高层建筑地基基础设计的问题探讨

【摘要】高层建筑地基基础设计过程中，由于受到地质条件以及各个因素的影响，地基的设计通常要比建筑上部结构复杂的多，在地基基础计算和选型方面，还存在着许多问题需要解决，比如常见的结构刚度和荷载的关系、地质勘测、地基基础计算及方案选型等方面。本文就高层建筑地基基础常见的几类问题进行探讨，并提出一些有效的解决措施。

【关键词】高层建筑；地基；基础设计；问题；探讨

高层建筑的地基基础的设计包含着两方面的工作，一是地基的设计；二是基础的设计。随着建筑先进设计技术在工程中的广泛应用，高层建筑的地基基础设计工作已经取得了很大的突破，但是由于很多设计人员简单地把地基基础设计理解为建筑上部结构的地下部分，造成了设计工作中的许多不足之处，从而给地基基础的施工埋下安全隐患。针对高层建筑地基基础设计过程中的一些常见的问题，本文进行了简要的分析，并就相关的问题的解决提供了建议。

1、高层建筑地基基础设计常见的问题

1.1 高层建筑地基基础刚度和荷载的关系

在高层建筑设计中，地基基础设计是整个建筑设计过程中的关键环节，地基基础的设计对于整个建筑物的外观结构和整体稳定性起着非常重要的作用。地基基础的刚度和荷载两者之间是互相制约和相互协调的关系，两者缺一不可。然而，在高层建筑设计过程中，一些建筑设计人员总是把刚度放在次要的位置，并要求刚度一定要服从建筑的荷载，完全以荷载决定刚度的思维来设计地基基础，这就完全割裂了刚度和荷载的完整性，从而忽略了建筑设计相关的力学规律，破坏了力的平衡，片面地追求刚度和荷载单一因素满足地基基础设计的要求，这样做的后果就是给高层建筑工程质量带来了无穷的质量隐患以及一些不安全因素。众所周知，任何高层建筑地基基础设计方案，都会对建筑上部的结构设计产生直接影响，只有地基基础设计满足刚度和荷载的要求，才能保障上层建筑的安全施工。但是在实际的工程当中，少数建筑设计人员，片面地追求建筑的美观、新颖性，从而开始标新立异，一味地强调建筑设计的自由度，从而给地基基础的设计工作带来很大的困难，作为高层建筑的基础部分，地基本身需要承受巨大的建筑荷载和活载、水平力、地震力等多种荷载的综合作用。一旦建筑设计人员在进行地基基础设计工作时，没有地基基础基本的结构技术原理和相关的结构受力特征，设计出来的地基结构就会存在不稳定的问题，兼顾不了剛度和荷载的统一，例如将高层建筑地基基础截面设计成为三角形，那么地基的抗弯矩力就要比圆形截面、矩形、多边形截面小许多；此外，有些建筑设计人员缺少地基结构力学的基本理论知识，在设计地基基础时，很多时候就忽视了结构力学的基本规律，造成地基基础刚度中心与荷载中心偏离太大，从而造成地基结构偏正。在地基设计过程中，结构刚度和荷载两者密切相关，特别是在高层建筑地基设计中，由于地基荷载是以垂直荷载为主要荷载参数，因此，地基结构体系的结构设计就要考虑最有利于抗地震和抗风载的设计要求，地基基础结构的截面尺寸必须要同时满足刚度和荷载的要求[1]。

1.2 高层建筑地基基础地质勘测存在的问题

目前，在高层建筑地质勘测过程中，地质勘测工作主要是根据大量的实践经验来进行的，从而没有对高层建筑施工现场地质条件的勘测分析，这样就没有办法对现场地质条件信息进行准确掌握。在地基基础设计的过程中如果缺少了地质勘测的依据，后续的设计工作就无法准确有序地进行下去。在长期的高层建筑建设过程中，有时候对工程现场的地质勘测工作进行了大量的工作，却忽视了施工现场的刷边情况，从而没有进一步对施工现场的地质条件做必要的勘测工作，造成地质勘测工作缺乏地区因素，对以后的施工工作增加了难度。在实际的高层建筑工程地质勘测过程中，仍然存在着一下不足的地方：高层建筑施工现场的地质勘测缺少应有的莺视、相关的地质勘测经验不足、过于教条化地依赖相关的勘测规定而不会灵活运用、生搬硬套其他工程经验和结论等等。这些地质勘测工作中存在的不足，极大地影响着的工程设计的安全性，从而地基基础的施工质量埋下安全隐患。此外，在国家相关的规程规范中都对地质勘探工作都有较为详细的规定，比如勘测的间距、数量，然而在实际的地质勘测中，不按照规范进行勘测的现象却比较普遍，从而造成孔距过大等不规范的操作；某些地质勘察单位取得地质样本后，并没有及时地封蜡标识并进行样本送检处理；并且在选择地质勘测岩土数量时，常常忽略地基的土壤状态，盲目地追求达到工期要求，对取样应满足的均匀性和代表性要求完全不管不顾。不规范操作的地质勘测对后续高层建筑地基基础设计工作的不良影响是显而易见的[2]。

1.3 高层建筑地基基础计算及方案选型存在的问题

在高层建筑地基基础计算过程中，很多设计人员完全不按照国家及行业规程规范规定的条款进行相关设计参数和设计裕量的选取，一味地凭借自身的设计经验，特别是设计单位作为总承包商时，为了减少建筑的建设成本，设计参数的裕量就会取得过低，这样就会使得地基基础的刚度和荷载达不到相关的标准要求，从而危害整栋建筑的安全施工。在对设计方案进行选型时，有些设计人员往往会摒弃已有的计算结果，完全参考以往的工程案例强行运用到现有的工程当中，从而影响整个建筑工程的施工质量。

2、高层建筑地基基础设计中的一些建议

针对上述高层建筑地基基础设计中常见的一些问题，提出以下建议：当高层建筑的地基承载力过大时，建议基础应考虑抗剪承载力，并且在抗剪验算时应该注意考虑地基截面高度的影响系数，还应该有一定的设计裕度；在地质勘测过程中，地质探孔深度应能满足下卧层验算的相关要求，在预计勘探孔深度内遇到坚实岩土时，可以适当地减小；当地基基础的强度基本满足要求或强度不是问题，而荷载难于达到相关要求时，就可以采用复合地基方案；在地基基础设计的过程中，要严格按照相应的规程规范进行计算，并且依据相关的计算结果选择经济高效的施工方案。

结语：

高层建筑地基基础设计过程中会遇到各种各样的问题，如果能够以科学的设计方法去进行计算和方案选型，就能够规避很多问题，本文综合阐述了地基基础施工过程中常见的一些问题，并就相应的问题提出了合理化的建议，希望能为地基基础的设计工作提供一定的理论知识和借鉴意义。

参考文献：

[1]朱亚飞.高层建筑地基基础设计的若干问题讨论[J].中华民居（下旬刊）.2014（08）：52-53.

[2]聂维岭，贾治兵.地基基础设计等级若干问题研究[J].建材与装饰.2017（25）：105-108.

作者简介：

高斌，山东同圆设计集团有限公司，山东济南。