高層住宅建筑基礎結構設計分析

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高層住宅建筑的豎向荷載比較大，由于風荷載、地震荷載的影響，其傾覆力矩就會呈現(xiàn)出成倍的增長趨勢。高層住宅建筑基礎結構設計的要求比較高，需要有良好的水平、垂直承載力，還需要有效地控制傾斜、沉降等問題，使其處于可控的范圍內，從而使建筑物的穩(wěn)定性得到保障。

1高層住宅建筑基礎結構設計特點

1.1軸向變形與側移

高層住宅建筑中，框架中柱的軸壓應力要明顯比邊柱的大，中柱的軸向壓縮變形也要比邊柱的更加明顯。不同于多層、低層建筑，在高層住宅建筑結構設計中，結構側移是十分重要的影響因素，隨著住宅建筑高度的增加，在水平荷載作用下，結構側向變形也會大幅度增加，與建筑高度的4次方成正比例關系[1]。結構的側移需要被控制在一定范圍內。

1.2水平荷載

對于低層建筑，結構設計通常是由豎向荷載進行控制的，在高層住宅建筑中，雖然豎向荷載會影響結構設計效果，但是起到決定作用的卻是水平荷載。其一，樓房的自身重量及樓面使用的荷載在豎構件中造成的軸力、彎矩數(shù)值，與樓房高度的一次方成正比例關系[2]。對于水平荷載，其對結構產生的傾覆力矩、在豎構件中造成的軸力與樓房高的二次方成正比例關系。其二，建筑達到一定高度，其豎向的荷載基本上定數(shù)的，對于風荷載及地震等水平荷載的影響，依據不同的結構動力性，其數(shù)值也會呈現(xiàn)出一定的變化。

1.3結構延性與抗震設計

為保證塑性變形后，結構的變形能力依舊比較強，避免出現(xiàn)倒塌等事故，就需要科學地對工程構造進行處理，從而使其延性得到保證。高層住宅建筑結構設計中有抗震設計，不僅要對其風荷載、豎向荷載等進行分析，還需要使結構有好的抗震性能。

2高層住宅建筑基礎結構設計要點

2.1獨立基礎設計

獨立基礎包含兩種，分別是剛性基礎和柔性基礎，這兩種基礎主要應用到柱下基礎，如果柱距比較大，就需要使用獨立基礎，并且這種基礎設計的經濟性更好。獨立基礎設計過程中，要依據地基土的特點進行，如地基壓實密度比較大、壓縮性強，就需要使用剛性基礎,其余情況可以使用柔性基礎，防止地基土壓縮致使地面出現(xiàn)不均勻的沉降。當前我國的高層住宅建筑工程中大量地使用獨立基礎設計，其發(fā)展前景是比較好的。獨立基礎設計在柱下基礎中應用，與現(xiàn)澆混凝土柱一同澆筑、形成整體，同時依據柱荷載的偏心距明確基礎斷面的具體形狀。

2.2箱形或筏型基礎設計

若高層住宅建筑工程地基承載力不夠均勻，建筑對地基基礎承載力要求較高，就可以使用箱形或筏型基礎。此外，若高層住宅建筑工程中有地下室，要應用筏型基礎，將筏型基礎作為地下室，并保證其作用得到充分的發(fā)揮。在進行箱形或筏型基礎設計時,降低基礎整體彎曲應力的工作是比較難的。因此在設計過程中需要將基礎與高層住宅工程上部結構看做一個整體，通過共同作用分析法設計。共同作用分析法就是在高層住宅建筑工程基礎設計過程中，將上部結構與基礎、地基作為整體，保證三者實現(xiàn)平衡的保持力、協(xié)調的變形力。相比于傳統(tǒng)的方法，共同作用分析法更加科學，涉及到的范圍廣，但也在一定程度上使設計難度增加。隨著計算機硬件、軟件要求的提升，投資成本也是比較高的，因此這種方法不會被輕易的使用。一般遇到大型的結構復雜的基礎設計才使用這種方法。箱形與筏型基礎都是大體積混凝土,施工過程中易出現(xiàn)裂縫，為此需要科學地設置伸縮縫的寬度，一般在25mm左右。

2.3樁基礎設計

樁基礎設計的荷載承重能力是比較強的，通常將其運用到地基土層中質地比較硬的地方，這時高層住宅建筑工程的上部結構就會發(fā)生承載力不足的情況，因此在基礎設計選型時，還需要對樁基礎設計進行科學的選擇。由于樁基礎設計的樁身是比較長的，能夠使全部建筑結構上部荷載力轉移到土層深處，使地基結構沉降的可能性降低，樁基礎設計中間位置做好加密布樁的工作，使中部樁的長度得以加長，并使樁基礎設計的承受能力得到調節(jié)。

2.4樁箱基礎設計

樁箱基礎就是一種樁基礎與箱形基礎一起承載受力的基礎形式，其沉降量不大，有很強的抗彎剛度以及卸載能力，這種樁箱基礎一般被應用在地基較軟地區(qū)建設的高層建筑、重型建筑及對沉降要求高的高層住宅建筑中。樁箱基礎設計中，布樁方法的選擇是難度比較大的。由于不同位置地基土的性質是不同的，因此在設計過程中需要選擇合適的布樁方法，從而使基礎底板的受力得到分載，保證基礎底板的受力能夠實現(xiàn)均衡的狀態(tài)。如果受力不均勻，為實現(xiàn)受力均衡的目的，可以適當?shù)脑黾又虚g位置的樁間距。

3結語

總之,高層住宅建筑結構設計是比較系統(tǒng)、復雜的工作，而基礎設計又在結構設計中占有重要的地位，基礎結構設計的效果將直接對高層住宅建筑的安全、質量等產生影響。因此為保證高層住宅建筑基礎結構設計的效果,就必須要提高重視程度，明確基礎結構設計的特點及要點，使高層住宅建筑的質量得到保證，滿足人民群眾的生活、工作需要，更好地推動高層住宅建筑事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻:

[1]付珊.基于高層建筑基礎結構設計分析[J].科技創(chuàng)新與應用,2017(34):112-113.

[2]劉良賢.對高層住宅建筑基礎結構設計的探討[J].建材與裝飾,2017(23):65-6

作者：華宇夫 單位：吉林建筑大學設計研究院