高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

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高層住宅建筑的豎向荷載比較大，由于風荷載、地震荷載的影響，其傾覆力矩就會呈現(xiàn)出成倍的增長趨勢。高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求比較高，需要有良好的水平、垂直承載力，還需要有效地控制傾斜、沉降等問題，使其處于可控的范圍內(nèi)，從而使建筑物的穩(wěn)定性得到保障。

1高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

1.1軸向變形與側(cè)移

高層住宅建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力要明顯比邊柱的大，中柱的軸向壓縮變形也要比邊柱的更加明顯。不同于多層、低層建筑，在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)側(cè)移是十分重要的影響因素，隨著住宅建筑高度的增加，在水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)側(cè)向變形也會大幅度增加，與建筑高度的4次方成正比例關(guān)系[1]。結(jié)構(gòu)的側(cè)移需要被控制在一定范圍內(nèi)。

1.2水平荷載

對于低層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計通常是由豎向荷載進行控制的，在高層住宅建筑中，雖然豎向荷載會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，但是起到?jīng)Q定作用的卻是水平荷載。其一，樓房的自身重量及樓面使用的荷載在豎構(gòu)件中造成的軸力、彎矩數(shù)值，與樓房高度的一次方成正比例關(guān)系[2]。對于水平荷載，其對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、在豎構(gòu)件中造成的軸力與樓房高的二次方成正比例關(guān)系。其二，建筑達到一定高度，其豎向的荷載基本上定數(shù)的，對于風荷載及地震等水平荷載的影響，依據(jù)不同的結(jié)構(gòu)動力性，其數(shù)值也會呈現(xiàn)出一定的變化。

1.3結(jié)構(gòu)延性與抗震設(shè)計

為保證塑性變形后，結(jié)構(gòu)的變形能力依舊比較強，避免出現(xiàn)倒塌等事故，就需要科學地對工程構(gòu)造進行處理，從而使其延性得到保證。高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有抗震設(shè)計，不僅要對其風荷載、豎向荷載等進行分析，還需要使結(jié)構(gòu)有好的抗震性能。

2高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

2.1獨立基礎(chǔ)設(shè)計

獨立基礎(chǔ)包含兩種，分別是剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)，這兩種基礎(chǔ)主要應(yīng)用到柱下基礎(chǔ)，如果柱距比較大，就需要使用獨立基礎(chǔ)，并且這種基礎(chǔ)設(shè)計的經(jīng)濟性更好。獨立基礎(chǔ)設(shè)計過程中，要依據(jù)地基土的特點進行，如地基壓實密度比較大、壓縮性強，就需要使用剛性基礎(chǔ),其余情況可以使用柔性基礎(chǔ)，防止地基土壓縮致使地面出現(xiàn)不均勻的沉降。當前我國的高層住宅建筑工程中大量地使用獨立基礎(chǔ)設(shè)計，其發(fā)展前景是比較好的。獨立基礎(chǔ)設(shè)計在柱下基礎(chǔ)中應(yīng)用，與現(xiàn)澆混凝土柱一同澆筑、形成整體，同時依據(jù)柱荷載的偏心距明確基礎(chǔ)斷面的具體形狀。

2.2箱形或筏型基礎(chǔ)設(shè)計

若高層住宅建筑工程地基承載力不夠均勻，建筑對地基基礎(chǔ)承載力要求較高，就可以使用箱形或筏型基礎(chǔ)。此外，若高層住宅建筑工程中有地下室，要應(yīng)用筏型基礎(chǔ)，將筏型基礎(chǔ)作為地下室，并保證其作用得到充分的發(fā)揮。在進行箱形或筏型基礎(chǔ)設(shè)計時,降低基礎(chǔ)整體彎曲應(yīng)力的工作是比較難的。因此在設(shè)計過程中需要將基礎(chǔ)與高層住宅工程上部結(jié)構(gòu)看做一個整體，通過共同作用分析法設(shè)計。共同作用分析法就是在高層住宅建筑工程基礎(chǔ)設(shè)計過程中，將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)、地基作為整體，保證三者實現(xiàn)平衡的保持力、協(xié)調(diào)的變形力。相比于傳統(tǒng)的方法，共同作用分析法更加科學，涉及到的范圍廣，但也在一定程度上使設(shè)計難度增加。隨著計算機硬件、軟件要求的提升，投資成本也是比較高的，因此這種方法不會被輕易的使用。一般遇到大型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)計才使用這種方法。箱形與筏型基礎(chǔ)都是大體積混凝土,施工過程中易出現(xiàn)裂縫，為此需要科學地設(shè)置伸縮縫的寬度，一般在25mm左右。

2.3樁基礎(chǔ)設(shè)計

樁基礎(chǔ)設(shè)計的荷載承重能力是比較強的，通常將其運用到地基土層中質(zhì)地比較硬的地方，這時高層住宅建筑工程的上部結(jié)構(gòu)就會發(fā)生承載力不足的情況，因此在基礎(chǔ)設(shè)計選型時，還需要對樁基礎(chǔ)設(shè)計進行科學的選擇。由于樁基礎(chǔ)設(shè)計的樁身是比較長的，能夠使全部建筑結(jié)構(gòu)上部荷載力轉(zhuǎn)移到土層深處，使地基結(jié)構(gòu)沉降的可能性降低，樁基礎(chǔ)設(shè)計中間位置做好加密布樁的工作，使中部樁的長度得以加長，并使樁基礎(chǔ)設(shè)計的承受能力得到調(diào)節(jié)。

2.4樁箱基礎(chǔ)設(shè)計

樁箱基礎(chǔ)就是一種樁基礎(chǔ)與箱形基礎(chǔ)一起承載受力的基礎(chǔ)形式，其沉降量不大，有很強的抗彎剛度以及卸載能力，這種樁箱基礎(chǔ)一般被應(yīng)用在地基較軟地區(qū)建設(shè)的高層建筑、重型建筑及對沉降要求高的高層住宅建筑中。樁箱基礎(chǔ)設(shè)計中，布樁方法的選擇是難度比較大的。由于不同位置地基土的性質(zhì)是不同的，因此在設(shè)計過程中需要選擇合適的布樁方法，從而使基礎(chǔ)底板的受力得到分載，保證基礎(chǔ)底板的受力能夠?qū)崿F(xiàn)均衡的狀態(tài)。如果受力不均勻，為實現(xiàn)受力均衡的目的，可以適當?shù)脑黾又虚g位置的樁間距。

3結(jié)語

總之,高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是比較系統(tǒng)、復(fù)雜的工作，而基礎(chǔ)設(shè)計又在結(jié)構(gòu)設(shè)計中占有重要的地位，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果將直接對高層住宅建筑的安全、質(zhì)量等產(chǎn)生影響。因此為保證高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果,就必須要提高重視程度，明確基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點及要點，使高層住宅建筑的質(zhì)量得到保證，滿足人民群眾的生活、工作需要，更好地推動高層住宅建筑事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻:

[1]付珊.基于高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(34):112-113.

[2]劉良賢.對高層住宅建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討[J].建材與裝飾,2017(23):65-6

作者：華宇夫 單位：吉林建筑大學設(shè)計研究院