高层建筑结构筏板基础的设计探析

高层建筑结构筏板基础的设计探析

黄嘉亮

佛山顺德建筑设计院有限公司

摘要：当前为缓解城市用地紧张局面高层建筑在城市建设得到广泛推广，高层建筑具有结构复杂，形式多样的特点，为保证建设质量必须加强对高层建筑结构筏板基础设计的重视，在满足实际建设需求的同时，明确设计要点和具体要求，通过对以往经验的总结，保证筏板基础设计的科学性和可行性，从而提高高层建筑建设质量，促进城市实现进一步发展。

关键词：高层建筑；筏板基础；结构设计

高层建筑结构中的筏板基础设计是重要组成部分，并且需要承担建筑上部结构的全部荷载，所以必须提高建筑结构的稳定性与强度。尤其是高层建筑建设越来越广泛，给垂直与水平方向的承载力提出更高要求。高层建筑已经成为我国城市建设的特色之一，在建筑高度不断增加的环境下，要想提高建筑质量，必须加强对筏板基础设计的重视，采取有效手段提高建筑结构的稳定性和刚度。

一、高层建筑结构筏板基础设计特点

在高层建筑工程建设中筏板基础结构形式比较常见，不仅具有承担建筑结构上部全部荷载力的作用，同时高质量的筏板基础设计可以有效提高建筑工程结构整体稳定性。与传统采用的桩基础与桩筏基础结构形式相比，筏板基础设计在提高整体刚度上具有明显作用，并且对地基不均匀沉降实现有效调节。如果在施工中遇到遇到厚度较大的残积层筏板基础设计有更大优势，不仅节约成本同时对周边环境的影响也更小。

高层建筑结构筏板基础设计具有更大安全性，并且具有极强的适应性，可以在地下室结构建设中发挥重要作用。筏板基础最大特点就是具有较大的惯性矩，大大提高建筑的安全性。通过对高层建筑结构筏板基础设计的分析，筏板基础具有良好的抗震性，保护建筑不受地震影响。

二、高层建筑结构筏板基础设计要求

2.1基础选型

建筑工程结构中基础结构是重要一部分，尤其是荷载比较过大的高层建筑工程中，基础选型的科学性可以有效满足实际建设需求，降低外部环境等要素的影响，从而保证建筑结构整体的稳定性和安全性。为保证基础选择合理性，需要在施工前全面考察建设区域的地质环境，并对建筑工程上结构形式、施工条件以及环境等各要素进行综合分析，从而确定高层建筑结构筏板基础设计的方案和要点。另外高层建筑中所选择的结构形式会对工程造价、施工难易以及工期等产生一定影响，在整个高层建筑筏板基础设计中基础选型对整个建设活动的顺利开展有重要影响。

2.2基础条件

高层建筑建筑施工工程有其复杂性，所以给筏板基础结构设计提出更高的要求，无论是强度还是刚度都必须满足实际需求，并在运行过程中不会受外界因素的影响。在高层建筑建设中，基础结构一般直接建设在坚硬岩石上，但是有时候在建设中会遇到软土地基等特殊地质环境，因为本身承载力比较小，一旦受到上部强大荷载的影响，很容易引发沉降现象。针对这一问题为提高建筑工程施工效果，必须通过对实际情况的分析，综合利用钢筋混凝土筏板基础提高基础结构整体承载力。

三、高层建筑结构筏板基础的设计

3.1筏板基础设计填埋深度和承载力的确定

由于城市建筑用地越来越紧张，所以增加建筑楼层缓解建设用地问题是当前城市建设必然趋势。在高层建筑基础施工中为保证建设效果，必须在设计过程中考虑施工区域周边环境、楼层高度等，从而科学的确定筏板基础设计的填埋深度。在高层建筑结构中筏板基础实质就是补偿性基础，通过对地基承载力设计值的分析可以确定地基施工方案。这一确定方法是在严格遵循相关施工规范基础上并对地基承载力标准值所代表的宽度和深度进行修正而实现的，这一方法可以得出准确的承载力特征值。

3.2筏板基础沉降设计

在高层建筑结构筏板基础设计中对地基的验算主要包含承载力和变形两方面内容，就目前来看对地基变形相关计算有一定难度，必须选择均质性的线性变形体计算模型才能保证计算结果的准确和科学，同时利用分层总和的方法确定自由沉降量，这一计算结果虽然与实际地基变形依然存在一定差异，但是最接近的。通过整个计算过程的分析，存在这种差异是有三方面原因造成的，第一，最终自己算得出的沉降量只是与基础尺寸相关，但是实际测量沉降量还与基础刚度有密切关系。第二，计算过程中所使用的所有参数和实验条件与实际情况存在一定差异。第三，实际情况与理论假定条件存在差异影响计算结果。实际情况存在不可预测影响因素，所以在计算过程中始终与实际情况存在一定出入，为降低这一差距，在对高层建筑计算地基变形量时，应当考虑较厚施工土层给地基带来的变形影响而产生的地基隆起等情况。

3.3筏板基础的结构设计

高层建筑结构中筏板基础结构形式分为平板式筏基础和肋梁式筏基础两种，在对具体的筏基础进行设计时应当保证筏基形心与建筑整体荷载力的重心重合，并在此基础上确定底板尺寸和形状。另外还可以利用对抗剪和抗冲切强度等数据实现对底板厚度的验算。肋梁式筏板基础中如果高度和底板厚度存在较大差距，则需要分开计算肋梁配筋和底板配筋。与此同时还要保证在配筋构造中，筏板的受力筋达到相关标准所规定的配筋率。

3.4裙房基础设计

高层建筑结构设计中裙房是重要组成部分，在建设过程中裙房的单柱荷载与主楼相比要小的多，所以在选择筏基础厚度时，可以忽略厚筏基础。只要保证薄板配柱下的独立扩展基础达到建设标准即可满足建筑建设要求。当然在这一过程中还需要保证主楼筏板基础的地基沉降量与裙楼独立柱基础的地基沉降量一致，将沉降差严格控制在合理范围内。为保证设计的科学性在设计过程中应当对主楼沉降量进行明确，从而根据各柱的荷载计算值与主楼沉降量值反求出裙房中任一独立柱基础面积。

3.5筏板基础中的抗浮锚杆设计

在筏板基础设计中如果底板埋深偏大，底板会受地下水位的影响产生一定浮托力，所以在筏板基础设计中设置抗浮锚杆具有重要作用。当然抗浮锚杆并不是必须具备的要素应当根据实际情况确定是否设置，只有当建筑主体面积比较小，并且对裙房部位的浮托力无法与建筑主体结构自重保持平衡关系时需要设置抗浮锚杆。但是如果在地下室的施工中可以建立良好的排水系统，保证排水通畅并实现对水位的科学控制，基础底板下无法形成浮托力则不需要设置抗浮锚杆。其次如果在进行地下室和地面结构设计中筏板基础承载自重比上浮力大时，也不需要设置抗浮锚杆。另外如果在地下室施工中能够有效保证基坑干燥，并实现地下室、地基以及以上地上二层结构够顺利完工也可以不同设置抗浮锚杆。在进行抗浮锚杆设计时，如果高层建筑地下室较又深又大但高层建筑层数相对较少时，则需要根据平衡原则对抗浮锚杆相关量进行计算。

结束语：

高层建筑结构建设中筏板基础设计是关键环节，其设计合理性不仅直接关系着高层建筑的施工质量和运行安全，而且对整个工程造价工作有直接影响。所以在高层建筑结构筏板基础设计工作中，应当加强对施工区域土质以及建筑结构特点的分析，根据实际情况确定高层建筑的基础类型。为保证高层建筑结构设计的科学性应当严格按照建设标准和要求进行设计，从而提高筏板基础设计的科学性和稳定性，保证高层建筑实现良好发展。

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