对高层住宅建筑基础结构设计的思考

对高层住宅建筑基础结构设计的思考
摘要：高层住宅建筑的修建具有重要意义，能够明显提高土地资源利用率，但是影响高层住宅基础安全的因素很多，有必要对高层住宅基础设计做出深化探讨。

关键词：高层住宅建筑；基础结构设计；基础受力
引言
单栋高层住宅占地面积小、层数多，基础结构受力较大，高层建筑由于埋深要求，往往设置地下室，需要大面积开挖，想要保证建筑基础施工安全、有序的开展，专业人员对基础设计就应当精细设计，掌握整个过程。

1基础结构的设计理论
对于高层建筑来说，地基条件、基础结构以及上部结构体系之间关系密切，目前国内结构设计方法和实际情况存在很大的简化，再加上地质条件复杂、土体的计算原理发展缓慢、，导致基础设计的准确性进一步降低，故需要加深基础设计的认识，积累基础设计的经验。

2高层建筑设计要求
2.1安全性
安全性是高层建筑结构设计的控制因素，他不仅关系到民众的生命安全也影响社会的稳定性，设计师应当掌控设计的要点，能够在具体的项目设计中较准确的把握结构的设计的合理性，考虑施工阶段可能碰到的各种情况，提出对应的解决方案，避免施工后不必要的修改。

2.2经济要素
基础结构设计的经济性仅次于安全性是需要考虑的重点，在保证结构安全的
前提下选择经济合理的基础结构形式符合国家发展的需要。

除了设计方面，更合
理的施工组织安排，更专业的施工队伍对减少高层建筑基础的成本，加快施工的
进度也有非常大的作用，可以合理化减少经济成本。

3高层住宅建筑基础结构设计的影响因素
3.1基础受力的上部结构刚度因素
目前工程界结构设计的主要方法是将上部结构设计、基础设计和地基分开考虑，常用的设计软件在进行上部结构计算时假定基础是完全刚性不考虑基础的变
形对上部结构的影响，在设计基础时，将上部结构的力作用在基础上，之后根据
假定的地基反力设计基础。

这种设计方法忽略了上部结构刚度及基础刚度的相互
影响，有较大的近似性。

上部结构根据刚度不同可以分为柔性结构、半刚性结构
及刚性结构：比如木结构属于典型的柔性结构，这种结构形式可以较好的调节基
础不均匀沉降引起的上部结构内力，主要控制结构各竖向构件的沉降差；对于钢
筋混凝土筒仓或者荷载均匀、高宽比大、体型简单的高层建筑可以看为刚性结构，这种结构主要限制整体刚性角；另外还有介于这两种之间的半刚性结构比如钢筋
混凝土框架结构，这种结构体系也有一定的调节基础变形的能力，但是相比柔性
结构调节能力有限，故当地基条件很差时，往往要改为整体性较好的基础形式。

3.2 基础受力的地基条件因素
地基条件是影响基础结构设计的重要因素，有时候直接决定了基础的选型，
比如对于高层或超高层建筑荷载较大对地基承载力要求较高，如果地基土土质较弱，有较厚的新近回填土或软弱土层，基础应采用桩基、桩筏等形式。

我国建筑
地基基础设计规范（GB50007-2011）中规定：基础设计主要包含承载力设计、变
形设计、稳定设计、抗浮设计等，其中地基的承载力特征值、地基反力的特征曲
线关系到基础结构的受力设计；地基的土层分布，不同土层的变形模量影响结构
的沉降变形；地基本身的稳定性和地下水位的标高又关系到结构会不会发生倾覆
和抗浮破坏等。

从以上几个方面可以看出地基条件关系到了基础设计的各个方面，不仅影响结构的安全，也影响建筑的正常使用。

3.3上部结构、基础结构与地基相互作用
上部结构、基础结构与地基是相互作用的，在基础设计中要考虑他们的相互
影响，灵活的选择基础形式，综合考虑各种因素，不能简单机械的进行基础设计。

比如带裙房的高层建筑，既要考虑上部结构的刚度分布，荷载变化，也要考虑到
地基条件，不能简单的采用单一的基础形式。

考虑到裙房和塔楼部分荷载差异较大，当地质条件较差，这时塔楼宜采用桩筏，裙房可以采用独基、桩基，如果地
基条件较好，也可全部采用筏板基础，主要原则就是减少差异沉降，避免引起基
础结构内力的增大，这就是目前基础设计常用的变刚度调平法。

4高层建筑基础设计的要点
4.1独基、条基等浅基础设计
独基、条基一般用于层数较少、高度不是很高的框架结构或是地基条件较好
的高层结构中。

框架结构，适用高度较低，一般不会超过50米，故荷载较小，
对持力层承载力的要求相对不高，黏土层、砂砾层等都可以作为基础的持力层。

基础设计时当结构总重度的平均值小于地基持力层承载力的30%时可以采用独立
基础，30%~50%之间可以采用整体性稍好的条基。

独基、条基设计的一般步骤：
先根据建筑高度、荷载及地基承载力确定基础的面积及埋深，再确定基础的高度
计算冲切及受剪，最后确定基础的配筋。

当地基土层变化较大可能还需要计算基
础的变形，目前规范中基础沉降的计算法为分层总和法，这种方法为半经验半理
论法，故有时根据临近建筑沉降资料采取措施更能有效控制基础的沉降。

4.2 筏板、箱形基础设计
筏板和箱形基础是高层结构常用的基础形式之一，由于高层结构基础有埋置
深度要求，一般设置地下室，故可以基础结合起来一起设计。

箱形基础的整体刚
度比筏板基础大，但是内墙设置不灵活，影响地下结构空间的使用，目前箱形基
础在实际工程使用中逐渐减少，筏板基础的使用增多。

基础设计时当结构总重度
的平均值占地基持力层承载力的50%~80%时可采用筏板基础，当地基的承载力不
足但相差不大时，也可以通过加固地基提高地基承载力来满足筏板基础设计要求。

考虑到施工、工期等因素常用的筏板基础为平板式筏基，基础的厚度可以按照框
架结构每层50mm，剪力墙结构每层60mm来估算。

筏板基础设计一般要进行重心
校核、筏板冲切、受剪以及配筋的计算等。

当地下水位较高时，可能还需要进行
筏板抗浮计算，筏板基础常用的抗浮措施一般有增加压重、设置抗拔桩和抗浮锚杆，也可以通过设置排水系统降低水位来减少浮力。

4.3 桩基础设计
基础设计时当结构总重度的平均值占持力层承载力的80%以上时常选择桩基，桩基础的类型很多，根据直径大小可以分为小、中、大直径桩，根据承载力可以
分为摩擦桩、端承桩，也可以通过成桩方法分为挤土桩和非挤土桩等。

甲级桩基
在施工前需要做试桩报告，试桩报告不仅可以确定单桩的承载力特征值，根据试
桩报告中分级加载的荷载值的沉降量，也可以用来预估主体结构的沉降量。

如果
塔楼结构沉降较小，此时应减少裙房的沉降；如果塔楼结构沉降量较大，则需要
加大裙房的沉降；一般塔楼结构采用一种桩型，裙房采用另一桩型。

桩基础抗剪
能力弱，设计时常采取措施减少桩基础受到的水平力，比如设置地下室和桩基承
台等，提高承台及地下室四周土的压实度也可以减少水平力。

桩基础设计内容一
般包括确定桩基的个数、直径、配筋，计算承台的冲切、受剪、配筋等，当地下
水位较高时，桩基有可能受拉，对于抗拔桩尚需要控制桩基的裂缝。

4.4 桩筏、桩箱基础设计
当筏板基础或箱形基础的地基承载力不足时可在筏板或箱形基础下设桩，或
者当基础的水浮力较大时也可以设置抗拔桩，桩筏、桩箱基础结合了两种基础形
式的优势。

结语
总之，影响高层住宅基础设计的因素是多方面的，应当综合考虑各方面影响，对基础进行整体设计，顾及到各种设计细节，保证基础结构的安全性，优化基础
设计可以有效的减少基础造价，是高层结构设计的重要方面。

参考文献
[1]岳鹏飞.高层住宅建筑结构设计实例分析[J].工程与建
设,2019,33(03):376-377.
[2]李桂兰,苏慧珠,杨雷.高层住宅建筑基础结构设计分析[J].中国住宅设施,2019(07):59-60.
[3]袁见明.高层住宅建筑结构设计的重点事项研究[J].建材与装
饰,2020(18):110-111.
[4]黎海航.试析住宅建筑结构设计的优化分析[J].中国住宅设
施,2020(09):24-25.
[5]赵智慧.装配式建筑结构设计要点与应用分析[J].建筑经
济,2021,42(04):159-160.
[6]卢宇.高层钢结构住宅设计方案[J].工程建设与设计,2021(13):25-27.。