

高层建筑基础工程具有下列一些特点：（1）高层建筑属安全等级为一级的建筑物，除对地基进行承载力计算，使基底附加压力不超过地基承载力或桩的承载力外，还应进行变形计算，使基础总沉降量和差异沉降量控制在允许限值范围内，以确保高层建筑安全可靠。（2）在高层建筑总造价中，基础工程占有相当大的比重，为确定安全稳定经济合理的基础方案，应根据高层建筑上部结构类型和荷载（有无抗震设防）以及工程地质勘察报告和现场施工条件，对不同类型的基础方案进行技术经济比较。（3）高层建筑由于结构上和使用功能上的要求，基础往往埋置很深，而城市房屋密集，道路纵横，一般不可能放坡施工，需对基坑坑壁进行围护，要预先估计到在基坑开挖过程中对毗邻房屋的影响。工程实践表明，基坑的围护工程对基础工程的工期和造价都有相当大的影响。（4）高层建筑的基础，大多属于大体积混凝土结构；在施工过程中要求控制好温度及温度应力，防止有害裂缝产生。大体积混凝土工程的裂缝控制是高层建筑基础工程施工的一项重要技术关键。

高层建筑基础的设计中如果任何一方面考虑不周或处理不当，都将导致不良的、甚至严重的后果。轻则产生过大的沉降、倾斜（不均匀沉降），造成结构局部损坏，影响功能和美观；重则导致建筑整体倾覆或破坏。高层建筑基础工程的造价和施工工期在建筑总造价和总工期中占的比例，与上部结构的形式和层数、基础结构类型以及地质复杂程度和环境条件等因素有关。基础工程的设计与施工对高层建筑本身及其周围环境的安全十分重要，其造价和工期对高层建筑的总造价和总工期也有举足轻重的影响。

二、高层建筑基础抗震设计

地震对高层建筑的破坏作用是十分复杂的。首先，地震时的地面运动是多维的，地震动的各方向分量对建筑物都起破坏作用。世界各地强震仪已经多次记录到地面运动的三个正交平动分量，即一个竖向分量和两个水平分量。地面运动的转动分量虽然尚未取得仪器记录，但已为地震工作者观察到，且已有了人工合成转动分量的方法，同样也对建筑物起破坏作用。再者，地面运动的各个分量又都包含着多种破坏因素，而这些因素又都与震源特性、传播介质、场地条件（地形、土质条件）等有关。按照现有认识，表征地震动特性及其破坏作用的要素有三：①最大加速度；②频谱成份；③持续时间。

据已往地震经验表明，砂土液化引起地基不均匀沉陷，导致上部结构破坏或整体倾斜。在具有深厚较弱冲积土层的场地上，高层建筑的破坏率显著增高。当高层建筑的基本周期与场地自振周期相近时，破坏程度将因共振效应而加重。

相对于多层建筑而言，高层建筑破坏和倒塌的后果更为严重。当今，地震工程的科学研究尚处于较低水平，试验手段和技术还不能确切模拟地震对建筑的破坏作用，因而地震区建筑物的破坏状况便成为探索地震破坏作用和结构震害机理最直接和最全面的大型结构试验。因此，有必要在充分吸取历史地震经验和教训的基础上，研究改进高层建筑的抗震设计技术，以提高高层建筑的抗震可靠度。在地震作用下，土既是结构物的地基，支承上部结构传来的各种荷载；又是波传播的介质，土层条件将影响地表地震动的大小和特征，即具有放大和滤波效应。在很多情况下，这种作用将成为地震作用的主要部分，它在抗震设计中是通过场地分类和设计反应谱加以考虑的。

所谓“地基土”是指建筑物基础之下持力层的土而言，它在地震期间及震后的表现，直接影响上部结构的破坏程度。对它的要求是地震作用下承载力不显著降低，地基不失效，保证上部结构在地震作用后能正常使用。与土的双重作用有联系的是两种性质不同的结构物震害。结构物的震害可以分成两类：一类是由振动破坏引起的，另一类结构物的震害是由地基失效引起的。为了减轻这类震害，有效的措施是通过各种方法加固地基，或避免采用容易失效的地基，而不是采用措施加强上部结构。

高层建筑的破坏状况和破坏程度，一方面取决于地震动特性，另一方面还取决于结构自身的力学特性。每一次地震，高层建筑的破坏状况各有特点。地基破坏的原因较集中和明确。虽然由地基失效导致上部结构产生的损坏，从外表上看存在各种各样的破损现象。只要作比较深入具体的调研即可发现，上述这些破坏现象的产生原因不外乎砂性土的震动液化、软粘土震动软化和不均匀地基引起的差异沉降。

建筑物的地震破坏应区分为振动破坏和地基失效影响。振动破坏不外乎三种原因：或因建筑物未作抗震设计；或因建筑物虽作了抗震设计，但遭遇的地震作用比预期的地震作用大得多；或地震作用虽不太大，但由于建筑物周期与地震动卓越周期相近、结构变形因共振而一再放大，从而使建筑物因丧失整体性或强度不足，或变形过大而破坏。地基失效的原因不外乎发震断裂引起的地表位错、构造性地裂、大面积砂性土震动液化和软粘土震动软化引起的震陷和滑移、不均匀地基的差异沉降和滑移、采空区和洞穴塌陷等。地震是一种随机事件，地震发生的时间、地点和强度尚难以可靠预报；由于震源机制、地震波的传播途径、场地条件的复杂性和不确定性，设计地震动的大小（强度）、频谱特性和持续时间也难以可靠确定；以目前的地震科学认识水平，要准确预测建筑物和地基在未来地震作用下的抗震能力，尚难以做到。因此，应着眼于建筑物和地基整体抗震能力的概念设计，再辅以必要的计算分析和构造措施，从根本上消除建筑物和地基中的抗震薄弱环节，才有可能使设计出的高层建筑及地基基础具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。

参考文献

[1]李勇，孙丽杰.高层建筑结构特点、现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息.2010（09）

篇（11）

引言

高层建筑由于具有层数多，高度大，重量大等特点，所以其竖向荷载大而集中，风荷载和地震荷载引起的倾覆力矩成倍增长，因此要求基础和地基提供更高的竖直和水平承载力，同时使沉降和倾斜控制在允许的范围内，并保证建筑物在风荷载与地震荷载下具有足够的稳定性。这就对基础的设计提出了更高、更严的要求。本文主要就高层建筑结构基础设计要点进行论述。

一、高层建筑基础设计影响要素分析

高层建筑的上部结构具有很大的刚度，它和基础结构及地基三者实际上构成了一个共同作用的体系。长期以来，由于人们认识上的局限性以及计算手段的缺乏，在设计计算中往往人为地切割了各部分之间的联系，而把上部结构和基础结构作为两个独立的单元分别进行考虑，结果导致基础弯矩和纵向弯曲过大，基础设计偏于保守。

1.1 上部结构的刚度对基础受力的影响

假设上部结构为绝对刚性，当地基变形时，各竖向构件只能均匀下沉；如忽略竖向构件端部的抗转动能力，则竖向构件支座可视为基础梁的不动铰支座，亦即基础梁犹如倒置的连续梁，不产生整体弯曲，却以基底分布反力为外荷载，产生局部弯曲。反之，假设上部结构为绝对柔性，对基础的变形毫无约束作用，于是基础梁在产生局部弯曲的同时，还经受很大的整体弯曲。于是，两种情况下基础梁的内力分布形式与大小产生很大的差别。实际结构物常介于上述两种情况，其整体刚度的考虑非常困难，只能依靠计算软件分析。在地基、基础和荷载条件不变的情况下，增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠曲和内力，但同时导致上部结构自身内力增加，即是说，上部结构对减少基础内力的贡献是以在自身中产生不容忽视的次应力为代价的。

1.2 地基条件对基础受力的影响

基础受力状况取决于地基土的压缩性及其分布的均匀性。当地基土不可压缩时（例如基础坐落在未风化的基岩上），基础结构不仅不产生整体弯曲，局部弯曲亦很小；上部结构也不会因不均匀沉降产生次应力实践中最常遇到的情况却是地基土有一定的可压缩性，且分布不均，这样，基础弯矩分布就截然不同。基础与地基界面处往往显示出摩擦特征。由于土的强度有限，形成的摩擦力也有限，不会超过土的抗剪强度。孔隙水压力的变化，可能改变压缩过程中摩擦力的大小与分布。

1.3 基础刚度对基底反力分布的影响

绝对柔性基础当上部结构刚度可以忽略时，对荷载传递无扩散作用，如同荷载直接作用在地基上，反力分布 p（x，y）则与荷载 q（x，y）大小相等、方向相反。当荷载均匀时，基础呈盆形沉降；如欲使基础沉降均匀，则需使荷载从中部向两端逐渐增大，呈不均匀状。理论分析与试验研究表明，基底反力的分布除与基础刚度密切相关外，还涉及到土的类别与变形特性、荷载大与分布、土的固结与蠕变特性，以及基础的埋深和形状等多种因素。基底反力分布大致分为三种类型：1）如果基底面积足够大，有一定的埋深，荷载不大，地基尚处于线性变形阶段，则基底反力图多为马鞍形；如图（a）所示；当地基土比较坚硬时，反力最大值的位置更接近于边缘。2）砂土地基上的小型基础，埋深较浅或荷载较大，临近基础边缘的塑性区逐渐扩大，这部分地基土所卸除的荷载必然转移给基底中部的土体，导致中部基底反力增大，最后呈抛物线形，如图（b）所示。3）当荷载非常大，以致地基接近整体破坏时，反力更加向中部集中而呈钟形，如图（c）所示；当两端存在非常大的地面堆载或相邻建筑的影响时，也可能出现钟形的反力分布。

图a） 图b） 图c）

1.3 上部结构与基础和地基共同作用的概念

上部结构与地基和基础三者是彼此不可分离的整体，每一部分的工作性状都是三者共同作用的结果。共同作用分析，就是把上部结构、基础和地基看成是一个彼此协调工作的整体，在连接点和接触点上满足变形协调的条件下求解整个系统的变形与内力。在共同作用分析中，上部结构和基础通常是由梁、板组成，因此可以采用有限单元法、有限条法、有限差分法或解析方法建立上部结构和基础的刚度矩阵，并利用变形协调条件与地基的刚度矩阵耦合起来。在共同作用分析中，可以根据实测结果把基础和上部结构的实际刚度进行共同作用分析，并考虑施工过程的影响，把结构荷载和刚度形成情况分别考虑来进行共同作用分析。

二、高层建筑基础设计共同作用理念的应用

对上部结构、基础与地基共同作用的理论进行高层建筑的基础设计，能够比较真实地反映其实际工作状态，此外，还可以利用共同作用理论提高和改善高层建筑基础设计的水平和质量，取得更大的经济效果。具体来说，可从下面几方面入手：

（1）有效地利用上部结构的刚度，使基础的结构尺寸减小到最小程度。例如，把上部结构与基础作为一个整体来考虑，箱形基础高度可大为减小；当上部结构为剪力墙体系时，有可能将箱形改为筏基。应注意的是，上部结构的刚度是随着施工的进程逐步形成的，因此在利用上部结构刚度改善基础工作条件时，应模拟施工过程进行共同作用分析，以免造成基础结构的损坏。

（2）对建筑层数悬殊、结构形式各异的主楼与群房，可分别采用不同形式的基础，经慎重而仔细的共同作用分析比较，可使主、裙房的基础与上部结构全都连接成整体，实现建筑功能上的要求。

（3）运用共同作用的理论合理地设计地基和基础，达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。例如在一定的地质条件下，考虑桩间土的承载作用，得以加大桩径、减少桩数，合理布桩、减少基础内力，从而在整体上降低基础工程的造价。

三、高层建筑基础设计中应注意的问题

（1）保证荷载的可靠传递

基础结构应具有必要的强度和刚度，以保证将高层建筑上部结构作用于基础顶面的巨大竖向、水平向荷载与力矩，可靠地传给地基土或桩顶。

（2）参与变形协调，减少不均匀沉降

基础结构介于上部结构与地基土之间，其刚度大小及其在平面上的分布，对调整不均匀沉降、减少整体和局部挠曲至关重要。例如：多、高层建筑中，当采用条形基础不能满足上部结构对地基承载力和变形的要求，或当建筑物要求基础具有足够的刚度以调节不均匀沉降时，可采用筏型基础 筏型基础的平面尺寸，在地基土比较均匀的条件下，基底平面形心宜与上部结构竖向永久荷载的重心重合。当不重合时，在荷载效应准永久组合下，宜通过调整基底面积使偏心距 e 符合下式要求：

E≤0.1W/A

式中W――与偏心距方向一致的基础底面边缘的抵抗矩；

A――基础底面积。

对低压缩性地基或端承桩基的基础，可适当放松上述偏心距的限制。按上式计算时，高层建筑的主楼和裙房可以分开考虑。

（3）内力分析中，应尽可能考虑基础结构与上部结构和地基土的共同作用

基础结构与上部结构和地基土三者之间的共同作用是客观存在的。当然，在实际工程设计中往往不可能都做到，特别是地基模型及其参数的选取，对共同作用的结果影响甚大；但在构造和配筋上反映对共同作用结果的考虑，是完全可能和必要的。

例如：在同一大面积整体筏型基础上建有多幢高层和低层建筑时，筒体下筏板厚度和配筋宜按上部结构、基础与地基土的共同作用的基础变形和基底反力计算确定。带裙房的高层建筑下的大面积整体筏型基础，其主楼下筏板的整体挠度值不应大于 0.5，主楼与相邻的裙房柱的差异沉降不应大于1%，裙房柱间的差异沉降不应大于2%。

四、结语

总之，高层建筑的上部结构，基础及地基组成了一个共同作用的体系，在高层建筑基础设计中，要有效利用上部结构刚度，充分考虑地基条件对基础受力的影响，合理选择基础形式，运用共同作用的理论设计地基和基础，达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。