閆麗娜

摘 要：房屋建筑過程中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有相當(dāng)重要的地位，由于房屋建筑上部荷載很大，基礎(chǔ)埋置較深，材料用量多，施工周期長(zhǎng)，基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)房屋建筑的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有很大的影響。無論從城市整體的現(xiàn)代化規(guī)劃還是從人們的空間需求，多層建筑都滿足了視覺景觀上的宏偉，也提高了有限地面面積的空間利用率，多層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是決定高層建筑安全性與穩(wěn)定性的關(guān)鍵，也是高層建筑結(jié)構(gòu)得以保證的根本。

關(guān)鍵詞：多層建筑；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；方案優(yōu)化

1 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和基本要求

1.1 主要依據(jù)

多層建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)受很多因素的影響，地面土質(zhì)結(jié)構(gòu)和地下的巖土成分等是外部的基本條件；建筑本身的層高、地下室層數(shù)和建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的壓迫程度是建筑自身對(duì)地基基礎(chǔ)的限制條件；此外，相關(guān)的抗震要求等對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。依據(jù)以上的各種因素，再結(jié)合工程設(shè)計(jì)的造價(jià)總體規(guī)劃，對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行全面的科學(xué)評(píng)估，從而得出地基設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。

1.2 基本要求

與普通的多層建筑設(shè)計(jì)相比，由于影響多層建筑地基基礎(chǔ)因素較多，所以設(shè)計(jì)過程中需要考慮的設(shè)計(jì)要求也相對(duì)復(fù)雜。地基的牢固性、建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與抗震性、地基豎向的承載力與橫向的抗滑移、地基的沉降指數(shù)、地基土層的抗壓能力和地基壓力變形范圍等，都是對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本要求。因此，在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，不僅要考慮建筑外觀設(shè)計(jì)概念上的要求，更重要的是地面條件和建筑本身結(jié)構(gòu)對(duì)多層建筑提出的具體客觀要求。隨著現(xiàn)代模擬技術(shù)與勘測(cè)技術(shù)的不斷成熟，為多層建筑設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)方案反復(fù)模擬、修改的便利條件和可靠的數(shù)據(jù)，以滿足多層建筑最基本的安全性要求。房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法采用概率極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)理論。房屋上部結(jié)構(gòu)是在滿足結(jié)構(gòu)自身重力恒載、人、家具、設(shè)備等荷載的豎向靜力作用和風(fēng)壓力、地震力的水平荷載的動(dòng)力作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)有的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性問題。

2 多層建筑地基基礎(chǔ)計(jì)算的模型

影響高層建筑地基基礎(chǔ)計(jì)算的因素很多、很復(fù)雜。它涉及到土性參數(shù)等基本計(jì)算參數(shù)的采用，尤其在我國(guó)軟土、濕陷性黃土、液化土分布地區(qū)較廣，地震烈度較高的環(huán)境下，由于規(guī)范的不盡完善、計(jì)算方法的差異、結(jié)構(gòu)工程師水平的參差不齊，使得的離層地基基礎(chǔ)的計(jì)算質(zhì)量受到很大的影響。

2.1 地基模型

基礎(chǔ)底面的應(yīng)力是基礎(chǔ)與基底土層間的接觸應(yīng)力，其計(jì)算的精確與否，涉及地基承載力的驗(yàn)算、變形驗(yàn)算及基礎(chǔ)內(nèi)力的計(jì)算等，是地基基礎(chǔ)計(jì)算中的首要問題。對(duì)于剛性基礎(chǔ)、擴(kuò)展基礎(chǔ)（柱下RC基礎(chǔ)和墻下RC條形基礎(chǔ)），在比較均勻的地基上，上部結(jié)構(gòu)剛度較好，荷載分布較均勻，且柱下條基的高度大于1/6柱距時(shí)，或在計(jì)算筏板基礎(chǔ)的局部彎曲時(shí)，對(duì)于壓縮模量小于或等于4Mpa的地基等四種基礎(chǔ)的基底反力可按直線分布考慮，如不符合上述條件，柱下條基和筏基應(yīng)按彈性地基梁或彈性地基梁板計(jì)算，此時(shí)應(yīng)選用合適的地基模型。

應(yīng)用得最為廣泛的地基模型是文克爾模型，該模型假定基底反力與變形成線性關(guān)系，K為比例常數(shù)，即基床系數(shù)。該模型完全不考慮實(shí)際存在著的地基土的應(yīng)力—應(yīng)變的擴(kuò)散能力，但對(duì)于淤泥、軟粘±或基底下士的塑性區(qū)很大時(shí)或當(dāng)?shù)鼗康暮穸炔怀^梁或板的短邊寬度之半的薄壓縮層時(shí)以及水位較高、水浮力較大的筏基等比較適用，并且由于計(jì)算較為簡(jiǎn)便。

2.2 結(jié)構(gòu)模型

整體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型高層建筑的上部結(jié)構(gòu)、地下室、基礎(chǔ)與地基土構(gòu)成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系。整體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型最完整、最符合實(shí)際的模型應(yīng)該是上部結(jié)構(gòu)、地下室、基礎(chǔ)和地基土共同作用的模型，這在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算、基底反力計(jì)算、變形計(jì)算和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算中，都是較為精確的計(jì)算?？紤]上部結(jié)構(gòu)、地下室、樁筏基礎(chǔ)與地基的共同作用。

基礎(chǔ)與地基共同作用的模型。由上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算給出基礎(chǔ)頂面作用效應(yīng)組合值（M、V、N）。建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94—94附錄B中考慮承臺(tái)（包括地下墻體）、基樁協(xié)同工作和土的彈性抗力作用計(jì)算受水平荷載的樁基就是這種模型。

3 多層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選

3.1 沉降縫的設(shè)置

沉降縫是為防止建筑物各部分由于地基不均勻沉降引起房屋破壞所設(shè)置的垂直縫稱為沉降縫。當(dāng)建筑物建造在不同土質(zhì)的地基上，或建筑物相鄰部分的高度、荷載和結(jié)構(gòu)形式差別較大時(shí)，為了防止建筑物出現(xiàn)不均勻沉降引起錯(cuò)動(dòng)或開裂，通常在差異處設(shè)施垂直縫隙，將建筑物分割成若干個(gè)獨(dú)立單元。但多層建筑的工程實(shí)踐效果表明，多層建筑基礎(chǔ)卻不適合設(shè)置沉降縫。沉降縫的設(shè)置將對(duì)地下室在土層中的嵌固作用產(chǎn)生一定的影響，再加上多層建筑本身對(duì)地下室的結(jié)構(gòu)壓力，會(huì)使建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，并造成額外的壓力負(fù)擔(dān)，不利于高層建筑的穩(wěn)定性。

3.2 多層建筑地下空間的利用

多層建筑一般需要相應(yīng)的地下深埋基礎(chǔ)，經(jīng)過精確的地質(zhì)勘測(cè)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算后，才能確定地下深埋的程度。對(duì)地下空間的利用，可以提高基礎(chǔ)工程的利用率和提高建筑整體的收益效果和使用功能。城市的現(xiàn)代化加速了私家車的購(gòu)買力增長(zhǎng)，地面空間已經(jīng)越不能夠解決車輛的停放需求，地下停車場(chǎng)的開發(fā)和使用，不但解決了城市建設(shè)問題也提高了多層建筑地下空間的利用率。此外根據(jù)地下土質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，還可以將地下空間用來安置人防設(shè)施和建筑內(nèi)部的機(jī)房等。對(duì)地下空間的合理利用是多層建筑價(jià)值增值的有效手段之一。

3.3 多層建筑基礎(chǔ)方案的優(yōu)化選擇

考慮到城市所在地區(qū)的地質(zhì)狀況的不同，各城市多層建筑的地基承載力也存在著差異，因此基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方案也不盡相同。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方式如何選擇，就需要根據(jù)實(shí)地的需要來決定，例如上海、天津等地質(zhì)條件較差的地區(qū)高層建筑多采用造價(jià)高昂的樁筏，而北京、廣州等地質(zhì)條件稍好的地區(qū)多層建筑多選用相對(duì)經(jīng)濟(jì)些的筏基。當(dāng)然，在地基條件較好的山區(qū)如重慶，甚至多層建筑可以采用經(jīng)濟(jì)的獨(dú)立基礎(chǔ)?？梢?，地質(zhì)條件很大程度上決定了建筑基礎(chǔ)的方案?，F(xiàn)代的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以提供多層建筑多個(gè)設(shè)計(jì)方案的模擬結(jié)果，從而使設(shè)計(jì)師可以從中選擇最優(yōu)方案?；A(chǔ)方案的優(yōu)選，無論是經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益都是相當(dāng)顯著的。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求我國(guó)的多層建筑雖然相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，但已經(jīng)取得了很大的成就，如北京、上海、深圳等城市的多層建筑可以說代表了中國(guó)高層建筑的發(fā)展史，多層建筑設(shè)計(jì)與城市空間的融合也正不斷的完善發(fā)展。