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【摘要】高层建筑上部负荷很大，旅工周期长，基础的经济技术指标对高层建筑的经济技术指标有很大的形晌。高层建筑基础的选型及因素较多，基础选型在高层建筑的设计中就显得尤为重要。本文介绍了高层建筑基础选型的主要以及一句具体选型步骤，探讨了高层建筑箱（筏）形墓础设计并提出了建议。
【关键词】高层建筑 基础设计 探讨
一、前言
高层建筑基础选型的主要依据
在基础工程设计中，根据各地区不同的地质条件，选择合理的基础形式，是个关键问题。一般情况下应考虑以下条件：高层建筑基础首先应满足基础本身的强度要求，上部荷载分布应尽量均匀；基础应支承在较坚固或较均匀的地基上，应考虑持力层及其下卧层的整体稳定性，同一栋建筑不宜采用多种不同类型的基础形式；应满足建筑物使用上的要求，因此，应考虑深基坑开挖和地下水抽排对周围建筑物的影响，以及地下水造成施工难度的增加和对工程质量的影响。
二、高层建筑基础选型
在高层建筑基础设计中，常用的基础类型有嵌岩桩基础、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础以及桩筏基础等。在基础选型时必须考虑建设场地的地质条件，合理选择基础持力层，同时还应考虑施工周期，工程投资等综合因素。
1、嵌岩桩基础
在高层建筑基础设计中，由于上部结构传至基础的荷载大，故常用的设计方法是选择以一定厚度的中风化岩层或稳定的微风化岩层作持力层，通过嵌岩桩将上部结构荷载传至岩层。采用嵌岩桩基础持力层变形几乎趋向于零，桩尖承载力大，同时还可考虑桩侧与土的摩擦力，按经验公式计算，单桩承载力高，较容易满足上部结构荷载对基础承载力要求，且设计计算简单，但亦存在着施工周期较长，特别是桩施工完后要等桩的混凝土强度达到设计要求的强度时方可对桩身质量进行检测，对施工工期有一定的影响，工程造价也略微偏高。
2、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础
我国广东省部分地区由于特定的地质历史条件，形成了一种典型的上软下硬的岩土地层，该地层结构硬塑残积层或强风化软岩埋深较浅，较为适合选择作具有两层地下室的高层建筑基础持力层。选择采用天然地基作基础持力层时，需特别注意考虑地基承载力确定及地基变形验算问题。天然地基块式或筏式基础具有施工方便、工期短、节约投资等优点，建议设计人员在条件允许情况下尽量选用。
3、桩筏基础
在我国沿海城市如上海、海口、汕头等，其岩土地层结构的特点是基岩层埋深较深，嵌岩桩基础几乎无法实施，只能采用摩擦桩基础，但摩擦桩承载力较低，不一定能满足高层建筑上部结构荷载对基础承载力的要求，因此桩筏基础是这部分地区高层建筑基础设计的重要选择。桩筏基础的基本原理是桩土的协同工作，桩与土在沉降及收缩固结过程中相互协调达到稳定的平衡状态，筏板底土层与摩擦桩共同承担上部结构荷载。
三、高层建筑箱（筏）形墓础设计建议
通过对一 些工程高层建筑箱（筏）基与地基共同作用计算资料和实测研究资料的分析可知，高层建筑箱（筏）基采用共作用方法设计可使设计结果更符合实际，今提出一些设计建议。
1、地基强度校核：当场地具有比较稳定的地下水位，高层建筑箱（筏）形基础，埋深5m左右的地基强度可按下式校核，以进一步挖掘地基的潜在能力。
P- Pw =py≤R （1 ）
上式中：P-— 基底平均总压力
Pw — 基底的水浮力；
py- 基 底的有效压力；
R— 经 过修正后的地基容许承载力。
2、地基反力确定：地基反力的确定对高层建筑箱形基础的设计十分重要。对于矩形箱形基础，根据实测地基反力分布的特点。自重应力阶段的地基反力分布与结构竣工时的地基反力分布基本相同的事实，在引用箱基反力系数表时可以这样来计算结构竣工时任一区格i的地基反力Pi
Pi= aiP1+ △P （2）
上式 中 ：P1—自重應力阶段的平均地幕反力；
P1+ △P — 结构竣工时的平均地基反力；
ai— 区格i的地基反力系统
用上式求得的边缘地基反力 Pi是小于ai（P1+△P ）的，因为在箱基边缘的地基反力系数大多数是大于1的，用式（2）求得地基反力分布更平缓些。除此外，亦可用共同作用分析方法来计算地基反力分布和大小。如采用刚性板弹塑性地基模型共同作用分析得到的地基反力可以作为软土地基设计用地基反力分布。
3、上部结构传来的荷载重心应尽量与箱基底板形心重合：为了防止发生不利于使用的横向整体倾斜。若重心和形心相差太大，可采用箱基底板悬挑或箱基悬挑的方法。底板悬挑长度与底板厚底之比不宜大于4a。
4、高层框架结构箱基底板钢筋应力的计算高层框架结构箱基底板钢筋应力计算除采用规范方法外，建议采用共同作用整体计算。为了简化起见。计算单元可采用箱基加上1-3层上部结构来计算底板钢筋应力。实测和理论分析表明：这样计算的整体弯曲箱基底钢筋应力是符合实际的。
5、上部结构的次应力问题：共同作用分析表明：上部结构底下两层的边墙、边柱会出现过大内力。建议用共同作用方法获得边墙、边柱的内力，以进行配筋设计。否则，用常规设计应适当提高其安全系数。
四、高层建筑桩箱（筏）甚础设计建议
共同作用 的设计方法正在逐步形成，并在工程中可以使用，有的已在使用。通过对高层建筑桩箱（筏）基础与地基共同作用的工程设计和实测研究结果的分析，本文提出如下建议：
1、加大桩间距，减少桩数，充分发挥筏（或箱）底的地基承载力是可行的。具体设计时，根据当地工程设计的实践经验和试验而定。目前出现的减少沉降桩或疏桩均是共同作用实践的例子。
2、若仍采用常规设计，桩承担的荷载可适当减小为： Pp =P -P wA-（5-10）%P =（9 5- 90 ）% P -Pw . A
上式 中 ：P— 上部总荷载（包括箱（筏）基）；
Pp—— 桩 承担的荷载；
Pw—— 浮力；
A—— 箱 （筏）基础平面面积。
3、高层建筑桩箱（筏）基础的容许沉降可适当加大，可采用[S]=20-30cm。
4、一般的高层住宅或宾馆，当标准层的平面面积与箱（筏）平面相同时，内桩可排得稀疏些。
5、高层建筑桩箱基础尽可能采用轴线桩，高层/建筑柱筏基础尽可能采用柱对桩的排列方法。
6、高层建筑桩箱基础底板设计时只计局部弯矩，整体弯矩可略。用26%的总荷载或地下水浮力作为
地基反力来设计桩箱基础的箱基底板。
7、高层建筑桩箱（筏）基础沉降计算建议分别计算建筑物竣工时的沉降和最终沉降。
8、当箱基内墙间隔为3.3～ 3.5m总荷载为250-500KPa时，高层建筑桩箱基础桩沿轴线布置时，箱基底板厚度H可按下式确定：
H=30 （p≤250KPa）
H=0.12P （250KPA≤P≤500KPa）
上式中：P-- 高层建筑总荷载（KPa） ；
h— 箱基底板厚度（cm），
9、 高层建筑桩箱（筏）基础的底板埋置深度
《高 层 建 筑箱形与筏形基础技术规范》指出：对于桩基，基础埋置深度不宜小于H/18（H为建筑物地面以上的高度）。通过研究建议基础埋置深度不宜小于H/30。可见，基础埋置深度不宜小于H/18的建议是保守的。
结论
桩筏基础设计是双控的，从优化角度理解，承载力和沉降仅仅是两个约束条件。在特定条件下，承载力和沉降往往只是其中一个起主控作用。在深厚软黏土地地基上的桩筏基础，沉降往往是设计的主控要素，应提倡以沉降控制设计的设计思想。桩土共同工作理论在桩筏复合基础设计中具有明显的效益。在高层建筑设计中，基础方案十分重要，應采用稳妥可靠经济的方法，充分发挥地基潜力，降低造价。
【参考文献】
[1]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范 [s]
[2]JGJ 6-88，高层建筑箱行与筏行基础设计 [S]
[3]赖伯舟。高层建筑桩筏基础优化设计的新思路[j] 。山西建筑，2007，33（2）：114-115.
【关键词】高层建筑 基础设计 探讨
一、前言
高层建筑基础选型的主要依据
在基础工程设计中，根据各地区不同的地质条件，选择合理的基础形式，是个关键问题。一般情况下应考虑以下条件：高层建筑基础首先应满足基础本身的强度要求，上部荷载分布应尽量均匀；基础应支承在较坚固或较均匀的地基上，应考虑持力层及其下卧层的整体稳定性，同一栋建筑不宜采用多种不同类型的基础形式；应满足建筑物使用上的要求，因此，应考虑深基坑开挖和地下水抽排对周围建筑物的影响，以及地下水造成施工难度的增加和对工程质量的影响。
二、高层建筑基础选型
在高层建筑基础设计中，常用的基础类型有嵌岩桩基础、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础以及桩筏基础等。在基础选型时必须考虑建设场地的地质条件，合理选择基础持力层，同时还应考虑施工周期，工程投资等综合因素。
1、嵌岩桩基础
在高层建筑基础设计中，由于上部结构传至基础的荷载大，故常用的设计方法是选择以一定厚度的中风化岩层或稳定的微风化岩层作持力层，通过嵌岩桩将上部结构荷载传至岩层。采用嵌岩桩基础持力层变形几乎趋向于零，桩尖承载力大，同时还可考虑桩侧与土的摩擦力，按经验公式计算，单桩承载力高，较容易满足上部结构荷载对基础承载力要求，且设计计算简单，但亦存在着施工周期较长，特别是桩施工完后要等桩的混凝土强度达到设计要求的强度时方可对桩身质量进行检测，对施工工期有一定的影响，工程造价也略微偏高。
2、天然地基钢筋混凝土块式或筏式基础
我国广东省部分地区由于特定的地质历史条件，形成了一种典型的上软下硬的岩土地层，该地层结构硬塑残积层或强风化软岩埋深较浅，较为适合选择作具有两层地下室的高层建筑基础持力层。选择采用天然地基作基础持力层时，需特别注意考虑地基承载力确定及地基变形验算问题。天然地基块式或筏式基础具有施工方便、工期短、节约投资等优点，建议设计人员在条件允许情况下尽量选用。
3、桩筏基础
在我国沿海城市如上海、海口、汕头等，其岩土地层结构的特点是基岩层埋深较深，嵌岩桩基础几乎无法实施，只能采用摩擦桩基础，但摩擦桩承载力较低，不一定能满足高层建筑上部结构荷载对基础承载力的要求，因此桩筏基础是这部分地区高层建筑基础设计的重要选择。桩筏基础的基本原理是桩土的协同工作，桩与土在沉降及收缩固结过程中相互协调达到稳定的平衡状态，筏板底土层与摩擦桩共同承担上部结构荷载。
三、高层建筑箱（筏）形墓础设计建议
通过对一 些工程高层建筑箱（筏）基与地基共同作用计算资料和实测研究资料的分析可知，高层建筑箱（筏）基采用共作用方法设计可使设计结果更符合实际，今提出一些设计建议。
1、地基强度校核：当场地具有比较稳定的地下水位，高层建筑箱（筏）形基础，埋深5m左右的地基强度可按下式校核，以进一步挖掘地基的潜在能力。
P- Pw =py≤R （1 ）
上式中：P-— 基底平均总压力
Pw — 基底的水浮力；
py- 基 底的有效压力；
R— 经 过修正后的地基容许承载力。
2、地基反力确定：地基反力的确定对高层建筑箱形基础的设计十分重要。对于矩形箱形基础，根据实测地基反力分布的特点。自重应力阶段的地基反力分布与结构竣工时的地基反力分布基本相同的事实，在引用箱基反力系数表时可以这样来计算结构竣工时任一区格i的地基反力Pi
Pi= aiP1+ △P （2）
上式 中 ：P1—自重應力阶段的平均地幕反力；
P1+ △P — 结构竣工时的平均地基反力；
ai— 区格i的地基反力系统
用上式求得的边缘地基反力 Pi是小于ai（P1+△P ）的，因为在箱基边缘的地基反力系数大多数是大于1的，用式（2）求得地基反力分布更平缓些。除此外，亦可用共同作用分析方法来计算地基反力分布和大小。如采用刚性板弹塑性地基模型共同作用分析得到的地基反力可以作为软土地基设计用地基反力分布。
3、上部结构传来的荷载重心应尽量与箱基底板形心重合：为了防止发生不利于使用的横向整体倾斜。若重心和形心相差太大，可采用箱基底板悬挑或箱基悬挑的方法。底板悬挑长度与底板厚底之比不宜大于4a。
4、高层框架结构箱基底板钢筋应力的计算高层框架结构箱基底板钢筋应力计算除采用规范方法外，建议采用共同作用整体计算。为了简化起见。计算单元可采用箱基加上1-3层上部结构来计算底板钢筋应力。实测和理论分析表明：这样计算的整体弯曲箱基底钢筋应力是符合实际的。
5、上部结构的次应力问题：共同作用分析表明：上部结构底下两层的边墙、边柱会出现过大内力。建议用共同作用方法获得边墙、边柱的内力，以进行配筋设计。否则，用常规设计应适当提高其安全系数。
四、高层建筑桩箱（筏）甚础设计建议
共同作用 的设计方法正在逐步形成，并在工程中可以使用，有的已在使用。通过对高层建筑桩箱（筏）基础与地基共同作用的工程设计和实测研究结果的分析，本文提出如下建议：
1、加大桩间距，减少桩数，充分发挥筏（或箱）底的地基承载力是可行的。具体设计时，根据当地工程设计的实践经验和试验而定。目前出现的减少沉降桩或疏桩均是共同作用实践的例子。
2、若仍采用常规设计，桩承担的荷载可适当减小为： Pp =P -P wA-（5-10）%P =（9 5- 90 ）% P -Pw . A
上式 中 ：P— 上部总荷载（包括箱（筏）基）；
Pp—— 桩 承担的荷载；
Pw—— 浮力；
A—— 箱 （筏）基础平面面积。
3、高层建筑桩箱（筏）基础的容许沉降可适当加大，可采用[S]=20-30cm。
4、一般的高层住宅或宾馆，当标准层的平面面积与箱（筏）平面相同时，内桩可排得稀疏些。
5、高层建筑桩箱基础尽可能采用轴线桩，高层/建筑柱筏基础尽可能采用柱对桩的排列方法。
6、高层建筑桩箱基础底板设计时只计局部弯矩，整体弯矩可略。用26%的总荷载或地下水浮力作为
地基反力来设计桩箱基础的箱基底板。
7、高层建筑桩箱（筏）基础沉降计算建议分别计算建筑物竣工时的沉降和最终沉降。
8、当箱基内墙间隔为3.3～ 3.5m总荷载为250-500KPa时，高层建筑桩箱基础桩沿轴线布置时，箱基底板厚度H可按下式确定：
H=30 （p≤250KPa）
H=0.12P （250KPA≤P≤500KPa）
上式中：P-- 高层建筑总荷载（KPa） ；
h— 箱基底板厚度（cm），
9、 高层建筑桩箱（筏）基础的底板埋置深度
《高 层 建 筑箱形与筏形基础技术规范》指出：对于桩基，基础埋置深度不宜小于H/18（H为建筑物地面以上的高度）。通过研究建议基础埋置深度不宜小于H/30。可见，基础埋置深度不宜小于H/18的建议是保守的。
结论
桩筏基础设计是双控的，从优化角度理解，承载力和沉降仅仅是两个约束条件。在特定条件下，承载力和沉降往往只是其中一个起主控作用。在深厚软黏土地地基上的桩筏基础，沉降往往是设计的主控要素，应提倡以沉降控制设计的设计思想。桩土共同工作理论在桩筏复合基础设计中具有明显的效益。在高层建筑设计中，基础方案十分重要，應采用稳妥可靠经济的方法，充分发挥地基潜力，降低造价。
【参考文献】
[1]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范 [s]
[2]JGJ 6-88，高层建筑箱行与筏行基础设计 [S]
[3]赖伯舟。高层建筑桩筏基础优化设计的新思路[j] 。山西建筑，2007，33（2）：114-115.