高层住宅建筑基础结构设计分析

赵寅

摘 要：当前社会城市化建设水平的提高，给建筑行业带来了相当大的发展空间与挑战。由于城市发展中对于土地资源的应用比较紧张，因此高层住宅出现是必然趋势。由于高层住宅的高度比较高，施工面积又较小，因此给施工带来很多麻烦。作为设计人员针对基础结构设计的时候需要结合当地的施工环境与地质条件，解决施工中存在问题。同时考虑工程的整体设计方案、施工进度等因素，保证高层住宅建筑基础结构的稳定性与安全性。

关键词：高层住宅;基础结构;设计分析

我国高层住宅建筑行业正在蓬勃发展，人们对于高层住宅建筑的质量和设计水平也越来越重视，我国高层住宅建筑基础结构设计水平也在不断提升。高层住宅建筑的使用寿命和质量一直受到人们的关注，由于高层住宅建筑基础结构设计对于高层住宅建筑质量会产生直接影响，因此必须重视高层住宅建筑设计的基础设计。

一、高层住宅建筑基础结构设计影响因素

（一）上部结构

如果高层住宅建筑工程中的基础结构出现问题，就会对整个工程的安全与质量产生严重的影响。在基础结构中如果上部的结构属于绝对的刚度，在发生地基变形危害的时候，作为竖向的构件就会导致沉降问题发生。如果对竖向的构件抗转动能力忽略不计的话，则构建中的支座就可以作为基础中的重要支撑，不会导致整个上部结构出现弯曲，但是会导致基底的反作用力增加，造成局部弯曲。如果上部的结构属于绝对柔性，结构对于地基的变形也不会产生任何的影响，当然这种绝对柔性绝对刚性结构不存在，而实际基础结构属于两者之间，需要通过专业的分析软件进行全面的刚度分析，从而保证基础结构与地基荷载之间的稳定，保证上部结构的刚度逐渐变大，基础的应力就会慢慢减小，另外上部结构中的内力也会发生变化。

（二）地质条件

设计人员在进行结构设计过程中一定要对建筑所处的地质条件进行充分地调查和勘查，掌握必要的精确资料，对于高层住宅建筑的地形、地质条件以及周边建筑物、给排水、供电等情况进行详细的勘察，从而确定最适合的地基方案和基础构造设计。在设计中尽可能选择良好的天然地基和适合的施工方式，要经济合理，必须在特殊地形上建造的建筑，无法满足设计要求的，就要针对实际情况对地基进行处理，提高地基的稳定性和强度，减少后期地基变形。建筑地基不得出现滑动变形，土层内部存在抗剪强度差的滑动面的，会沿滑动面产生一定的位移、滑坡现象，在选择建筑地基时，要尽可能避免出现滑坡。

（三）外界环境

一般受城市建筑物的影响，桩基础作业会对环境破坏，对周边产生噪音、挤土、震动等不良影响，在高层住宅建筑构造设计过程中，要不影响原有建筑的正常使用，就要对桩基础产生的危害进行合理的分析，并采取一定的预防措施。

二、高层住宅建筑基础结构设计面临的问题

（一）高层住宅建筑结构在抗震设计问题

高层住宅建筑的抗震设计是建筑结构设计的重点，在建筑结构设计过程中要确保高层住宅建筑在4级以下的地震时不会产生损害，发生大地震时可以将损坏降到最低。高层住宅建筑的承载力和强度是抗震性能的主要指标，房屋结构设计中通过提升钢筋混凝土的变形能力可以提高结构的强度，吸收地震的巨大能量，一定程度上起到抗震减压的作用。在房屋结构设计过程中，一定要重视抗震设计问题。

（二）高层住宅建筑结构在消防设计问题

消防问题一直是民用结构设计的重点问题，一旦发生火灾，不仅会带来财产损失，还会严重影响居民的人身生命安全，在建筑结构设计过程中必须考虑到消防设计。由于建筑结构设计人员对于消防规范较为陌生，因此使得建筑结构在消防领域有着巨大隐患。

（三）高层住宅建筑中选型问题

由于高层住宅建筑行业不断扩张，因此结构类型的不同使得高层住宅建筑低中、高、层房屋的设计也存在差异，高层住宅建筑结构设计必须保证建筑内部的总体性能、承载力，允许建筑存在一定的变形，尽量降低建筑的不均匀沉降。

三、高层住宅建筑基础结构设计要点

（一）基础埋深

因为高层建筑上部结构质量大，对地基的压力自然就变大，所以，应该把高层建筑的地基埋得深一点，这样可使地基的附加压力减小，且地基深度修正也加大，可以提高地基的设计承载力，减少基础的沉降量。加大地基地下埋深，还可以增加地基和周围土层的摩擦力，减小建筑的晃动程度，提高稳定性。另外，考虑到建筑的经济效益，要适度埋深。如果基础埋得过深，会大大增加建筑成本，而且，对建筑的用处也不大;但是如果埋得过浅，就会降低高层建筑的安全程度，高层建筑就容易发生摇晃、侧斜。要根据实际情况，在有地基荷载能力，稳定性充足的前提下适当埋深。

（二）承载力的计算

主体结构的地基承载力与地基基础埋深、超载宽度以及基础两侧超载宽度均有联系，岩石地基的承载力大于一般地基，在计算掩体的承载力时可以取抗压强度标准值来确定地基承载力。

（三）变形计算

由于地基变形计算对于高层住宅建筑质量非常重要，地基变形过大就会影响到高层住宅建筑的正常使用，导致居民无法正常生活，威胁到居民的人身安全。因此在基础结构设计中一定要重视变形计算。

（四）稳定性计算

在建筑稳定性不符合设计要求时可以增加压重，或者设置抗浮构建，在满足整体稳定性而局部稳定性仍不满足设计值时，可以采用单桩竖向抗拔荷载实验来确定抗拔承载力特征值，从而满足工程设计要求。

（五）合理设计承重柱截面高度

在高层住宅建筑中承重柱的高度是结构设计的基础设计，要满足承重柱规范要求，就要减轻梁柱结构刚度。由于高层住宅建筑梁柱间一般有一定的作用力关系，承重柱高度设计较小时就会加大受力，降低了梁柱的抗压能力，影响到整体结构的安全性以及整体结构的使用性能和使用寿命。因此，一定要合理设计承重柱的截面高度，根据需要承受的力来确定承重柱高度。

（六）合理选择桩长和桩型

设计者在结构设计过程中以长细比来控制桩长和桩型，会造成工程桩的不必要浪费，而长细比的现值是为了保证桩身的稳定性。因为在遇到较为坚硬的持力层时，桩身过于细长就会破坏其稳定性，桩身应力会不断向下衰减，随着荷载加大产生沉降，不会影响到其稳定性，所以在设计过程中一般不考虑长细比限制，高层建筑超长桩和长桩的应用非常广泛，长細比限制了长桩的使用，由于根据我国的实际情况，仍然没有发现质量正常的桩在使用过程中出现失稳的案例，因此可以不必涉及长细比限制。但桩身强度控制设计仍应慎重对待，根据相关规范来测定桩身所受压力。

（七）地下室抗震设计

地下室现在已经很普遍，尤其是在这种综合性较强的大型高层建筑，地下室更是必不可少。其实地下室的设计不仅可以给高层建筑增加更多的活动空间，挖地下室还可以减少地基基础所受到的压力。地下室可以分担天然地基和人工地基的荷载压力，并对地基产生补偿作用。地下室在后期处理的时候，会对地下室周边进行土壤回填。这可以在一定程度上加固地基，增加地基的稳定程度。土回填密度越大，抗剪能力就越高，对基础就更有保障。

四、结束语

高层住宅建筑整体结构的基础设计是一项复杂系统的工程，要求设计人员不仅要具有扎实的设计功底，还要有丰富的设计经验，并且应严肃对待建筑基础结构设计，并根据实际施工情况来配合周边环境，做好基础设计，提高建筑基础结构设计水平，提升建筑质量和使用年限。

参考文献：

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[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.