高层建筑地基基础设计的要点探究

马军

【摘要】隨着城市的现代化建设与发展，高层建筑工程也随之增多。如何优化高层建筑的地基基础设计，从而确保高层建筑工程的安全与质量，成为有关单位与设计人员需要认真思考与研究的课题。下文中，笔者将结合个人参与高层建筑工程地基基础设计的经验，探究其中应当引起注意的几项要点。

【关键词】要点探究；地基基础；设计；高层建筑；结构

建筑物的地基基础是结构设计的重要环节，是建筑工程最先思考、设计和施工的部位，建筑工程的根本立足点就在于地基基础的合理设计。地基基础之所以如此重要，原因在于地质情况非常复杂，地基基础在土中受力形式多样，外界不确定影响因素较多。在建筑工程中，地基基础通常占整个土木建筑造价的5%左右；当地质情况较为复杂特殊，基础埋置比较深的时候，占土建造价可能会增加到10%以上。因此，综合以上情况，在地基基础的设计过程中，可以考虑几种不同的方案，进行可行性分析、对比、论证等，选择出最优的方案。

1、高层建筑地基基础设计的原则与要求

在建筑工程上，基础就是建筑物与土壤直接接触的部分，把直接支撑建筑物重量的土层称为地基。影响高层建筑地基基础设计的原因有很多，包括外部的基本条件和建筑物本身对地基基础的条件要求。外部的基本条件有：地面的土质结构以及底下的岩土成分等。建筑物本身对地基基础的条件要求有：建筑内部结构对地基和基础的荷载，建筑物的层高，地下室的层数等。除此之外，在设计基础和地基的时候，还应该考虑到抗震的功能，设计应该符合国家颁布的抗震标准。

高层建筑地基基础的设计是非常复杂的，要综合考虑各方面的影响因素，相对于普通多层建筑，影响的条件更多，这又进一步加大了设计的难度。高层建筑不仅层数相对较多，地下室层数也不同，结构自重也因为荷载的增大而不同，土层的深度以及土质的松软程度也会对结构设计产生影响。

由于高层建筑本身的特殊性，高层建筑要满足人们更多的使用条件，所以在设计过程中要比普通多层建筑更复杂，受影响的因素也相对更多。高层建筑地基基础设计的基本要求是要满足地基土层的抗压能力，满足地基的牢固性，确保地基竖向承载力和横向抗滑移能力，注意地基的沉降量，考虑抗浮水位的影响等。一方面，要考虑地基在建筑外观设计概念上的要求，另一方面，要考虑高层建筑对地面条件和建筑结构的要求。随着现代经济的发展，工程技术也越来越成熟，模拟技术与勘测技术应用广泛，使用这些专业技术可以得到更准确的数据，可以更方便的反复模拟或修改建筑的设计方案，使高层建筑最基本的安全性得到满足。

2、高层建筑地基基础设计的要点分析

2.1沉降缝的设计要点

沉降缝是指，为防止建筑物各连接的部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏，在施工时留设的垂直缝。当建筑物的高度、荷载和结构形式差别很大，而且地基的土质又不相同时，建筑物可能会发生不均匀沉降，然后导致不稳固的部位产生裂缝甚至开裂。为了避免或者减轻这种现象，在施工过程中应该在适当位置（如复杂的平面、高度变化处等）设置垂直缝隙，使建筑物分离。然而，通过实践证明，沉降缝不应出现在高层建筑基础结构中，由于高层建筑对地基基础和地下室的压力，在基础中设置沉降缝，会使高层建筑的稳定性受到威胁，还会影响地下室在土层中的嵌固。所以，高层建筑基础中尽量不要设置沉降缝。

2.2基础埋深的设计要点

高层建筑的上部结构本身的质量很大，会产生很大的荷载，基础底面也会有很大的压力，加之高层建筑本身也需要一定的埋置深度，所以高层建筑的基础设计受到上述因素的影响，形成一定的埋置深度，以满足高层建筑的承载力和嵌固。深基础一般是指，基础埋深大于基础宽度或高度超过 5 米的基础。地基基础埋深指的就是，从室外设计地平标高算起，至基础垫层底面的垂直距离。

高层建筑的基础埋深与基础形式和抗震设防烈度有关系。在确定基础深埋之前，要首先考虑到的建筑物的结构、功能、用途等方面的设计。比如，必须设置基础深埋的地下室、地下车库、带有地下设施属于半埋式结构物等。基础埋深的大小会影响到地基的可靠性，造价的高低以及施工的难度。对于高层建筑，其基础埋深应该依据建筑物的高度而按要求设定，这样做是为了满足建筑物的稳定性。

2.3地下室的设计要点

地下室的存在对于高层建筑和多层建筑物来说，应该是非常普遍的了。不管是住宅建筑还是商业建筑一般都会设置地下室、地下停车场等。在带地下室的高层建筑中，当地下室的高度满足高层建筑结构设计规范的要求时，地下室的顶板可以作为地上结构的嵌固端。当地震来临时，受到地震影响的只是地面上的建筑，也会对地下造成破坏，只是越到下面的层数，受破坏越小。但是地下结构的抗震要求也不能忽略，要根据具体情况来决定抗震等级，这样有利于提高整栋高层建筑的抗震能力。

2.4地基处理的设计要点

地基处理的质量优劣会直接影响到基础的选型和造价。利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：对于淤泥和淤泥质土的处理，持力层应该放置在上面覆盖相对较好的土层，如果上面覆盖的土层相对较薄，尽量不要扰动淤泥；持力层的选择并不是唯一的，还可选用密实度比较好、性能比较稳定土层作为地基基础的持力层；虽然持力层的选择有很多，但是尽量避免选用那些对于基础土壤有侵蚀性的物质，或者有机物含量多的土质。局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。由于影响地基的因素有很多，在选择地基处理的方法时，应该将各项因素考虑全面。比如综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础形式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。

综上所述，在高层建筑工程设计过程中，地基和基础部分是最重要的一个环节。从高层建筑的功能角度和结构要求出发，大部分高层建筑要设置地下室。利用土体的侧压力来防止水平荷载作用下结构的倾覆。高层建筑结构的安全性和稳定性是至关重要的，想要达到足够的安全性和稳定性，关键是要做好地基基础设计。

参考文献：

[1]刘登闯.建筑地基基础概念设计与具体设计方式分析[J].四川水泥，2017（12）.

[2]王旭东.高层建筑地基基础设计的问题讨论[J].住宅与房地产，2017（35）.