高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

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摘要：本文通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的分析，進(jìn)行對(duì)于高層建筑在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)該需要注意的各方面問題，能夠和同仁一起進(jìn)行探討，以不斷發(fā)展提高在高層建筑設(shè)計(jì)上的質(zhì)量，做到共同進(jìn)步的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；理念

高層建筑的主要特點(diǎn)就是層數(shù)很多，在高度上也是十分的長(zhǎng)，體積大。因?yàn)榻ㄖ锓浅８叽?，在豎向的荷載力又大又集中，并且荷載力和地震的荷載成倍的增長(zhǎng)的，所以，要求施工人員在地基上要進(jìn)行更高的承載力，同時(shí)在控制范圍內(nèi)的傾斜度和沉降上，保證建筑物的穩(wěn)定性。這對(duì)與基礎(chǔ)建筑設(shè)計(jì)與施工上有了更高的要求。在高層建筑的基礎(chǔ)工程經(jīng)濟(jì)成本上與施工的工期，在建筑的總比例上占有一定的比例?；A(chǔ)的工程建筑設(shè)計(jì)在施工上對(duì)于建筑本身以及周邊的環(huán)境起著重要的作用。

1高層建筑設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)理論

高層建筑在結(jié)構(gòu)上是有一定的剛度的。它與基地以及基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成了一個(gè)共同體系。但是在很長(zhǎng)時(shí)間中，因?yàn)槿藗冊(cè)趯?duì)于高層建筑上的認(rèn)識(shí)有一定的局限性，對(duì)于在計(jì)算上的缺乏，在設(shè)計(jì)中很多時(shí)候會(huì)在建筑部分上的一些聯(lián)系人為的切割，在對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行研究考慮，要在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上中的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，在上部結(jié)構(gòu)的承載能力上進(jìn)行內(nèi)力的計(jì)算。

1.1上部結(jié)構(gòu)的剛度對(duì)基礎(chǔ)受力狀況的影響

如果上部的結(jié)構(gòu)是具有絕對(duì)的剛性，地基在遭遇變形時(shí)，各個(gè)構(gòu)建就會(huì)下沉。如果在豎向的構(gòu)件端部上的轉(zhuǎn)動(dòng)能力忽略的話，就會(huì)使豎向構(gòu)件基礎(chǔ)梁像倒置的連續(xù)梁一樣。在整體上不會(huì)產(chǎn)生彎曲，但是在荷載力上是以基地的分布的反力為形式的，發(fā)生的局部彎曲。如果上部結(jié)構(gòu)是柔性的材質(zhì)，對(duì)于基礎(chǔ)的變形上是沒有任何約束作用的，所以在基礎(chǔ)梁即將纏上局部的彎曲的話，還要受到整體建筑的彎曲。所有，在這兩種情況下，基礎(chǔ)梁的內(nèi)力分布在形式上和大小上都會(huì)產(chǎn)生很大的差異。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中會(huì)經(jīng)常的出現(xiàn)這些情況，對(duì)于整體性的考慮是非常困難的，只能依靠電腦的分析計(jì)算，在地基基礎(chǔ)上以及荷載條件沒有變化的情況下進(jìn)行分析研究，對(duì)于上部建筑結(jié)構(gòu)的剛度增加，減少基礎(chǔ)上的內(nèi)力。上部結(jié)構(gòu)是要對(duì)內(nèi)力基礎(chǔ)進(jìn)行減少，要注意上部結(jié)構(gòu)也不是無限的應(yīng)用。

1.2地基條件對(duì)基礎(chǔ)受力狀況的影響

基礎(chǔ)的受力情況是取決于地基土上的壓縮性和分布的均勻性上的。在低級(jí)本不能夠被壓縮時(shí)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)也不會(huì)產(chǎn)生整體的彎曲，局部的彎曲狀況也很小。實(shí)踐中施工人員最常見的就是地基是有一定的壓縮性能的，并且分布的不均勻，這樣基礎(chǔ)彎曲分布是完全不同的?；A(chǔ)地基經(jīng)常會(huì)顯示出一些摩擦的特征。因?yàn)榈鼗恋膹?qiáng)度是有限制的，所以在形成摩擦力上也是會(huì)有一定的限度的，不能超過土地的抗堿強(qiáng)度。外荷載力的分布上與性質(zhì)基礎(chǔ)是相對(duì)柔軟的，在土地的蠕變上等還會(huì)設(shè)計(jì)到時(shí)間的變化效應(yīng)，這些都會(huì)影響界面的條件。因此，應(yīng)從完全光滑一直到完全粘著這兩種極端情況之間來慎重估計(jì)界面摩擦的影響。

2高層建筑設(shè)計(jì)的原則

2.1高層建筑在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上要能夠選擇合適的方案

對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，要能夠按照施工工程的地質(zhì)條件去設(shè)計(jì)。對(duì)于在施工條件以及周圍建筑物的影響下等各種方面的原因因素去進(jìn)行綜合性的分析與總結(jié)，在上部結(jié)構(gòu)類型上能夠與荷載進(jìn)行一定比例的分布，去選擇合理又經(jīng)濟(jì)的方案。在設(shè)計(jì)的過程中，能夠讓地基的能量發(fā)揮到最大限度，也要在特殊情況下對(duì)地基的變形進(jìn)行一定的計(jì)算。在設(shè)計(jì)中，能夠有一份詳細(xì)的地址勘測(cè)報(bào)告，對(duì)于周圍建筑的資料，以及在現(xiàn)場(chǎng)考察的情況上去看。在普遍情況下，不同類型的基礎(chǔ)是不能夠在同意張洪結(jié)構(gòu)單元上使用的。

2.2高層建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要選擇合適的結(jié)構(gòu)上的方案

在設(shè)計(jì)中，一定要選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)成本合理的結(jié)構(gòu)方案，同時(shí)也是選擇一個(gè)能夠?qū)嵤┑慕Y(jié)構(gòu)方案。在結(jié)構(gòu)方案上來說，能夠在體系中做到簡(jiǎn)捷、明確受力。在不同的體系結(jié)構(gòu)中，是不能夠混合使用同一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的。尤其是對(duì)于地震區(qū)，更應(yīng)該嚴(yán)格要求豎向的規(guī)則受力的平均設(shè)計(jì)，所以，在對(duì)工程施工上的設(shè)計(jì)要求下，在地理環(huán)境和施工的各方面條件下進(jìn)行綜合的分析與研究，能夠與建筑、水電暖等專業(yè)的形式就行充分的商討，這樣在基礎(chǔ)上就能夠進(jìn)行更好的結(jié)構(gòu)航的選擇了。能夠使架構(gòu)的方案更加明確，利用多余的空閑時(shí)間，可以對(duì)多個(gè)方面的方案進(jìn)行對(duì)比，從而選擇最優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)類型模式。

2.3高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要采取的構(gòu)造措施

結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是能夠?qū)?gòu)件上的延展性進(jìn)行一定的注重，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的弱項(xiàng)部分都能夠加強(qiáng)，在溫度力影響下要進(jìn)行一定程度的考慮，對(duì)鋼筋錨的長(zhǎng)度上也要注意。

3高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)

高層建筑中的基本部分以及底層或由多層基礎(chǔ)建筑的設(shè)計(jì)，它的專業(yè)性能更高。在一些建筑結(jié)構(gòu)上的布置，樓層上的數(shù)目上、施工技術(shù)的要求上等都會(huì)受到因?yàn)檫x擇的不同結(jié)構(gòu)體系而受到一定的影響。（1）水平荷載將成為高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的決定因素。在高層建筑的豎向構(gòu)件中，水平載荷對(duì)于結(jié)構(gòu)上引起的軸力和建筑的高度的二次方成正比的。在高層建筑的樓面使用上，荷載是和建筑的本身重量在豎向的結(jié)構(gòu)中的數(shù)值是成一次方的正比。高層建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上對(duì)于豎向的荷載力大體意義上是一個(gè)定值，這是對(duì)于某一個(gè)特定高度的建筑物來說的。高層建筑上的基礎(chǔ)水平荷載是個(gè)不定值，這個(gè)不定值是隨著結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性進(jìn)行的不同幅度上的一些變化的。（2）高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的重要設(shè)計(jì)指標(biāo)是結(jié)構(gòu)延性。而高層建筑與低層建筑相比較，其在地震作用下的變形會(huì)更大一些。為了使高層建筑避免倒塌，它應(yīng)具有較強(qiáng)的變形能力。在高層建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)上，要特別地采取一定的措施，從而能夠保證其結(jié)構(gòu)，并使它具有足夠的延性。（3）對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的軸向形變，不容忽視。通常情況下，對(duì)低層建筑結(jié)構(gòu)的分析，只是考慮彎矩項(xiàng)，其原因是軸力項(xiàng)影響太小。對(duì)于剪切項(xiàng)來說，一般情況下都是不考慮的。而對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的情況就不同了。它的層數(shù)多以及高度大，導(dǎo)致軸力值變得很大。另外，它沿高度積累的軸向變形非常地明顯；這樣地軸向變形將給高層建筑結(jié)構(gòu)分布與內(nèi)力數(shù)值造成很大地變化。在高層建筑結(jié)構(gòu)分析中，要對(duì)軸向變形的影響應(yīng)當(dāng)進(jìn)行考慮。但是，在結(jié)構(gòu)完成之后，結(jié)構(gòu)所受的豎向荷載并不是一次施加的。在施工過程中，絕大部分的結(jié)構(gòu)自重都是由占豎向荷載逐層施加的，而軸向壓縮變形已在施工過程中分階段的完成。因此，在施工過程中，對(duì)軸向變形的分層施加豎向荷載這一因素的考慮，不能按一次簡(jiǎn)單的加載考慮，不然就會(huì)使一些不合理的計(jì)算結(jié)果的出現(xiàn)。（4）側(cè)移成為高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的控制指標(biāo)。高度的增加，使建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移迅速地增大起來。導(dǎo)致高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的偏心加劇，其原因是側(cè)向位移增大而產(chǎn)生的；造成房屋側(cè)塌，是由于產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過了一定地?cái)?shù)值。所以，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最主要的因素是結(jié)構(gòu)側(cè)移。

4總結(jié)

綜上所述，在高層建筑上，地基是一個(gè)非常重要的部分。高層的建筑結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜又漫長(zhǎng)的過程，在結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)工作人員會(huì)遇到很多的問題，根據(jù)這些問題進(jìn)行具體的分析研究。在設(shè)計(jì)的過程中，要嚴(yán)格的按照規(guī)范去進(jìn)行實(shí)施，還要根據(jù)當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理完善的分析，比對(duì)，這樣能夠消除設(shè)計(jì)質(zhì)量上所出現(xiàn)的問題。在高層建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，要能夠有效的利用上部結(jié)構(gòu)的剛度。能充分的考慮到受力方面的基礎(chǔ)影響，對(duì)于基礎(chǔ)形式上的選擇要更加的合理，要運(yùn)用理論設(shè)計(jì)，最有效的減少基礎(chǔ)內(nèi)力的基礎(chǔ)成本造價(jià)。

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作者:李京光 單位:山東魯新設(shè)計(jì)工程有限公司