王磊 王曉婷

同圓設計集團有限公司 山東濟南 250101

1 高層住宅建筑結構設計特點

在高層住宅建筑中，主要采用的結構形式有框架結構、剪力墻結構和框剪結構。其中，框架結構由桿件剛性連接構成，空間布置靈活多變。但梁柱截面較小，使得結構抗側移剛度較弱，框架結構一般只適用于不超過20層的建筑中。剪力墻結構則是首選結構形式，利用鋼筋混凝土墻體承受水平力、豎向力，利用剪力墻對墻體和樓板進行較好連接[1]。該種結構剛度較大，具有較強抗震能力。框剪結構是利用大剪力墻對部分框架結構進行替代，利用樓板和連梁構成結構體系，使結構整體剛度得到提升，受水平荷載作用可以產生較高承載力。實際在高層住宅建筑結構設計中，需要考慮結構延性，確保結構進入塑性階段依然維持較強變形能力，以免建筑發(fā)生坍塌。結構側移需要控制在一定限值范圍內，避免水平荷載作用下結構發(fā)生過大側移變形。由于豎向荷載基本為確定數(shù)值，風荷載、地震作用等將有所變化，水平荷載變化幅度較大，設計時應確保引發(fā)的軸力、彎矩能夠與建筑高度成正比，以免結構受到過大影響。而在豎向荷載過大時，結構柱將發(fā)生較大軸向變形，導致連續(xù)梁中間支座位置負彎矩變小，跨中正彎矩與端支座彎矩加大，影響結構安全性。此外，高層住宅建筑需要加強結構抗震設計，保證建筑做到小震不壞、大震不倒。

2 結構設計的影響因素

2.1 上部結構剛度的影響

如果上部結構是絕對柔性的，則不會限制基礎的變形，基礎梁的產生局部彎曲的同事也會承受較大的整體彎曲。如果上部結構是絕對剛性的，則豎向構件會在基礎變形后均勻沉降，而忽略豎向構件的抗轉動能力，則可以把豎向構件作為基礎梁的固定鉸支座，而不會導致整體彎曲，但會導致局部的彎曲。在絕對撓度和剛度的條件下，基礎梁的內力大小和分布是不同的[2]。

2.2 地基條件的影響

建筑工程中的上部結構與基礎結構之間的受力主要是由所在環(huán)境的地基基礎沉降與壓縮性能決定的。如果基礎持力層承載力大，土的壓縮性又不大，不會對結構產生太大的影響。當基礎持力層為巖石層，那么基礎結構不會出現(xiàn)整體性的彎曲，局部彎曲可以通過加強基礎剛度來調節(jié)，這樣不會導致上層結構出現(xiàn)不均勻沉降問題。但是實際工程中持力層不一定是上面所說巖石層，當土層壓縮性不同，并且分布不均勻，就會導致基礎出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。地下水位不同，而且持力層深度不一，有時候要計算抗浮穩(wěn)定性，同樣會影響基礎設計。

2.3 共同作用分析的影響

在分析地基結構的應力的時候，應該要綜合的考慮地基土、基礎結構和上部結構之間的相互作用。整個系統(tǒng)的變形和內力計算應該要以接觸點和連接點滿足的變形協(xié)調條件為一個基礎。有限差分法、有限元法和有限條法是幾種常用的相互作用分析方法，它們可以實現(xiàn)剛度矩陣的建立和實現(xiàn)形式協(xié)調條件與剛度矩陣的耦合[3]。

2.4 建筑結構設計的抗震性能的影響

隨著全球進入新一輪地震活躍群，地震對人類影響越來越大。如果建筑的抗震安全性能差，在發(fā)生地震的時候就會導致建筑物的損壞坍塌，破壞基礎設施，影響城市經濟發(fā)展水平。因此需要提高建筑工程的安全性，而建筑結構的設計中，建筑的抗震性能由多方面決定的，一般施工材料、施工技術與結構的設計對其影響較大。

3 高層建筑基礎設計的要點分析

3.1 框架結構基礎

高層建筑框架結構基礎設計過程中，要盡量保持柔性，但如果是高壓縮下的地基，那么基礎要增加一定的剛性[4]。如果是樁基的設計，則可通過變剛度布樁的方式，調整、優(yōu)化樁基，盡量減小布局均勻沉降對建筑物的影響，從而使得基礎或者承臺的內力降低，建筑質量得到提高。

3.2 墻下條形基礎

伴隨施工技術的不斷進步，施工材料逐漸以鋼筋混凝土為主，鋼筋混凝土墻下條形基礎具有較好的抗彎性和抗壓性，常應用在上部載荷大、地基承載力弱的建筑工程中。雖然抗壓性較好，但抗拉能力稍顯不足，所以總體上多是用于底層房屋建筑工程中。

3.3 樁箱基礎

樁箱基礎是指箱基礎、樁基礎聯(lián)合受力的結構，該結構適合較軟地基或沉降有特殊要求的高層建筑以及承載力大的建筑。對于樁箱基礎結構而言，重點是布樁方案的制定。不同方位，對應的地基土屬性有差別，所以，在實際設計樁箱基礎時，要選擇合適的布樁方法，消除不同方位的作用力，使得底部能夠均勻受力。如果發(fā)生不均勻受力現(xiàn)象，可在中間位置增大樁間距，以保證均衡受力。

3.4 箱、筏基礎

箱基礎、筏基礎一般應用在較高地基基礎承載力或者地基承載力不均勻的建筑中，有時具備地下室的高層建筑也應用筏基礎[5]。而設計箱基礎、筏基礎的重難點是如何降低基礎整體彎曲應力。在實際的設計中，可通過共同作用方法進行分析設計，使得地基、基礎和上部結構之間保持變形協(xié)調和力的平衡。

4 結語

為滿足人們的生活需求，逐步的加強對高層住宅建筑方面的建設，這是緩解城市人口增長壓力重要的一個手段。在高層住宅的建筑里，基礎結構的設計水平是項目順利進行的主要前提，上層建筑的穩(wěn)定性是發(fā)揮出其重要作用的一個關鍵，我們要做好各個結構部分的設計，保證其結構性能達到使用的需要。