山东点石建筑设计有限公司 山东 淄博 255000
摘要：当前我国经济正快速发展，建筑行业的发展速度也紧随其后，为了确保我国建筑行业的健康发展，不断优化建筑结构设计，提高建筑质量具有极为重要的意义。基础结构设计作为高层建筑结构设计的重要组成部分，确保基础结构设计质量是确保高层建筑结构设计质量的关键。对此，本文通过对高层建筑基础设计的影响因素进行分析，指出了当前我国高层建筑基础结构设计中需要注意的问题，希望能够对今后我国高层建筑基础结构设计提供一些有价值的参考。
关键词：高层住宅；基础结构设计；地基
引言
随着我国科技技术的进步，我国建筑行业也得到了较大的发展。从目前来看，高层建筑已经是我国城市化建设的重要发展趋势，通过优化高层建筑基础结构设计，提高我国高层建筑施工质量，对于促进我国城市化建设具有重要的意义。但在实际中，高层建筑基础设计受多方面因素影响，为了确保高层建筑基础结构设计质量，有必要对影响高层建筑基础结构设计质量的因素进行分析，从而实现对高层建筑基础结构设计的严格把控。
1 高层建筑基础的设计理论
在高层建筑结构设计中，由于高层建筑上部结构具有较大的刚度，并且与基础、地基构成一个相互作用的整体，因此，在高层建筑基础设计中，应该考虑到来自上部结构和地基的带来的影响。但事实上，在很长一段时间内，由于技术上的缺陷，我国高层建筑基础设计都是从中单独区别开来进行设计的。这就导致了我国高层建筑基础设计质量难以有质的提高。
1.1 上部结构刚度对基础受力状况的影响
上部结构刚度对基础受力情况的影响是一个必然存在的因素，通常来说，当上部结构为无限刚时，地基在发生变形后，竖向构件往往只能够均匀下沉。在不考虑构件抗转动能力的情况下，竖向构件可视为基础的支座，在这种情况下构件不会发生整体弯曲，但由于基底分布的反力为外荷载，因此容易产生局部的弯曲和变形。[4]而当上部结构为绝对柔性的情况下，基础的变形不会受到任何约束，此时基础不仅有可能产生局部弯曲，同时也有可能发生整体变形。
因此，当上部结构刚度不同时，基础的受力情况是完全不同的，同时上部结构对基础造成的影响也不完全相同。因此，在高层建筑基础设计中，应通过计算分析来考虑上部结构对基础带来的影响，从而确保基础设计质量。
1.2 地基条件对基础受力状况的影响
地基分布的均匀性和可压缩性对基础受力情况具有较大的影响，通常来说，当地基不可压缩时，基础一般不会发生整体弯曲，但局部弯曲比较常见。此时，上部结构不会再因发生不均匀沉降而产生次应力。但在实际情况下，地基通常都是可压缩的，且分布较为分散，这就导致了基础在不同的位置受力情况不同。此外，基础与地基交界处会发生摩擦现象，但相对来说产生的摩擦力较为有限，一般情况下不会超过土层抗剪强度。但摩擦力的大小往往会对界面条件产生影响。
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1.3 上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法
从上文中我们可知，地基、基础、上部结构是一个相互作用的整体，因此，高层建筑基础部分设计的各个环节，都需要考虑到三者之间的相互作用。通常来说，为了求解整个系统的变形及内力，应该从三者的相互作用上进行全面分析，确保连接点与接触带能满足变形协调。[2]此外，在共同作用分析当中，由于基础和上部结构通常都是梁和板构成，因此，在分析的过程中可以选择的方法较多，比如，采用有限单元法、有限差分法等等。通过以上方法可以有效地求出上部结构和基础结构的构件刚度矩阵，在通过刚度矩阵和变形协调条件进行结合。在地基分析过程中，首先要确定地基的类型，并建立相应的地基模型。通常来说，地基模型主要分为三种，即：弹塑性地基模型、线弹性地基模型、非线弹性地基模型。在实际应用中需结合刚度矩阵，并与上部结构和基础刚度进行结合，进而得出地基的反力。
2 高层住宅建筑基础设计中应注意的问题
2.1 参与变形协调，减少不均匀沉降
基础结构是处于地基和上部结构之间的中间结构，其刚度大小以及分布均匀程度，对于减少构件整体变形和弯曲以及减少不均匀沉降具有重要的作用。例如：在高层建筑中，当条形基础无法满足来自上部结构对地基的承载力或要求建筑物基础刚度足够应对不均匀沉降问题时，往往采用筏型基础。[3]当地基土层相对较为稳定，且较为均匀时，筏型基础基底平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合。若不重合也可通过改变基底面积，使偏心距达到规范要求。
2.2 注重基础结构、上部结构以及地基三者共同作用
基础结构与上部结构和地基土三者之间的共同作用是客观存在的。当然，在实际的设计中不可能全部都考虑得到。但是对于地基模型的参数选取，必须要根据这三个方面共同分析的结果来选择；在构造和配筋上反映对共同作用结果的考虑，是完全可能和必要的。例如：在同一大面积整体筏型基础上建有多幢高层和低层建筑时，筒体下筏板厚度和配筋宜按上部结构、基础与地基土的共同作用的基础变形和基底反力计算确定。带裙房的高层住宅建筑下的大面积整体筏型基础，其主楼下筏板的整体挠度值不应过大，主楼与相邻的裙房柱的差异沉降确保两者差异沉降不至过大，减少由此产生的结构次应力。
2.3 加强建筑基础结构体系的建设
一个良好的建筑结构体系的建立是一个建筑工程非常关键的一部分。因此，在实际的高层建筑工程全生命周期中，建立一个完整的、有效的高层建筑基础结构体系能够在很大程度上避免一系列潜在的工程问题。[1]在高层建筑的设计过程中，高层建筑基础结构设计人员对建筑结构体系的变化的应对是十分灵活的，具有相当大的发展方向和发展空间。[5]通常而言，如果建筑基础结构体系非常良好，对于高层建筑上部荷载就有很好的适应能力，但是在实际的情况中由于上部竖向构件不规则性或者是其它问题的存在，那么必须加强对高层建筑基础结构体系的建立工作。
结束语：综上所述，当前我国高层建筑基础结构设计正在不断发展，并且在高层建筑全生命周期中起到至关重要的作用。由于高层建筑基础结构设计受到的影响因素较多，在实际的设计过程中，需要对多方面因素进行考虑，从而避免一些不必要的问题出现。另外，由于高层建筑基础结构设计涉及到的问题较为复杂，因此，设计人员也需要不断地提高自身素质，强化高层建筑基础结构设计质量，从而为我国建筑行业的健康稳定发展奠定基础。
参考文献：
[1]周波, 何鑫 . 刍议建筑结构设计中设计与结构运用[J/OL]. 中国住宅设施,:(2017-09-28).
[2]韩建勇. 高层建筑地基基础方案优化设计分析[J/OL]. 中国住宅设施,:1-3(2017-09-28).
[3]石挺家. 以实际工程为例阐述高层建筑结构设计分析[J/OL]. 建筑知识,:1-2(2016-04-08).
[4]刘静芳. 高层民用建筑地下室结构设计分析[J/OL]. 建筑知识,:1(2016-03-17).
[5]茹彩磊. 对高层建筑基础结构设计的分析研究[J]. 科技创新与应用,2012,(25):252.
论文作者:高俊
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/13
标签：基础论文; 高层建筑论文; 地基论文; 结构论文; 结构设计论文; 刚度论文; 构件论文; 《防护工程》2017年第31期论文;