高层建筑地基方案优化设计

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了高层建筑地基方案优化设计范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：针对高层建筑地基基础方案进行分析，阐述了对地基基础进行科学设计的必要性，同时介绍了进行高层建筑地基基础方案设计过程中应当遵循的原则，内容有：合理设置沉降缝，充分利用地下空间，提升建筑稳定性，掌握结构计算形式。最后结合贵州省某高层建筑基本情况，探讨了场地地质概况和地基基础设计方案对比，管桩的使用等方面内容。

关键词：高层建筑；地基基础；沉降缝；稳定性

随着城市化进程的不断加快，城市人口不断增加，城市用地越来越紧张。近几年，我国城市建设过程中，高层建筑为越来越多，高层建筑极大的节约了用地，拓宽了人们的活动空间。在高层建筑工程施工过程中，地基基础设计十分重要，其关系到建筑的稳定性和使用寿命，因此对高层建筑地基基础优化设计进行分析，意义深远。

1地基基础设计重要性

在高层建筑施工过程中，地基基础具有重要意义，同时也是高层建筑建造过程中的基础性内容。因为在对地基基础进行具体设计过程中，关系系数的设计难度较大，地基在土地下埋设不光会受到地质环境的影响，地下水也会对其产生影响。结合相关数据进行分析，结果显示，通常情况下，在对普通地基基础进行建造过程中，造价基本上在工程造价的5~6%之间，若出现一些较为复杂的情况，则需进行较深的埋置，这时会追加造价，造价比例会上升到总造价的10%左右[1]。工程单位会使用一些特殊方式进行处理。从这一点上可以看出，对地基进行具体设计过程中，需要对不同基础方案进行对比，进行择优选择，尽可能的降低造价，最终获得较好的经济收益。

2高层建筑地基基础方案选择原则

2.1合理设置沉降缝

在对高层建筑地基进行具体设计过程中，需对多方面因素进行分析，从具体应用层面上分析，先要对沉降缝进行科学合理的设计，第一步在实施基础设计过程中，对主流应用形式进行分析，如果有沉降不合理情况，就需要以形变状态为依据，对基础底面进行适当调整，不但会因为不均匀沉降问题使其受到影响，基础设施形式或者基础设施施工水平较差，均会导致其受到一定影响。在具体设计过程中，技术人员应当应用相应的基础设计流年，按照嵌固手段对其进行具体设计。不同建筑类型之间存在着较大差异，为了实现防水目的，可以对基础结构进行适当调整，选择最为合理的方案[2]。

2.2充分利用地下空间

高层建筑在扩大空间范围过程中，也需要适当扩大地下空间，如果对空间进行具体扩大过程中，有不合理的操作，可能会对空间带来一定的影响，从而导致建筑地基无法合理使用。对相关规定进行分析发现，在对高层建筑基础进行埋设过程中，要求其达到建筑高度的5~7%。同时，还需要对结构稳定性进行充分考虑，对碱性和移动性的因素进行充分考虑，如果出现密度较大的情况，为了实现施工的基本要求，需要施工人员及时进行填土工作。明确了施工基本高度后，相关工作人员应当积极了解并确定已有的计算基础，针对结构应用的方式和类型进行明确[3]。对基层岩石尽心积极分析，找出可能会对高层建筑结构带来影响的因素。同时，技术人员应当将锚杆当成基础，适当增加现有结构基础的造价管理程序。

2.3提升建筑稳定性

站在建筑稳定性的角度进行分析，会带来极为深远的影响。高层建筑基础中，基层岩石会因为场地面积而受到影响，技术人员具体操作过程中，需对基层岩石所具备的承载力以及地压缩能力进行充分利用，对其应用能力进行合理有效的分析，最终形成成本投入的目的。同时，土层自身也会对地基带来一定影响。为了增强全体应用强度，需要在住宅区进行相应的桩基设计，此后在商业区建立起一个类似地下停车场的功能区。针对促使建筑稳定性受到影响的因素以及各方面需求进行充分合理的分析，最终挑选出科学合理的设计方案。

2.4掌握结构计算形式

针对高层建筑现有结构，所对应的计算方式也存在特殊性，为了实现数学规划理论方面的基础性要求，在实施初期设计过程中，需要对选择方面进行合理优化，结合相关技术操作手段以及管理规范，对其中的变量差异进行积极分析并优化，此外还需对基础结构构件的截面尺寸进行科学合理的优化。针对相关人工智能系统和专家系统而言，在基础设计过程中应用的十分广泛。技术人员可以对其作出适当的调整和计算[4]。在这一过程中，主要是将经济效益作为核心内容。并且对质量和稳定性进行兼顾，将这一内容作为原则，最终对设计方案进行合理优化和选择。

3案例分析

3.1工程概况

以贵州某高层建筑为例，项目为高层住宅楼，主楼部分地上32层，地下2层，长65m，宽18.8m，层高3m，结构总体高度为96.45m，室内外高差为0.45m。建筑结构的主要形式为剪力墙结构，其中的主楼四周是一层地下车库，层高为4.5m，结构形式是剪力墙结构。主楼的四周有一层地下车库，层高为4.5m，其主要结构形式为框架结构、±0.000相对与绝对标高为1008.25m，建筑的基础埋深为8.2m。建筑企业对场地抗震设防裂程度进行设置，程度为Ⅷ度，所设计的基本地震加速度值控制在0.2g，地震分组设计为第一组。

3.2场地地质概况和地基基础设计方案对比

结合对该地地质勘查报告结果，发现该地的地基土层主要是第四系全新统冲击层，对土质从上到下进行划分，分别为素填土、粉砂、粉质粘土、细砂共同构成，场地没有液化土层，存在三种类型的场地土，属于抗震一般的地段。主楼传至就出的作用效应在正常使用极限状态下作用的主要标准组合是478kPa，其基底的持力层位于③层粉质粘土，这时的地基场地承载力所具备的特征值为faK=100kPa，对其进行深度修正之后，还是无法满足设计需要，这种情况下，需要对其进行地基处理，或者使用深基础。（1）对CFG桩复合地基施工技术进行使用，在具体施工过程中，施工速度较快，工期较短，施工过程中质量控制相对容易，同时工程造价相对低廉。这种技术已经成为当地和周边地区高层建筑建设过程中应用的比较普遍的技术之一。该项目在实施CFG桩时，使用的桩径为500mm，桩距控制在1500mm，采用正三角形满堂布桩的方式进行施工，所设置的桩的长度为20m，同时对混凝土强度等级进行控制，本工程使用的是C25，桩端进入5层粗砂不小于100000mm，技术人员在桩的顶端设置了级配砂石褥垫层，这一垫层的厚度为300mm，上面设置了1400mm厚的筏板，CFG工程一共使用了574根桩。技术人员在施工现场完成了CFG桩的检测，其中的单桩承载力已经达到了1000kN，同时对复合地基承载力进行计算，得出的结果为520kPa。（2）在一些高层建筑当中，其竖向荷载较大，对桩基进行应用，能够减小地基变形情况，还能够在一定程度上提高结构整体安全方面的复合地基[5]。对本工程地基进行勘察，结合勘察结果，发现5层细砂工程具有良好的性能，厚度也相对较大，埋藏的深度较浅，和基底之间相差12m左右的距离。但是，在桩的极限端位置，所具备的阻力为2500kPa某，桩基是否和这一工程相符合，还需要作出进一步分析。

3.3管桩的使用

使用挤土夯扩混凝土大头桩，要比CFG桩造价低，大约低出5%左右。在进行试桩施工检测结果进行分析，发现这一工程当中大头桩存在一定问题，这些问题包括：①桩的端头仅进入了第④层细砂层中的1m左右的深度，地勘报告所提供的极限端阻力为1200kPa，通过这种方式能够使其被提升到7000kPa，这种情况下难以保障其安全性。②对柴油锤进行使用，对其进行施打，产生较为剧烈的震动，同时也发出较大的噪音，当穿透3层粉质粘土层时，施工相对困难，击打的次数较多，施工进度比较缓慢。对工期影响进行综合考虑，采用挤土夯扩混凝土大头桩进行施工，在本工程中并不合理。

4结束语

在高层建筑当中，地基基础设计占据着重要的地位，对地基基础进行具体施工过程中，质量的好坏对整个工程质量均产生一定影响。高层建筑层数较多，需要在地基上进行建设。这种情况下，对地基基础方案进行具体设计过程中，只有对地基基础设计方案进行不断完善和优化，才能为高层建筑接下来的施工奠定基础。

参考文献

[1]张荣才.刚性桩复合地基和桩基础设计计算理论对比[J].防灾科技学院学报，2017，19（02）：38~43.

[2]汤永净，赵锡宏.软土地基超高层建筑补偿桩筏基础案例再分析[J].岩土力学，2016，37（11）：3253~3262+3269.

[3]才向群.高层建筑地基基础方案的优选探讨[J].中国高新技术企业，2015（22）：125~126.

[4]方云飞，王媛，孙宏伟.长沙北辰项目高层建筑软岩地基工程特性分析[J].工程勘察，2015，43（07）：11~17.

[5]崔世敏.宁夏亘元万豪大厦超限高层基础优化设计论述[J].建筑结构，2013，43（22）：68~72.

作者:林如锴 单位:贵州省建筑设计研究院有限责任公司