对高层建筑基础结构设计的分析研究

摘要：伴随着目前社会经济的逐步发展，城市建设进程的不断深入，人口数量的增多，城市用地呈现紧张状态，高层建筑、超高层建筑越来越多。其中又以基础结构设计为重点，相关工作人员应提高自身的专业能力及综合素养，深入对该问题进行研究。本文简要论述了高层建筑基础结构设计的原理，并探讨了应注意的事项，并提出合理性方案。

关键词：高层建筑；基础结构；设计；分析；研究

中图分类号：TU208文献标识码： A

对于高层建筑来讲，其高度较高，楼层数较多，施工作业面较小，因此，施工较困难。所以，为确保高层建筑在施工期间不产生塌陷、结构不均匀沉降的问题，就需要严格控制地面基础的设计。以下针对其相关内容进行探讨，供参考。

一、高层建筑基础结构设计的原理

在高层建筑的上部结构，其具备较大的刚性强度，同地基、基础结构三者共同组成作用系统。但是长时间以来，因为民众认知方面的局限，在设计期间经常切断三者的关联，把基础结构与上部结构分别视为单独的个体进行考量，也就是先将基础结构当做上部结构的支座，求取在荷载状况下上部结构的内力及基础结构的作用力，之后计算基础的内力。该方法并没有对地基基础同上部结构共同作用进行考量，忽视了基础受到上部结构约束的情况。进而造成的结果为：其一，计算出的基础弯矩过高，设计基础较保守；其二，没有对基础真实的沉降进行考量，从而导致计算结果失去意义。

（一）基础结构在设计期间受到上部结构作用的影响情况

假如高层建筑上部结构属于绝对刚性，如果地基发生形变，则各纵向构建仅可以发生均匀沉降，假如忽略纵向构件的抗转动性能，则纵向构件的支座可以当做基础梁的不铰动支座。也就是把基础梁视为连续梁，没有形成整体弯曲，但是却在基地外荷载作用下，形成局部弯曲；相反，假如高层建筑上部结构属于绝对柔性，则不会对基础的形变产生约束，那么基础梁在出现局部弯曲的同时也会出现整体弯曲。上述两种情况计算基础内力的结果存在较大的差别，需需要借助专业的软件进行分析计算。

（二）基础结构在设计期间受到地基条件作用的影响情况

对于高层建筑基础结构来讲，其受力也会受到地基土的作用。如果地基土不能够被压缩，则基础结构不但不会发生整体弯曲，甚至连局部弯曲也很微弱，同时上部结构也因为不出现沉降而减小作用力。在具体施工期间，地基土不发生压缩的情况极为少见，经常不均匀压缩情况。从而造成基础的弯矩发生变化。基础同地基的界面经常出现摩擦的特性。因为土体的强度一定，从而形成的摩擦力也受到局限，并不会高于土的抗剪性能。但是地基的压缩会使孔隙水的压力出现变动，从而转变压缩期间的摩擦力分布及大小。另外，基础结构的性质及分布都会受到地基的作用。

（三）上部结构、地基、基础结构三者共同作用

上部结构、地基、基础结构三者存在密切的联系，每个部门的性能都与三者紧密相连。相关工作人员应将三者视为一个整体，在确保接触点及连接点符合相关要求的前提下，对整体系统的内力及形变进行调节。一般采用的方法有：有限条法、有限单元法、解析法等。首先需要选取合适的地基模型。较为常用的模型有：线弹性模型、非线弹性模型、弹塑性模型等。之后创建地基的刚性强度矩阵，然后求取各自的刚度矩阵，将三者耦合在一起看，从而计算地基的沉降与反作用力。需要注意的是，在进行共同分析期间，需要依据真实情况分析三者的共同作用，同时对施工期间的各项影响进行考量，从而提高施工质量。

二、在设计高层建筑基础结构期间需要注意的事项

（一）在设计期间确保荷载能够得到稳定传递

高层建筑的基础结构需要具备较强的刚度及强度，从而确保把建筑上部结构形成的基础顶面水平、纵向力矩及荷载，能够稳定、安全的传达给地基土及桩顶。从而提高高层建筑项目的施工质量。

（二）在设计期间进行形变调节，降低不均匀的沉降

对于高层建筑的基础结构来讲，其位于地基土和上部结构之间，刚性强度的大小和其在水平面的分布情况，对降低局部、整体弯矩、调整不均匀沉降都有着十分关键的作用。例如：在多层、高层建筑项目中，假如施工期间条形基础无法与上部结构对地基的形变要求及承载性能向满足，或者建筑项目基础自身的刚性强度能够对不均匀沉降进行调节时，可以利用筏形基础。对于筏形基础来讲，其平面尺寸当地基土较为均匀时，能够使基底的形心同荷载的重心相重合。如果不重合，则能够基于荷载效应前提下对基底面积进行调整。因此，相关设计人员需要重视基础结构设计内容。

（三）在设计期间尽量考虑基础结构、上部结构、地基土三者的共同作用

在对高层建筑的内容进行分析期间，尽量将上部结构、基础结构同地基土三者的共同作用考虑齐全。上部结构、基础结构及地基土三者间的互相作用是客观存在的，自然，在具体项目设计及施工期间，无法保证绝对精确，尤其是在选择地基的参数及模型期间，会对作用结果造成一定的影响。然而在进行配筋及构造期间，对三者的共同作用进行细致考量是极为关键的事情。例如：在相同面积、整体筏形基础上，修建低层建筑及高层建筑时，筒体的下筏板厚度同配筋需要遵照上部结构、地基土及基础结构共同作用进行计算。如果高层建筑带裙房，则计算其整体筏形基础时，整体沉降及各部分沉降差均满足规范要求，并在施工和使用期间加强沉降观测，保证工程安全。总结：

总而言之，伴随着目前经济建设进程的逐步深入，人们生活质量及生活水平得到了显著提高，对设计的合理性及施工质量要求越来越严格。相关工作人员应不断提高自身的专业能力及综合素养，深入对高层建筑基础结构设计进行探究。高效利用上部结构刚度及地基条件，合理选取基础形式，并在项目实施过程中各方紧密配合，保证工程质量。因此，对高层建筑基础结构设计进行分析是十分重要的事情，值得相关工作人员对其进行细致探讨。

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