高层住宅建筑基础结构设计分析翟磊

高层住宅建筑基础结构设计分析翟磊

翟磊

淄博华艺建筑设计有限公司山东省255035

摘要：随着经济和建筑行业的快速发展，高层住宅建筑的竖向荷载比较大，由于风荷载、地震荷载的影响，其倾覆力矩就会呈现出成倍的增长趋势。高层住宅建筑基础结构设计的要求比较高，需要有良好的水平、垂直承载力，还需要有效地控制倾斜、沉降等问题，使其处于可控的范围内，从而使建筑物的稳定性得到保障。

关键词：高层住宅建筑；建筑行业；基础结构

引言

如今时代的进步，和人们生活水平的提高，建筑行业有着显著的发展。我国的高层住宅建筑已经越来越多，高层住宅建筑的建造也备受人们关注。高层住宅建筑的高度高、楼层多，施工时的面积也较小，这些特点使得它在施工时随着楼层越建越高，地基要承受的压力也越来越大，进而导致施工的难度逐渐地增大。所以就必须要严格的对高层住宅建筑的基础结构设计进行把控，以确保高层住宅的地基部分不会发生坍塌和建筑结构沉降等事故。作为建筑工程，基础结构设计是最为基础的部分，下层基础与上层建筑有着直接的联系和影响。高层住宅建筑基础结构的安全性与其所在的环境因素也有极大的关系，所以在设计时也要把环境因素的影响充分的考虑进去。

1高层住宅建筑基础结构设计特点

1.1轴向变形与侧移

高层住宅建筑中，框架中柱的轴压应力要明显比边柱的大，中柱的轴向压缩变形也要比边柱的更加明显。不同于多层、低层建筑，在高层住宅建筑结构设计中，结构侧移是十分重要的影响因素，随着住宅建筑高度的增加，在水平荷载作用下，结构侧向变形也会大幅度增加，与建筑高度的4次方成正比例关系。结构的侧移需要被控制在一定范围内。

1.2水平荷载

对于低层建筑，结构设计通常是由竖向荷载进行控制的，在高层住宅建筑中，虽然竖向荷载会影响结构设计效果，但是起到决定作用的却是水平荷载。其一，楼房的自身重量及楼面使用的荷载在竖构件中造成的轴力、弯矩数值，与楼房高度的一次方成正比例关系。对于水平荷载，其对结构产生的倾覆力矩、在竖构件中造成的轴力与楼房高的二次方成正比例关系。其二，建筑达到一定高度，其竖向的荷载基本上定数的，对于风荷载及地震等水平荷载的影响，依据不同的结构动力性，其数值也会呈现出一定的变化。

1.3结构延性与抗震设计

为保证塑性变形后，结构的变形能力依旧比较强，避免出现倒塌等事故，就需要科学地对工程构造进行处理，从而使其延性得到保证。高层住宅建筑结构设计中有抗震设计，不仅要对其风荷载、竖向荷载等进行分析，还需要使结构有好的抗震性能。

2高层建筑基础设计中的问题

2.1保证荷载可以可靠地传递

基础结构需要有够大的强度与刚度，以保证可以将高层建筑的上部结构对基础结构顶面施加的水平和竖向荷载以及力矩传导至地基土层。

2.2减少不均匀的沉降

基础是夹在地基土层和上层结构中间的结构，其大小、刚度和平面上的分布，对缓解局部或整体性的弯曲与不均匀沉降有着很大的影响。例如：若是条形基础结构无法符合承载力和变形的标准或若是建筑需要基础结构来对不均匀沉降进行调节时可以换用筏形基础。若是地基土较为均匀，筏形基础基底平面的形心应该和上部结构的竖向永久荷载的重心相重合。

2.3强化健全高层住宅建筑结构体系的建设

建立起一个好的建筑结构体系是建筑工程中十分重要的一个环节，所以在实际工程中，一个合理完整的高层住宅建筑基础结构体系的建立可以很大限度的避免诸多被忽略的施工问题。一般来说，若是有好的建筑结构体系，高层建筑就能够适应一直在改变的竖向压力造成的影响。但因为实际生活中承重墙的分布杂乱以及其他诸多的问题，导致建筑结构体系还必须要去不断地强化健全。

3高层住宅建筑基础结构设计要点

3.1独立基础设计

独立基础包含两种，分别是刚性基础和柔性基础，这两种基础主要应用到柱下基础，如果柱距比较大，就需要使用独立基础，并且这种基础设计的经济性更好。独立基础设计过程中，要依据地基土的特点进行，如地基压实密度比较大、压缩性强，就需要使用刚性基础，其余情况可以使用柔性基础，防止地基土压缩致使地面出现不均匀的沉降。当前我国的高层住宅建筑工程中大量地使用独立基础设计，其发展前景是比较好的。独立基础设计在柱下基础中应用，与现浇混凝土柱一同浇筑、形成整体，同时依据柱荷载的偏心距明确基础断面的具体形状。

3.2箱形或筏型基础设计

若高层住宅建筑工程地基承载力不够均匀，建筑对地基基础承载力要求较高，就可以使用箱形或筏型基础。此外，若高层住宅建筑工程中有地下室，要应用筏型基础，将筏型基础作为地下室，并保证其作用得到充分的发挥。在进行箱形或筏型基础设计时，降低基础整体弯曲应力的工作是比较难的。因此在设计过程中需要将基础与高层住宅工程上部结构看做一个整体，通过共同作用分析法设计。共同作用分析法就是在高层住宅建筑工程基础设计过程中，将上部结构与基础、地基作为整体，保证三者实现平衡的保持力、协调的变形力。相比于传统的方法，共同作用分析法更加科学，涉及到的范围广，但也在一定程度上使设计难度增加。随着计算机硬件、软件要求的提升，投资成本也是比较高的，因此这种方法不会被轻易的使用。一般遇到大型的结构复杂的基础设计才使用这种方法。

3.3桩箱基础设计

桩箱基础就是一种桩基础与箱形基础一起承载受力的基础形式，其沉降量不大，有很强的抗弯刚度以及卸载能力，这种桩箱基础一般被应用在地基较软地区建设的高层建筑、重型建筑及对沉降要求高的高层住宅建筑中。桩箱基础设计中，布桩方法的选择是难度比较大的。由于不同位置地基土的性质是不同的，因此在设计过程中需要选择合适的布桩方法，从而使基础底板的受力得到分载，保证基础底板的受力能够实现均衡的状态。如果受力不均匀，为实现受力均衡的目的，可以适当的增加中间位置的桩间距。

结语

总之，高层住宅建筑结构设计是比较系统、复杂的工作，而基础设计又在结构设计中占有重要的地位，基础结构设计的效果将直接对高层住宅建筑的安全、质量等产生影响。因此为保证高层住宅建筑基础结构设计的效果，就必须要提高重视程度，明确基础结构设计的特点及要点，使高层住宅建筑的质量得到保证，满足人民群众的生活、工作需要，更好地推动高层住宅建筑事业的发展。

参考文献：

[1]付珊.基于高层建筑基础结构设计分析[J].科技创新与应用，2017（34）：112-113.

[2]刘良贤.对高层住宅建筑基础结构设计的探讨[J].建材与装饰，2017（23）：65-66.