基于高层建筑基础结构的设计分析.doc

基于高层建筑基础结构的设计分析 　　摘 要：近年来我国城市化建设进程不断加快，这也使高层建筑不断兴起。在高层建筑建设过程中，由于其基础作为高层建筑结构体系中非常重要的组成部分，因此在基础结构设计时，需要重点考虑地基的强度、稳定性和变形要求，同时还要针对上部结构、基础和地基的共同作用进行综合考虑，确保基础设计的合理性。 　　?P键词：高层建筑；基础结构；设计；结构选型；设计要点 　　中图分类号：TU972 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）34-0112-02 　　前言 　　高层建筑由于自身高度较大，层数较多，其竖向荷载十分大，这也导致在风荷载及地震荷载作用下高层建筑的倾覆力矩会成倍增长，这就对基础结构提出了更高的要求，其基础结构要提供更好的竖直和水平承载力，同时沉降和倾斜也要控制在允许的范围内，这样才能有效的保证建筑物具有较好的稳定性。因此对于高层建筑基础结构设计，不仅要掌握具体的设计要点，同时还要努力提高设计水平，以此来确保高层建筑的安全性和稳定性。 　　1 高层建筑基础结构设计理论 　　1.1 上部结构的刚度对基础受力状况的影响 　　上部结构作为高层建筑的主要组成部分，上部结构的刚度直接关系到基础的受力状况。如果上部结构为绝对刚度情况下时，当地基出现变形现象时，其各竖向构件会出现下沉现象，下沉时具有较好的均匀性。针对于这种情况下，在具体设计过程中，如果忽略竖向构件抗转运能力，基础梁的不动铰支座的作用可以由竖向构件支座来替代，将二者等同，这样基础梁则等同于倒置的连续梁，出现整体弯曲的可能性几乎没有，但会有局部弯曲现象产生。假设上部结构为绝对柔性，在这种情况下上部结构没有约束力作用于基础，一旦基础梁出现局部弯曲，势必会导致整体弯曲情况发生。对于上部绝对刚性或是上部绝对柔性情况下，基础梁无论是在内力大小或者是在内力分布方面都会存在一定的差异。在实践损伤过程中，结构物多处于这两种情况之间，具体需要依靠计算软件来对其整体刚度进行分析。因此在具体高层建筑基础结构设计过程中，可以适当地增加上部结构的刚度，但这需要在地基、基础和荷载等条件不变的情况下进行，这样基础的相对挠曲和内力则会相应减少，上部结构自身内力得以增加。 　　1.2 地基条件对基础受力状况的影响 　　基础受力状况还会受到地基条件的影响，这种影响多来自于地基土的压缩性和分布的均匀性。当地基土质较好，不具有可压缩性时，基础结构整体弯曲现象也不会发生，即使发生局部弯曲，但这种情况出现的机率也不大，这种情况下下部结构也不会有次应力产生。但在实际高层建筑建设过程中，地基土完全处于不可压缩状态的情况几乎不存在，地基土多少会存在可压缩性，并存在分布不均匀性，因此基础弯矩的分布也存在较大的差异。这种情况下，基础与地基界面处会产生不同程度的摩擦，但基于土自身的强度来讲，基础与地基界面之间摩擦时产生的摩擦力较小，这种摩擦力会处于土的抗剪强度以下。在地基土孔隙水压力出现变化时，必然也会导致压缩时摩擦力的大小和分布情况的改变。而且界面并不简单的受来自于基础的影响，外荷载、基础柔度和土蠕变也会对界面情况带来一定的影响，在估计对界面摩擦影响情况时，需要针对完全光滑至完全粘着这两种极端情况来进行考虑。 　　1.3 上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法 　　在高层建筑基础结构设计过程中，要明确上部结构、地基和基础三者之间的不可分性，这三者作为一个整体，其连接点和接触点都需要满足变形协调的条件，这样才能更准确的对整个系统的变形和内力进行求解。在高层建筑中，由于上部结构和基础多是由梁和板共同组成，因此要想建立上部结构和基础的刚度矩阵，则能够采取的分析方法较多，如有限单元法、有限条法、有限差分法和解析方法等，同时还要依托于变形协调条件，将其与地基的刚度矩阵有效的耦合起来。当前地基可以根据实际情况来选择具体的地基模型，并建立地基刚度矩阵。 　　2 高层建筑基础选型工作 　　2.1 高层建筑基础选型的影响因素 　　在进行高层建筑基础选型过程中，其影响主要来自于高层建筑上部结构、地质条件、周围环境及高基础桩种类等几个方面。对于高层建筑基础结构来讲，上部结构直接影响到高层建筑基础的类型、深度和浮力等参数，不同的上部结构会对高层建筑基础荷载的大小和分布带来不同的影响，在具体设计时需要设计人员要给予充分的重视。而且在具体设计过程中，当高层建筑上部结构及地下室种类和形状不同时，其所产生的沉降幅度和变形幅度也会存在差异，进而对高层建筑的基础选型带来较大的影响。对于地质条件对高层建筑基础选型所带来的影响，可以从两方面入手分析。其一，考虑来自于地基持力层所带来的影响，由于持力层需要承担高层建筑的基础荷载，因此在高层建筑基础选型时需要以持力层承载能力大小和压缩变化幅度为依