高層建筑基礎(chǔ)形式概論

邱珍晶

【摘要】本文主要概述高層建筑基礎(chǔ)形式，在基礎(chǔ)形式部分概述了筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)的特點(diǎn)和一般使用條件，并提出了對(duì)基礎(chǔ)形式選型的影響因素。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；基礎(chǔ)形式

文章編號(hào):ISSN1006—656X(2013)06?-0182-01

一、高層建筑概論

建筑是隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人類活動(dòng)的需要而發(fā)展起來的，是隨著經(jīng)濟(jì)的的發(fā)展而發(fā)展起來的。

我國(guó)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》 (JGJ 37 ) 、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50045)中規(guī)定：住宅建筑10層及10層以上為高層建筑。

除住宅建筑之外的民用建筑高度超過24m者為高層建筑(不包括建筑高度超過24m的單層公共建筑)。建筑高度超過100m的建筑均為超高層建筑。

現(xiàn)代高層建筑是是商業(yè)化、工業(yè)化和城市化的產(chǎn)物,一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家、一個(gè)地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

高層建筑基礎(chǔ)承擔(dān)著將高層建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基的重要作用，高層建筑結(jié)構(gòu)體系的一個(gè)重要組成部分，逐漸受到了業(yè)內(nèi)人士的重視。

二、高層建筑主要基礎(chǔ)形式及適用范圍

（一）筏形基礎(chǔ)

筏式基礎(chǔ)一般采用現(xiàn)澆整板作為上部結(jié)構(gòu)與地基的接觸平臺(tái)，因此也叫板式基礎(chǔ)。目前，這種基礎(chǔ)一般有兩種形式：倒肋形樓蓋式和倒無梁樓蓋式，兩者的主要區(qū)別是：倒肋形樓蓋式基礎(chǔ)中含有縱橫板底架梁將接觸劃分成若干小區(qū)間，其板底架梁增加了基礎(chǔ)的強(qiáng)度和剛度，有效減小板的厚度；倒無梁樓蓋式基礎(chǔ)板底無架梁，可以看成一個(gè)整體平板覆蓋在地基上，由于沒有架梁為其提供足夠的剛度，板厚要比倒肋形樓蓋式基礎(chǔ)厚的多。

在通常倒無梁樓蓋式筏板基礎(chǔ)使用比較普遍，其原因是倒無梁樓蓋式筏形基礎(chǔ)在鋼筋綁扎、模板支撐、混凝土澆筑等施工過程中施工比較簡(jiǎn)便，施工速度較快，對(duì)加快施工進(jìn)度較為有利，但其導(dǎo)致整個(gè)基礎(chǔ)工程的鋼筋和混凝土使用量相對(duì)倒肋樓蓋式筏型基礎(chǔ)較浪費(fèi)，對(duì)控制基礎(chǔ)工程的總造價(jià)不利。倒肋樓蓋式筏形基礎(chǔ)與倒無梁樓蓋式相比具有材耗低、剛度大的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是基礎(chǔ)澆筑相對(duì)比較麻煩。

總體上來說，筏形基礎(chǔ)主要適用于位于軟土地基，使用條形基礎(chǔ)不能滿足上部結(jié)構(gòu)的容許變形和地基容許承載力的建筑；柱距較小，柱子的荷載較大，必須將基礎(chǔ)連成一整體，才能滿足地基容許承載力的建筑；風(fēng)荷載或地震荷載起主要作用，必須保證基礎(chǔ)有足夠的剛度和穩(wěn)定性時(shí)的高層建筑。

（二） 箱形基礎(chǔ)

箱形基礎(chǔ)是由頂板、底板、外墻和一定數(shù)量的縱橫交錯(cuò)的內(nèi)隔墻組成的一種鋼筋混凝土空間箱形結(jié)構(gòu)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：剛度大、整體性好、傳力均勻、能抵抗和協(xié)調(diào)由于軟弱地基在大荷載作用下產(chǎn)生的不均勻變形、抗震性能好、穩(wěn)定性能好。設(shè)置箱形基礎(chǔ)，其使基礎(chǔ)埋深加大，可卸除原有基礎(chǔ)的一部分自重應(yīng)力，地基承載力有所提高，并使建筑物重心下移，增加了建筑物的穩(wěn)定性；由于埋深較大，箱形基礎(chǔ)外壁與土的摩擦力增大，增大了基礎(chǔ)周圍土體的結(jié)構(gòu)的阻尼，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能；箱形基礎(chǔ)的中空部分還可用作地下室，充分利用地下空間。其主要缺點(diǎn)是：當(dāng)箱形基礎(chǔ)內(nèi)隔墻較多時(shí)，給支模等施工帶來不便，增長(zhǎng)施工時(shí)間；過多的內(nèi)隔墻也會(huì)在一定程度上影響對(duì)地下空間的利用。

當(dāng)?shù)鼗鶚O其軟弱且不均勻沉降十分嚴(yán)重，筏形基礎(chǔ)所提供的剛度不足以滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基不均勻沉降要求時(shí)，一般采用箱形基礎(chǔ)。

（三）樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)由兩部組成，一部分是樁基的承臺(tái)一般可采用筏型基礎(chǔ)的底板或箱形基礎(chǔ)的底板，另一部分才是樁本身。樁承臺(tái)作用是將上部荷載傳給樁，并使樁群連成整體，而樁又將荷載傳至較深的土層或持力層去。樁，按受力性能來區(qū)分，有摩擦樁和支承樁兩種。摩擦樁主要是通過沿樁長(zhǎng)四周表面與土壤之間的摩擦力，將荷載擴(kuò)散至下部地基。同時(shí)，摩擦樁的樁靴處與下部地基土擠壓，也承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，但所占的荷載比重較少。支承樁，則主要通過樁靴壓力傳荷載至下部堅(jiān)實(shí)土壤或巖石的持力層。

樁基礎(chǔ)適用條件為：淺表土層軟弱，在較深處有能承受較大荷載土層作為樁基礎(chǔ)的持力層情況下；在較大深度范圍內(nèi)，土層均較軟弱，且承載力較低情況下；高層建筑結(jié)構(gòu)傳遞給基礎(chǔ)的垂直和水平荷載很大情況下；高層建筑對(duì)于不均勻沉降非常敏感和控制嚴(yán)格時(shí)；地震區(qū)采用樁基礎(chǔ)可提高建筑物的抗震能力情況下。

三、總結(jié)

在高層建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，選擇正確的基礎(chǔ)形式是非常重要的。高層基礎(chǔ)如果選型不當(dāng)，將嚴(yán)重影響建筑物的安全性；基礎(chǔ)工程在建筑工程造價(jià)中占有很大的比重，通常情況下可以達(dá)到25%左右，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者地質(zhì)情況復(fù)雜時(shí)，所占比重還會(huì)有所增加，選擇合理的基礎(chǔ)形式能很大程度上降低工程造價(jià)；基礎(chǔ)工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右，合理選擇基礎(chǔ)形式對(duì)縮短施工工期具有重要意義。

對(duì)于選擇正確的基礎(chǔ)形式以及對(duì)所選的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，主要考慮如下幾個(gè)方面：1.地質(zhì)條件，地質(zhì)條件是影響高層基礎(chǔ)選型的一個(gè)非常重要因素，各種基礎(chǔ)形式針對(duì)不同地質(zhì)條件各有優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍；2、上部建筑結(jié)構(gòu)形式選型，不同的上部結(jié)構(gòu)，對(duì)地基不均勻沉降的要求各不相同，因此要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式選配合理的基礎(chǔ)型式，保證上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式的相互協(xié)同工作，充分利用上部結(jié)構(gòu)的剛度；3、高層建筑結(jié)構(gòu)功能要求，高層建筑基礎(chǔ)選型應(yīng)滿足建筑物使用上的具體要求；4、抗震要求，在地震烈度比較高的地區(qū)，基礎(chǔ)選型要充分考慮在地震作用下基礎(chǔ)可能出現(xiàn)過大變形、不均勻沉降和傾覆的情況，選擇經(jīng)濟(jì)適用、安全冗余度高的基礎(chǔ)形式；5、在建工程周邊建筑，在建工程周圍已有建筑物很大程度上對(duì)基礎(chǔ)選型影響，當(dāng)建筑物間距很小的條件下，若采用筏形或箱形基礎(chǔ)，在深基坑開挖時(shí)，可能會(huì)對(duì)已有建筑物的基礎(chǔ)或主體造成局部下沉、開裂等情況；6、工程造價(jià)，在基礎(chǔ)選型時(shí)，應(yīng)在滿足上述因素的前提下，選用造價(jià)最為經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)方案。

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