高层建筑基础设计
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条件，选用简化法或弹性地基梁法计算其纵向内力，再根 据纵向内力计算结果，按一般钢筋混凝土受弯构件进行基 础梁纵向截面验算与配筋计算，同时应满足设计构造要求。
10.2.2片筏基础
（1）适用范围 地基承载力较小，且上部结构荷载较大。
（2）特点 1）易于满足软弱地基承载力的要求； 2）能减少地基的附加应力和不均匀沉降； 3）能增强建筑物的整体抗震性能； 4）的可以提供比较宽敞地下使用空间。
高层建筑基础设计的特点——共同作用分析。把上部结构、 基础、地基看成一个彼此协调工作的整体系统进行分析， 利用三个条件求解整个系统的内力和变形。
共同作用分析的特点：高维甚至无穷纬超静定。只有采用计 算机与数值分析方法进行。
10.1.5我国高层建筑基础设计方法的发展过程 （1）基本不考虑共同工作阶段 设计方法：将上部结构、基础、地基及分割成三个部分，各
真实反映高层建筑的上部结构、基础、地基的实际工作状态， 设计经济合理。
数据处理、计算量巨大，必须采用电算实现。
10.1.6高层基础设计中应用共同作用理论的 意义 有效利用上部结构的刚度，使基础的结构尺寸大大减小。 如：若把上部结构与基础作为一个整体考虑，可以减小箱 形基础的高度；若上部结构为剪力墙体系，可以把箱基改 为筏基。
②该方法的特点： 比第一阶段先进； 对基础的内力和变形分析偏大，偏于保守。
（3）开始全面考虑上部结构－基础－地基共同工作阶段 ① 设计方法：统一考虑上部结构、基础、地基三者共同 作用，采用有限单元法（特别是子结构分析技术）得到三 者共同作用的基本方程。上述方法称为子结构法。 其它的简化方法有：等效刚度法、弹性杆法等。 ② 该方法的特点：
自独立求解。 以图1-1所示的高层框架为例，求解可分为三步： 第一步，将框架柱沿基础顶面切开，框架视为柱底为嵌 固端的独立结构，利用结构力学的方法求解结构内力及 柱底内力； 第二步，将柱底内力反作用于基础梁，并假定梁底的地 基反力为直线分布，按结构力学方法求解基础梁；
第三步，按总荷载求出基底平均反 力，按柔性荷载(即荷载可以随 结构的变形而移动)计算地基的 变形，并将地基的平均沉降值 近似的当作基础的沉降。
该方法的特点： 仅满足了静力平衡条件，不满足三
者的变形协调条件，基础的变 形和内力与实际偏离； 设计中往往保守，造成很大的浪费。
（2）仅考虑基础与地基共同工作阶段 ①设计方法：不考虑上部结构刚度的影响，先按柱底嵌固 于基础，用结构力学方法求柱底内力，然后按照基础底面 与地基变形协调条件，对两者进行分析。 如：弹、塑性地基上的梁、板和箱基计算理论，都是以该 方法为基础分析的。
基础设计和地基设计两大部分。满足原则： （1）承载力要求 （2）地基变形要求 （3）抗滑移、抗倾覆
10.1.4 地基－基础－上部结构相互作用的概念 上部结构、地基、基础是共同作用的整体系统，三者同时满
足静力平衡条件、变形协调条件及各自的物理条件（即材 料自身的本构关系）。
上部结构、地基、基础各自的刚度均对其它部分的受力及变 形性能产生影响。
5）梁的宽度应略大于该方向柱的边长。现浇柱与条形基础梁 的交接处，其平面尺寸应满足构造要求；
6）基础梁顶面和底面纵筋最小配筋率为0.2;
7）翼板横向受力钢筋由计算确定，直径≥10,间距≤250。
柱下条形基础设计、计算步骤
(1)求荷载合力重心位置。柱下条形基础的 柱荷载分布如图a所示，其合力作用点 距N1的距离为：
大：高层建筑通常由主楼和裙房构成，占地面积较大。 主楼和裙房间荷载差异较大的相邻基础间往往采用沉 降缝分开，地基和基础受力和构造复杂。
深：基础埋置深度较深。 为了抵抗水平力产生的较大的倾覆力矩，保持建筑物的整体稳
定性，基础埋深一般都较大。《高层建筑混凝土结构技术规程》（32010)要求基础埋深一般为建筑物高度的1/15～1/18。 施工难度大，造价高、工期长。 10.1.3 高层建筑地基与基础设计基本原则
1）基础梁横截面一般呈倒T形，混凝土强度等级可采用C20 ； 2）梁高一般采用柱距的1／4～1／8，当柱荷较大时，可在柱两侧的局
部增高(加腋)。
3）底板厚度不宜小于200，当底板厚度为200～250时，宜用 等厚度底板，当底板厚度大于250时，宜用变厚度底板，其 坡度i≤1：3；
4）条形基础的端部应向外挑出一定长度以增大基础底面积， 并使基底反力分布比较合理，挑出长度宜为第一跨距的 0.25～0.30倍；
（1）对主楼和裙房分别采用不同形式的基础，在某些条件下 可以使主楼和裙房的基础和上部结构连接成一个整体（即 不设置沉降缝），更好的满足建筑功能要求。
（2）采用共同作用理论合理设计地基与基础，若以变形控制 设计，可以减少基础内力与沉降，降低造价。
10.2 高层建筑基础类型及其设计要点
10.2.1 柱下条形基础和十字交叉条形基础
高层建筑结构设计
10 10 高层建筑基础设计
2012.9
10.1 高层建筑地基与基础的特点和设计原则
10.1.1 高层建筑地基与基础 10.1.2 高层建筑地基与基础的特点
高：层数多，总高度高； 重：自重大，荷载大； 由于建筑物高耸，使得竖向荷载大而集中，水平荷
载（风荷载和地震作用）引起的倾覆力矩很大，因此多层 房屋基础形式及设计方法一般不能简单搬用于高层建筑。
x Nixi Mi Ni
(2)确定基础梁的长度和悬臂尺寸。选定基 础梁从左边柱轴线的外伸长度为a1， 则基础梁的总长度L和从右边柱轴线的 外伸长度a2分别为：
aL22Lxaa1 a1
(3)按地基承载力设计值计算所需的条形基础底面积A，进而 确定底板宽度b。
(4)按墙下条形基础设计方法确定翼板厚度及横向钢筋的配筋。 (5)基础梁的纵向内力计算与配筋：根据柱下条形基础的计算
钢筋混凝土柱下条形基础
十字交叉条形基础
（1）适用范围 荷载较大，地基较软
（2）受力特点 纵横两个方向的截面内均存在 弯矩和剪力。
（3Hale Waihona Puke Baidu内力计算方法 1）横向的弯矩、剪力由翼板 来承担，内力计算与墙下条形 基础相同 2）纵向内力的计算方法：静 定分析法、倒梁法、弹性地基 梁法。
柱下条形基础构造
（4）构造要求
10.2.2片筏基础
（1）适用范围 地基承载力较小，且上部结构荷载较大。
（2）特点 1）易于满足软弱地基承载力的要求； 2）能减少地基的附加应力和不均匀沉降； 3）能增强建筑物的整体抗震性能； 4）的可以提供比较宽敞地下使用空间。
高层建筑基础设计的特点——共同作用分析。把上部结构、 基础、地基看成一个彼此协调工作的整体系统进行分析， 利用三个条件求解整个系统的内力和变形。
共同作用分析的特点：高维甚至无穷纬超静定。只有采用计 算机与数值分析方法进行。
10.1.5我国高层建筑基础设计方法的发展过程 （1）基本不考虑共同工作阶段 设计方法：将上部结构、基础、地基及分割成三个部分，各
真实反映高层建筑的上部结构、基础、地基的实际工作状态， 设计经济合理。
数据处理、计算量巨大，必须采用电算实现。
10.1.6高层基础设计中应用共同作用理论的 意义 有效利用上部结构的刚度，使基础的结构尺寸大大减小。 如：若把上部结构与基础作为一个整体考虑，可以减小箱 形基础的高度；若上部结构为剪力墙体系，可以把箱基改 为筏基。
②该方法的特点： 比第一阶段先进； 对基础的内力和变形分析偏大，偏于保守。
（3）开始全面考虑上部结构－基础－地基共同工作阶段 ① 设计方法：统一考虑上部结构、基础、地基三者共同 作用，采用有限单元法（特别是子结构分析技术）得到三 者共同作用的基本方程。上述方法称为子结构法。 其它的简化方法有：等效刚度法、弹性杆法等。 ② 该方法的特点：
自独立求解。 以图1-1所示的高层框架为例，求解可分为三步： 第一步，将框架柱沿基础顶面切开，框架视为柱底为嵌 固端的独立结构，利用结构力学的方法求解结构内力及 柱底内力； 第二步，将柱底内力反作用于基础梁，并假定梁底的地 基反力为直线分布，按结构力学方法求解基础梁；
第三步，按总荷载求出基底平均反 力，按柔性荷载(即荷载可以随 结构的变形而移动)计算地基的 变形，并将地基的平均沉降值 近似的当作基础的沉降。
该方法的特点： 仅满足了静力平衡条件，不满足三
者的变形协调条件，基础的变 形和内力与实际偏离； 设计中往往保守，造成很大的浪费。
（2）仅考虑基础与地基共同工作阶段 ①设计方法：不考虑上部结构刚度的影响，先按柱底嵌固 于基础，用结构力学方法求柱底内力，然后按照基础底面 与地基变形协调条件，对两者进行分析。 如：弹、塑性地基上的梁、板和箱基计算理论，都是以该 方法为基础分析的。
基础设计和地基设计两大部分。满足原则： （1）承载力要求 （2）地基变形要求 （3）抗滑移、抗倾覆
10.1.4 地基－基础－上部结构相互作用的概念 上部结构、地基、基础是共同作用的整体系统，三者同时满
足静力平衡条件、变形协调条件及各自的物理条件（即材 料自身的本构关系）。
上部结构、地基、基础各自的刚度均对其它部分的受力及变 形性能产生影响。
5）梁的宽度应略大于该方向柱的边长。现浇柱与条形基础梁 的交接处，其平面尺寸应满足构造要求；
6）基础梁顶面和底面纵筋最小配筋率为0.2;
7）翼板横向受力钢筋由计算确定，直径≥10,间距≤250。
柱下条形基础设计、计算步骤
(1)求荷载合力重心位置。柱下条形基础的 柱荷载分布如图a所示，其合力作用点 距N1的距离为：
大：高层建筑通常由主楼和裙房构成，占地面积较大。 主楼和裙房间荷载差异较大的相邻基础间往往采用沉 降缝分开，地基和基础受力和构造复杂。
深：基础埋置深度较深。 为了抵抗水平力产生的较大的倾覆力矩，保持建筑物的整体稳
定性，基础埋深一般都较大。《高层建筑混凝土结构技术规程》（32010)要求基础埋深一般为建筑物高度的1/15～1/18。 施工难度大，造价高、工期长。 10.1.3 高层建筑地基与基础设计基本原则
1）基础梁横截面一般呈倒T形，混凝土强度等级可采用C20 ； 2）梁高一般采用柱距的1／4～1／8，当柱荷较大时，可在柱两侧的局
部增高(加腋)。
3）底板厚度不宜小于200，当底板厚度为200～250时，宜用 等厚度底板，当底板厚度大于250时，宜用变厚度底板，其 坡度i≤1：3；
4）条形基础的端部应向外挑出一定长度以增大基础底面积， 并使基底反力分布比较合理，挑出长度宜为第一跨距的 0.25～0.30倍；
（1）对主楼和裙房分别采用不同形式的基础，在某些条件下 可以使主楼和裙房的基础和上部结构连接成一个整体（即 不设置沉降缝），更好的满足建筑功能要求。
（2）采用共同作用理论合理设计地基与基础，若以变形控制 设计，可以减少基础内力与沉降，降低造价。
10.2 高层建筑基础类型及其设计要点
10.2.1 柱下条形基础和十字交叉条形基础
高层建筑结构设计
10 10 高层建筑基础设计
2012.9
10.1 高层建筑地基与基础的特点和设计原则
10.1.1 高层建筑地基与基础 10.1.2 高层建筑地基与基础的特点
高：层数多，总高度高； 重：自重大，荷载大； 由于建筑物高耸，使得竖向荷载大而集中，水平荷
载（风荷载和地震作用）引起的倾覆力矩很大，因此多层 房屋基础形式及设计方法一般不能简单搬用于高层建筑。
x Nixi Mi Ni
(2)确定基础梁的长度和悬臂尺寸。选定基 础梁从左边柱轴线的外伸长度为a1， 则基础梁的总长度L和从右边柱轴线的 外伸长度a2分别为：
aL22Lxaa1 a1
(3)按地基承载力设计值计算所需的条形基础底面积A，进而 确定底板宽度b。
(4)按墙下条形基础设计方法确定翼板厚度及横向钢筋的配筋。 (5)基础梁的纵向内力计算与配筋：根据柱下条形基础的计算
钢筋混凝土柱下条形基础
十字交叉条形基础
（1）适用范围 荷载较大，地基较软
（2）受力特点 纵横两个方向的截面内均存在 弯矩和剪力。
（3Hale Waihona Puke Baidu内力计算方法 1）横向的弯矩、剪力由翼板 来承担，内力计算与墙下条形 基础相同 2）纵向内力的计算方法：静 定分析法、倒梁法、弹性地基 梁法。
柱下条形基础构造
（4）构造要求