高层建筑结构筏板基础设计探讨李扬

高层建筑结构筏板基础设计探讨李扬

李扬

天水建筑设计院741000

摘要：高层建筑的显著特点就是海拔高，这就意味着建筑整体自身重力非常大，又因为高层建筑功能多，后期使用负荷也会增大，这些都会给地基带来巨大的压力。如果高层建筑的基础工程建设效果达不到要求，很容易出现地基沉降，甚至出现不均匀沉降，这会使高层建筑岌岌可危。而对高层建筑结构进行筏板基础设计并做好此项工作，则有效解决地基失稳问题。设计人员要特别注意筏板基础设计质量。

关键词：高层建筑；筏板基础；设计

筏板基础设计要综合考虑诸多因素，比如高层建筑的实际情况，地质环境，筏板材料的承载能力等，总之要保证筏板基础部分的负荷得到有效分担，不会给高层建筑基础造成破坏。本文主要针对高层建筑结构筏板基础设计进行探讨。

一．高层建筑基础选型

高层建筑基础有好几种形式，设计师在对基础工程进行设计时，要先对高层建筑具体的工程概况进行分析，看哪种基础在面对高层建筑时，承载能力最强，然后在对基础进行详细设计。适合高层建筑的基础形式主要有四种，其一是十字交叉条形基础，这种基础的主要材质是钢筋混凝土，主要作用位置柱网，作用在纵横双向，主要作用是上部结构施加的力在地基纵横方向上是均匀承担的，这使纵横方向的基础具有整体性。这种基础存在，避免了基础不能扩张的问题，并且这种基础能对地基直接作用，改善其不均匀沉降状态，使其保持稳定，这主要归功于基础的空间刚度比较大。其二是筏板基础，这种基础比十字交叉条形基础的功能还要强一些，在有效分担诸多负荷同时，还能使地基地面积得到扩大，即使十字交叉条形基础对于地基面积方面不能作用，筏板基础这一功能也不会受到限制[1]。筏板基础主要有两种形式，分别是平板式和梁板式。其三是桩基，如果地基强度达不到前两种基础要求，地基沉降是必然的，这时就有了桩基的用武之地。主要有三种类型，钢筋混凝土预制桩、灌注桩、钢桩。其四是箱形基础。这种基础最大的优势就是刚度大，比筏板基础刚度还要大。

二．高层建筑结构筏板基础设计

1、筏板基础埋深和承载力的确定

基础埋深关系着基础工程质量，基础埋深和土质有关，所以设计师在设计筏板基础前，要先深入现场，对现场的地质环境进行勘测，还要参考周围建筑的相关材料，对筏板基础埋深进行确定。如果现场土质比较好，可以设计浅层基础，土质差，则设计深层基础。地基在承受住诸多负荷时，本身仍能保持稳定状态，不会发生上下或左右位移，这是因为外界的压力和地基的承载极限值还相差甚远，所以设计师还要对地基承载力以及相关的极限值进行计算，基础下方土地作用在基础上的剪切力会直接影响到基础承载力的大小。承载力极限值的确定方法有好几种，最常见的是现场试验方法和理论计算方法，计算时，还要综合考虑多种因素，比如要计算地方的剪切破坏形式等。计算出的地基承载力极限值代表性不强，所以还要根据相关的调整系数，计算特征值。

2、筏板基础的沉降

天然基础筏板的变形计算主要考虑两方面，分别是承载力和变形，变形量确定，筏板基础的沉降量也就得到了。要确定沉降量，还要借助线性变形体计算模型，要保证模型具有均质性[2]。通过模型设计师要先对地质分布情况进行观察，同一处直面的地质在不同深度会产生不同的应力，也会不同的表现，所以可以将其作为划分依据，将地基分为不同的几层，每一层情况不同，产生的地基沉降量也会不同，所以要按照相应的计算准则，逐层计算，最后将结果汇总，就是地基整体变形量。计算出的基础沉降量是有一定参考价值的，但不能代表实际的沉降量。因为根据模型计算出的数值没有考虑实际基础刚度，计算所使用的某些参数值和实际多少会有差距，另外，基础在施工时，还会出现一种隆起变形，在将其恢复到原来状态时，本身又会产生一些沉降量，这些在计算中是没有考虑到的，所以计算值有可能和实际结果相差甚远。设计师在计算时，要将各种因素以及不同的变形情况考虑进去，还要进行试验。经验证，计算值乘以1.2，就是最终的基础沉降量。

3、筏板基础的结构设计

结构设计主要是对基础底板的各方面尺寸以及外形进行确定，对相关的配筋率以及配筋量进行计算。基础的结构正是分担上部结构荷载的主要部位，所以对其各方面的设计一定要满足承载要求。设计师要保证基础作用中心和荷载作用重心在一条直线上[3]。底板厚度要满足要求，主要是防止土体应力或剪力对其造成负面影响。配筋设计直接关系到筏板基础的刚度和强度，所以要按照相关标准，计算配筋率，确定配筋量。

4、裙房基础的设计

裙房基础不是主体结构，所以分担的负荷量有限，所以对筏板基础厚度设计时，要将其控制在一定范围内，厚度值可以不大。对于裙房基础来说，要使压力得到分散，独立扩展基础就是不错的选择，这种基础主要作用于裙房立柱。裙房和高层建筑主体结构的基础类型选择有异，但无论如何要保证这两者的沉降量是相差无几的，避免因为不均匀沉降导致高层建筑主体与裙房分割开，这样对这两者的基础以及相关建筑来说，都会影响其使用周期。沉降量要以主体结构为准。

5、筏板基础抗浮锚杆的设计

无论是对哪种类型的基础进行设计，都要考虑地下水以及地表水，这些水体长期侵蚀地基，会使基础地质变软，刚度和强度也会减少，另外，这些水体和基础直接接触，会产生相应的浮力，如果筏板基础的埋深比较浅，这个问题可以不用考虑，如果是深层基础，还要在相关位置配置抗浮锚杆。抗浮锚杆的作用是有限的，设计师可以从其他方面入手，比如做好排水设施，以保证地基脱离潮湿水淹状态，还可以增加筏板基础自重，使浮力没有作用余地，如果这些方面工作做不到位，就需要对抗浮锚杆进行设计，使其作用时间能增长[4]。

结语

高层建筑结构要一直保持稳定状态，筏板基础功不可没，相关的设计师要综合多方面因素，对其各方面进行设计，使其功能能得到完全发挥。

参考文献：

[1]萧伟强.高层建筑筏板基础设计分析[J].建材与装饰，2017，（09）：103-104.

[2]白银广.试论高层建筑结构筏板基础设计与研究[J].科技展望，2016，（11）：30.

[3]吴菲，吕革.高层建筑平板式筏板基础设计[J].中国新技术新产品，2012，（13）：209.

[4]曾荣.不同荷载下高层建筑筏板基础设计分析[J].中外建筑，2010，（01）：115-117.