【摘要】樁筏基礎(chǔ)在高層建筑中因其承載力強、基礎(chǔ)剛度大、調(diào)節(jié)性能好、沉降控制能力強等特點而被廣泛應(yīng)用，樁筏同時還具有一定的抗震抗災能力，當?shù)卣鸢l(fā)生時具有抗顛覆能力，因為種種優(yōu)點，樁筏基礎(chǔ)已成為高層建筑中不可缺少的一個重要部分。關(guān)于軟土地基的高層建筑應(yīng)該以樁筏基礎(chǔ)為主，提高建筑物的承載能力以及控制系統(tǒng)。本文從高層建筑樁筏基礎(chǔ)承載能力方面入手，探究樁筏基礎(chǔ)的沉降控制設(shè)計機制。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；樁筏基礎(chǔ)；沉降機制

前言：近幾年高層建筑在世界范圍內(nèi)受到追捧，除了高層建筑能成為當?shù)氐貥诵越ㄖ哪康闹?，各國大都市都面臨著城市人口過快膨脹、住房面積不斷縮小等問題，污染嚴重、交通堵塞。高層建筑在一定的單位面積內(nèi)能向上延伸更廣闊的空間。這樣可以一定程度上緩解大都市人口飽和的壓力。高層建筑是社會生產(chǎn)力以及科學技術(shù)進步的一個標志，也讓建筑業(yè)的發(fā)展邁上了一個新的臺階。讓人類在地球上的生存空間不斷的向上延伸。但是，高層建筑因為高度高，所以地基的設(shè)計非常的重要，地基沉降小、防災抗震、提供超強的承載力，否則高層建筑一旦發(fā)生事故，將是災難性的。這時采用樁筏基礎(chǔ)，保證高層建筑有效的承載能力。樁筏因為各種優(yōu)點已經(jīng)成為了高層建筑的主要基礎(chǔ)形式之一。

一·高層建筑樁筏基礎(chǔ)的承載機理

樁筏基礎(chǔ)作為高層建筑地基設(shè)計的重要部分，必然有著樁筏基礎(chǔ)的復雜性等特性，樁筏不是單樁以及其他部分的簡單組合。樁筏是一個高層建筑與地基土層相結(jié)合的復雜結(jié)構(gòu)，人們通常從力學角度出發(fā)來考慮高層建筑樁筏基礎(chǔ)的承載機理樁筏只有基礎(chǔ)承載的簡單作用，不能越俎代庖的進行分擔壓力的承載，而筏板的厚度卻和整體的耐壓性成正比關(guān)系，通過厚度的直觀觀察就可以發(fā)現(xiàn)承載壓力的能力，在施工方面非常的直觀，因此被廣泛應(yīng)用到高層建筑的建設(shè)中。這樣不僅使得樁筏在客觀上成為了地基設(shè)計中的主要部分，在荷載的范圍內(nèi)可以承受絕大部分壓力，同時，地基施工結(jié)束以后，上部建筑的施工是一層層進行的，所以對于上層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)也不是一次性澆筑成型的?；炷猎谑┕み^程中本身有一個凝結(jié)，加固的過程。這時候，樁筏基礎(chǔ)上承載力逐步呈上升的趨勢。如何形成樁伐的剛性結(jié)構(gòu)，將過程簡化為以下三個部分。

第一部分，第一部分即為線性階段。單樁承載力小于單樁極限承載力時，每個立柱的平均承載力度相對較低。隨著時間的增長越來越少。樁體本身的彈性遠遠大于地基土層上的荷載量。并且關(guān)于摩擦力以及承載力的作用，都需要較小的摩擦力進行荷載量的承載極限值。所以當?shù)鼗l(fā)生變形時，荷載的壓力全部由樁筏的柱體量承擔。第二部分，第二部分可以稱為臨界值階段當數(shù)值超過限定范圍時，總的荷載量不斷的增加，讓各樁的承載力都達到極限值，樁體已經(jīng)達到承載力的上限。

第三部分，可以叫做非線性階段，在這個已經(jīng)沖過限定范圍值的階段，整個數(shù)值已經(jīng)超過了限定值。在下潛的同時應(yīng)該保留一定的壓縮空間。

二·樁筏基礎(chǔ)的沉降計算方式

高層建筑對于樁筏基礎(chǔ)的控制非常嚴格。在沉降的距離之間確定好沉降的數(shù)值。目前有關(guān)于樁筏基礎(chǔ)的計算方式要優(yōu)先考慮沉降的有關(guān)要求。計算方式包括：簡易法、經(jīng)驗理論法、經(jīng)驗法。

1·有限單元法

對于高層建筑的基礎(chǔ)測量值應(yīng)該在地基位置確定的基礎(chǔ)上進行合理的設(shè)置，包括基礎(chǔ)的格式。其他結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的部分和傳統(tǒng)的相比并沒有特別之處。但是因為高層建筑的高度問題，各個分散的部分構(gòu)成造成了各個單元的形狀初始數(shù)據(jù)都不同。特別是在一些結(jié)構(gòu)比較復雜的地方，關(guān)于樁筏的尺寸以及力學的特征都有著非常嚴格的要求。所以如何能更好的利用各部分結(jié)構(gòu)的特點對工程的工序進行簡化，是高層建筑樁筏基礎(chǔ)的關(guān)鍵。因此，上述的位移位置應(yīng)該滿足荷載的基準關(guān)系以及簡單的有效疊加。

2·簡單理論法

有效的理論基礎(chǔ)是支撐高層建筑樁筏基礎(chǔ)的關(guān)鍵。樁柱和樁土之間存在著千絲萬縷的關(guān)系，整合后的樁筏就如同復合式地基，這樣更符合搞成建筑的基本結(jié)構(gòu)。計算一定范圍內(nèi)的樁徑，樁的平面結(jié)構(gòu)圖，對基準沉降的影響非常大。但是對于實際操作中的最終沉降距離還需要依賴于多年的工作實踐經(jīng)驗。

3·經(jīng)驗理論法

關(guān)于建筑物的總荷載量以及筏底的基礎(chǔ)土木結(jié)構(gòu)，可以將樁筏的結(jié)構(gòu)視為一個剛性體。剛性群體結(jié)構(gòu)以及計算公式是由Poulos， H.G.和 Davis， E.H.公式確定的，樁筏的沉降距離和整體的沉降距離相同。建筑物在接近工程完成的時候，沉降距離將進一步下陷，這時候就需要根據(jù)經(jīng)驗修正之前的距離誤差，這不是僅靠理論知識能完全計算出來的，所以需要根據(jù)多年的高層建筑樁筏設(shè)計經(jīng)驗，來布置前期的地基沉降方式。

三·沉降控制設(shè)計

沉降控制的設(shè)計方式應(yīng)該充分考慮到地基土在施工過程中的承載極限值，應(yīng)該采取最大間距的樁柱布置原則。當單樁的工作狀態(tài)呈非線性分布時，需要按照樁筏基礎(chǔ)機構(gòu)進行整體平均到沉降量來得出樁柱置于樁筏之內(nèi)的設(shè)計方法，它是通過地基與上部結(jié)合的方式優(yōu)化關(guān)于樁基的承載力度。通常沉降的控制力度是非常重要的，常規(guī)的設(shè)計方式英愛占到樁柱數(shù)目的40%左右。這種方式表明，可以在費用最低的情況下達到最好的承載力效果。

1·筏板以下地基土和樁分擔外荷載的基礎(chǔ)

如果荷載的長期效應(yīng)組合值，通過Q大于各單樁的極限值，單樁的極限承載力之和為承載值的范圍，筏板底部的地基的承載量為Qs=Q-Qr，設(shè)樁數(shù)為n，定義筏板的分擔率為N，并且N=Qs/Qr.

2·沉降控制樁柱的基礎(chǔ)沉降方式

在現(xiàn)代社會可以通過商業(yè)化的計算軟件進行沉降計算。例如北京清華同方生產(chǎn)的沉降計算系統(tǒng)。對于沉降計算方法的規(guī)定，可以采用土體正分層法的非線性，計算樁筏的基礎(chǔ)沉降值，該方法不光要考慮關(guān)于土層的土質(zhì)因素，還要考慮到水平向心力對于整個高層建筑樁筏的沉降控制的影響。這樣除了可以對沉降設(shè)計進行測量，還兼顧了樁長、樁徑、樁距離等設(shè)計控制因素。

3·沉降控制樁筏關(guān)于基礎(chǔ)樁數(shù)的確定

沉降控制的樁筏基礎(chǔ)數(shù)量應(yīng)該是根據(jù)基礎(chǔ)的沉降計算方式進行的。計算出不同的樁筏基礎(chǔ)數(shù)量，求得單樁的數(shù)量和沉降數(shù)量關(guān)系。根據(jù)建筑物設(shè)計的要求，確定各個單位樁柱的數(shù)目。簡化計算的操作流程，并且根據(jù)線性的變化規(guī)律，求得近似的數(shù)值以及沉降關(guān)系數(shù)。樁數(shù)值固定以后，可以計算出三種不同的數(shù)值。并且按照線性的變化規(guī)律來確定建筑物限定的沉降限定值。樁筏的基礎(chǔ)沉降量設(shè)為S，只有當S≤Sa，總體的安全數(shù)值大于2才能允許沉降的雙重控制量。因為定義數(shù)U=fA/S，U為材料本身的承載力限度值。A為承載截面的面積。F為豎直結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)?；A(chǔ)設(shè)計的數(shù)字應(yīng)該覆蓋基礎(chǔ)的土壤數(shù)量。

結(jié)束語

高層建筑建設(shè)的快速發(fā)展，已經(jīng)得到了社會的廣泛認同。為了更精確的確定樁筏的限定值，通過理論計算以及經(jīng)驗判斷來確定地基的數(shù)量，在各個單樁的沉降限定值及沉降控制設(shè)計方面要遵循力學以及土木工程學的基本原理，確保荷載數(shù)量的精確，力求設(shè)計方案的完善。

參考文獻

[1]尚守平等： 樁箱（ 筏 ）形基礎(chǔ)與地基土共同作用分析.土木工程學報，2000

[2]劉利民等：樁基工程的理論進展與工程實踐.中國建材工業(yè)出版社2002

[3]龔曉南，陳明中。樁筏基礎(chǔ)設(shè)計方案優(yōu)化若干問題。2001