高層建筑結構設計中的基礎設計
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摘要：本文通過對高層建筑結構的分析，進行對于高層建筑在基礎設計中應該需要注意的各方面問題，能夠和同仁一起進行探討，以不斷發展提高在高層建筑設計上的質量，做到共同進步的趨勢。
關鍵詞：高層建筑結構設計；基礎設計；理念
高層建筑的主要特點就是層數很多，在高度上也是十分的長，體積大。因為建筑物非常高大，在豎向的荷載力又大又集中，并且荷載力和地震的荷載成倍的增長的，所以，要求施工人員在地基上要進行更高的承載力，同時在控制范圍內的傾斜度和沉降上，保證建筑物的穩定性。這對與基礎建筑設計與施工上有了更高的要求。在高層建筑的基礎工程經濟成本上與施工的工期，在建筑的總比例上占有一定的比例。基礎的工程建筑設計在施工上對于建筑本身以及周邊的環境起著重要的作用。
高層建筑在結構上是有一定的剛度的。它與基地以及基礎框架結構構成了一個共同體系。但是在很長時間中，因為人們在對于高層建筑上的認識有一定的局限性，對于在計算上的缺乏，在設計中很多時候會在建筑部分上的一些聯系人為的切割，在對基礎結構上進行研究考慮，要在基礎結構上中的上部結構進行研究，在上部結構的承載能力上進行內力的計算。
1.1上部結構的剛度對基礎受力狀況的影響
如果上部的結構是具有絕對的剛性，地基在遭遇變形時，各個構建就會下沉。如果在豎向的構件端部上的轉動能力忽略的話，就會使豎向構件基礎梁像倒置的連續梁一樣。在整體上不會產生彎曲，但是在荷載力上是以基地的分布的反力為形式的，發生的局部彎曲。如果上部結構是柔性的材質，對于基礎的變形上是沒有任何約束作用的，所以在基礎梁即將纏上局部的彎曲的話，還要受到整體建筑的彎曲。所有，在這兩種情況下，基礎梁的內力分布在形式上和大小上都會產生很大的差異。在實際的結構中會經常的出現這些情況，對于整體性的考慮是非常困難的，只能依靠電腦的分析計算，在地基基礎上以及荷載條件沒有變化的情況下進行分析研究，對于上部建筑結構的剛度增加，減少基礎上的內力。上部結構是要對內力基礎進行減少，要注意上部結構也不是無限的應用。
1.2地基條件對基礎受力狀況的影響
基礎的受力情況是取決于地基土上的壓縮性和分布的均勻性上的。在低級本不能夠被壓縮時，基礎結構也不會產生整體的彎曲，局部的彎曲狀況也很小。實踐中施工人員最常見的就是地基是有一定的壓縮性能的，并且分布的不均勻，這樣基礎彎曲分布是完全不同的。基礎地基經常會顯示出一些摩擦的特征。因為地基土的強度是有限制的，所以在形成摩擦力上也是會有一定的限度的，不能超過土地的抗堿強度。外荷載力的分布上與性質基礎是相對柔軟的，在土地的蠕變上等還會設計到時間的變化效應，這些都會影響界面的條件。因此，應從完全光滑一直到完全粘著這兩種極端情況之間來慎重估計界面摩擦的影響。
2高層建筑設計的原則
2.1高層建筑在基礎結構的設計上要能夠選擇合適的方案
對于基礎設計，要能夠按照施工工程的地質條件去設計。對于在施工條件以及周圍建筑物的影響下等各種方面的原因因素去進行綜合性的分析與總結，在上部結構類型上能夠與荷載進行一定比例的分布，去選擇合理又經濟的方案。在設計的過程中，能夠讓地基的能量發揮到最大限度，也要在特殊情況下對地基的變形進行一定的計算。在設計中，能夠有一份詳細的地址勘測報告，對于周圍建筑的資料，以及在現場考察的情況上去看。在普遍情況下，不同類型的基礎是不能夠在同意張洪結構單元上使用的。
2.2高層建筑的基礎結構設計要選擇合適的結構上的方案
在設計中，一定要選擇一個經濟成本合理的結構方案，同時也是選擇一個能夠實施的結構方案。在結構方案上來說，能夠在體系中做到簡捷、明確受力。在不同的體系結構中，是不能夠混合使用同一個結構單元的。尤其是對于地震區，更應該嚴格要求豎向的規則受力的平均設計，所以，在對工程施工上的設計要求下，在地理環境和施工的各方面條件下進行綜合的分析與研究，能夠與建筑、水電暖等專業的形式就行充分的商討，這樣在基礎上就能夠進行更好的結構航的選擇了。能夠使架構的方案更加明確，利用多余的空閑時間，可以對多個方面的方案進行對比，從而選擇最優秀的結構類型模式。
2.3高層建筑基礎結構設計中需要采取的構造措施
結構的設計是能夠對構件上的延展性進行一定的注重，在結構設計上的弱項部分都能夠加強，在溫度力影響下要進行一定程度的考慮，對鋼筋錨的長度上也要注意。
3高層建筑基礎結構設計上的特點
高層建筑中的基本部分以及底層或由多層基礎建筑的設計，它的專業性能更高。在一些建筑結構上的布置，樓層上的數目上、施工技術的要求上等都會受到因為選擇的不同結構體系而受到一定的影響。（1）水平荷載將成為高層建筑基礎結構的決定因素。在高層建筑的豎向構件中，水平載荷對于結構上引起的軸力和建筑的高度的二次方成正比的。在高層建筑的樓面使用上，荷載是和建筑的本身重量在豎向的結構中的數值是成一次方的正比。高層建筑的基礎結構上對于豎向的荷載力大體意義上是一個定值，這是對于某一個特定高度的建筑物來說的。高層建筑上的基礎水平荷載是個不定值，這個不定值是隨著結構的動力特性進行的不同幅度上的一些變化的。（2）高層建筑基礎結構的重要設計指標是結構延性。而高層建筑與低層建筑相比較，其在地震作用下的變形會更大一些。為了使高層建筑避免倒塌，它應具有較強的變形能力。在高層建筑構造設計上，要特別地采取一定的措施，從而能夠保證其結構，并使它具有足夠的延性。（3）對高層建筑結構的軸向形變，不容忽視。通常情況下，對低層建筑結構的分析，只是考慮彎矩項，其原因是軸力項影響太小。對于剪切項來說，一般情況下都是不考慮的。而對于高層建筑結構的情況就不同了。它的層數多以及高度大，導致軸力值變得很大。另外，它沿高度積累的軸向變形非常地明顯；這樣地軸向變形將給高層建筑結構分布與內力數值造成很大地變化。在高層建筑結構分析中，要對軸向變形的影響應當進行考慮。但是，在結構完成之后，結構所受的豎向荷載并不是一次施加的。在施工過程中，絕大部分的結構自重都是由占豎向荷載逐層施加的，而軸向壓縮變形已在施工過程中分階段的完成。因此，在施工過程中，對軸向變形的分層施加豎向荷載這一因素的考慮，不能按一次簡單的加載考慮，不然就會使一些不合理的計算結果的出現。（4）側移成為高層建筑基礎結構的控制指標。高度的增加，使建筑結構的側移迅速地增大起來。導致高層建筑基礎結構的偏心加劇，其原因是側向位移增大而產生的；造成房屋側塌，是由于產生的附加內力值超過了一定地數值。所以，高層建筑結構設計中最主要的因素是結構側移。
4總結
綜上所述，在高層建筑上，地基是一個非常重要的部分。高層的建筑結構上的設計是一個非常復雜又漫長的過程，在結構中設計工作人員會遇到很多的問題，根據這些問題進行具體的分析研究。在設計的過程中，要嚴格的按照規范去進行實施，還要根據當今社會的發展趨勢出發，結合企業的實際情況，對建筑的結構進行合理完善的分析，比對，這樣能夠消除設計質量上所出現的問題。在高層建筑設計基礎上，要能夠有效的利用上部結構的剛度。能充分的考慮到受力方面的基礎影響，對于基礎形式上的選擇要更加的合理，要運用理論設計，最有效的減少基礎內力的基礎成本造價。
參考文獻
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作者:李京光 單位:山東魯新設計工程有限公司
