【摘要】高層建筑是當前我國建筑業(yè)發(fā)展和社會進步的重要標志,而在高層建筑設(shè)計過程當中,地基處理和基礎(chǔ)設(shè)計是重要的環(huán)節(jié),其不僅和建筑結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量息息相關(guān),也很大程度上影響了項目的經(jīng)濟成本。論文主要闡述了高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計的相關(guān)要領(lǐng),同時結(jié)合當前我國高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀介紹了相應(yīng)的地基處理方法。
【關(guān)鍵詞】高層建筑;基礎(chǔ)設(shè)計;地基處理
鑒于地基基礎(chǔ)對建筑安全的重要性,對其進行分析論證,有重要的現(xiàn)實意義。
1.高層建筑地基基礎(chǔ)的重要性
1.1安全性
基礎(chǔ)是上部建筑與大地聯(lián)系的橋梁,其將上部結(jié)構(gòu)所有的作用傳遞到地基上,地基通過自身變形最終將應(yīng)力吸收,完成一次完整的力的傳遞過程。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都將產(chǎn)生嚴重的后果。上海閔行區(qū)13層樓房整體倒塌事件,就是一個典型的例子??箓?cè)力較差的phc管樁,不能承受堆土和深挖地下室?guī)淼妮^大測土壓力,導(dǎo)致樁基礎(chǔ)剪切破壞,建筑整體倒塌。
1.2正常使用性
地基基礎(chǔ)設(shè)計不當會產(chǎn)生較大的變形,導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)開裂漏水。而高層結(jié)構(gòu)不均勻沉降也會導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)局部產(chǎn)生下拉應(yīng)力,導(dǎo)致墻體開裂,影響正常使用。
1.3經(jīng)濟性
在高層建筑甚至超高層建筑越來越普及的今天,地基基礎(chǔ)部分所占投資比重越來越大,達到30%~40%。部分基礎(chǔ)埋深較大、地基處理較多的項目,甚至占到50%以上。因此,優(yōu)化地基基礎(chǔ)設(shè)計,對節(jié)約材料成本,意義巨大。
1.4工期
據(jù)統(tǒng)計,高層建筑地下結(jié)構(gòu)占用項目工期40%以上,合理設(shè)計地基基礎(chǔ),可大幅縮短工期。如采用地基處理的筏板基礎(chǔ),較樁基礎(chǔ)可省去試樁、打樁、檢測等一系列環(huán)節(jié),節(jié)省工期;如經(jīng)逆作法設(shè)計施工的項目,可地上地下同時施工,縮短工期,等等。
2.高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計的要點分析
2.1 高層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計的要點
常見的高層結(jié)構(gòu)形式有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)等。
一般來說,高層框架結(jié)構(gòu)不會有較大的高寬比,其仍可歸為柔性結(jié)構(gòu)。選用較小剛度的基礎(chǔ),不會在主體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大次內(nèi)力,也可取得明顯的經(jīng)濟效益。但當?shù)鼗翞楦邏嚎s性土時,基礎(chǔ)應(yīng)有一定的剛度。
而剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑,一般認為是接近絕對剛性的,其基礎(chǔ)應(yīng)有足夠的剛度,以減少不均勻沉降,減少次內(nèi)力。
2.2 箱(筏)基礎(chǔ)設(shè)計的要點
關(guān)于高層建筑箱(筏)的基礎(chǔ)設(shè)計,應(yīng)當考慮到上部結(jié)構(gòu)的影響,其能使得箱(筏)基的整體彎曲應(yīng)力降低。研究表明,增大上部結(jié)構(gòu)的剛度,將顯著減少基礎(chǔ)的撓曲和內(nèi)力,因此,不考慮上部剛度設(shè)計的基礎(chǔ),偏于不經(jīng)濟。其次,由于存在著共同作用,所以上部結(jié)構(gòu)下面的幾層邊柱(墻)出現(xiàn)較大內(nèi)力,一般來說,在采用常規(guī)方法進行解決的同時,還需要注意邊柱或者是邊墻內(nèi)力的提高。
2.3 樁箱(筏)基礎(chǔ)設(shè)計的要點
現(xiàn)在較多項目為減少絕對沉降,采用滿堂布樁的方式,但其也會產(chǎn)生較大的沉降差,這在框架-核心筒結(jié)構(gòu)中更為明顯,為了能夠有效調(diào)整樁基的豎向支承剛度,可以采用變剛度布樁的方式來解決,這種方式能夠有效調(diào)整樁頂反力分布,減少不均勻沉降。值得一提的是,如果考慮利用樁間土來分擔上部荷載,使得箱(筏)底樁間土的承載力能夠得到最大程度上的發(fā)揮,也可以增加基礎(chǔ)中部樁的間距。除此之外,如果上部結(jié)構(gòu)是剪力墻,并且想要減小底板的厚度,那么建議采用沿剪力墻軸線布樁的方式。
3.高層建筑地基處理技術(shù)分析
3.1 注漿加固法
所謂注漿加固法,主要借助的是壓送設(shè)備的力量,進而使得相應(yīng)的材料注入到被加固的地層當中,這里所涉及到的材料主要包含兩大類,一類是充填材料,另一類是膠結(jié)性能的材料。采用這種方式進行注入有著較為明顯的優(yōu)勢,其能夠使得土顆粒充入到土層的界面或者是巖層的縫隙內(nèi),使得漿液材料不斷擴散,增加地層的厚度。當然,這也能夠有效降低地層的滲透性,防止地層出現(xiàn)變形的情況。按照注漿作用來進行劃分,存在著滲透注漿、壓密注漿和劈裂注漿三種方式。但是從實際操作層面上來講,注漿體往往通過多種運動的方式進入到土地當中來,而按照注漿工藝和注漿加固法又可以將注漿分為多種類型。在高層建筑地基加固的過程當中,最為常見的兩種方式是花管注漿和埋管注漿,這兩種方法比較便捷有效,并且和我國當前高層建筑的建設(shè)需要相吻合。
3.2 CFG樁復(fù)合地基
CFG樁技術(shù)是一項關(guān)于水泥粉煤灰碎石樁地基處理的技術(shù),這一項技術(shù)建立在碎石樁基礎(chǔ)之上,借助于原有材料的作用,加入一些砂、粉煤灰和少量的水泥,然后加水攪拌,通過這種方式所形成的樁具有較強的粘和性,這是當前使用最多的一種方式。并且這種方式適用的范圍很廣,無論是多層建筑、高層建筑,也無論是民用建筑還是工業(yè)廠房,都可以采用這種方法。關(guān)于CFG樁技術(shù),其運作的主要原理就是關(guān)于樁的置換作用和擠密作用,所以,這項技術(shù)的使用還能帶來一定的預(yù)震效應(yīng)。
3.3 高壓旋噴法
高壓旋噴法所使用的設(shè)備是鉆機、高壓設(shè)備和鉆桿,首先,需要利用鉆機將帶有噴嘴的注漿管鉆到土層的相應(yīng)位置,然后借助于高壓設(shè)備,使得漿液能夠在高壓流的作用之下從噴嘴當中噴出來,高壓流會直接沖擊并破壞土地。與此同時,將鉆桿旋轉(zhuǎn)到一定的高度,然后逐漸向上提升,這樣一來,能夠使得漿液和土粒攪拌在一起。在漿液逐漸凝固了之后,漿液和土粒就會徹底融合在一起,共同形成一個固體,這個固體的主要作用是加固地基,當然也能夠有效提高地基的抗剪強度。另外,關(guān)于高壓噴射注漿法,所涉及到的基本工藝有很多,但是從當前高層建筑項目的實際應(yīng)用情況來看,最為常見的是利用單管法來對于地基進行加固。
4.結(jié)語
高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計與建筑物的安全性息息相關(guān),設(shè)計人員應(yīng)當予以高度的重視。在進行基礎(chǔ)設(shè)計的過程中,應(yīng)當綜合考慮多種影響因素,結(jié)合建筑物的特點和實際狀況,選擇科學合理并且行之有效的基礎(chǔ)類型,最大程度上保證基礎(chǔ)設(shè)計的合理性。
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