朱平

（中通服咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司）

1 引言

關(guān)于高層建筑的設(shè)計(jì)，考慮的要點(diǎn)一定是安全和實(shí)用，其次就是建設(shè)成本，建筑造價(jià)決定了設(shè)計(jì)的規(guī)模和功能，在合理的造價(jià)范圍內(nèi)確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案?？紤]到待建地區(qū)的實(shí)際情況，選擇不同的設(shè)計(jì)方案，并且根據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容對整體的項(xiàng)目建設(shè)周期和成本投入進(jìn)行估算，對比選擇出最為安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案形成圖紙。在整個(gè)高層建筑的建設(shè)過程中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)始終是決定了建設(shè)工程質(zhì)量和安全的最大因素。只有選擇合適的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)才能減少結(jié)構(gòu)不均勻沉降、地面塌陷等情況。

2 高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式

高層建筑與普通建筑相比，由于其上部結(jié)構(gòu)樓層數(shù)量更多，所以對于下部地基基礎(chǔ)的整體壓力更大，需要更加合理的分配方案，對各部分荷載進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)地基基礎(chǔ)所在地區(qū)的地質(zhì)情況和地下水位也會反映到土壤的含水量和壓實(shí)度等與荷載相關(guān)的因素中，只有將以上兩個(gè)主要因素綜合考慮才能夠獲得更加有效的設(shè)計(jì)方案[1]。

高層建筑由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所致，其在單位面積下的荷載會更大，因此普通高度建筑的荷載評判標(biāo)準(zhǔn)不能適用于高層建筑，高層建筑有著自己獨(dú)立的荷載指標(biāo)。與荷載水平激增伴隨而來的就是適應(yīng)于這種使用條件下的地基加固需求。由于持續(xù)的高強(qiáng)度荷載作用，如果所處地區(qū)的地基承載力不夠會導(dǎo)致地形破壞，出現(xiàn)建筑傾斜，塌陷，裂縫等情況。獨(dú)立基礎(chǔ)形式所擁有的承載力上限會被很容易的突破，所以在高層建筑中一般不會使用此類形式。從目前的施工案例來看，通常設(shè)計(jì)人員會選擇樁基礎(chǔ)、梁式基礎(chǔ)、筏型基礎(chǔ)、箱式基礎(chǔ)。每種基礎(chǔ)由于形式的不同，承載力表現(xiàn)區(qū)別很大。一部分基礎(chǔ)形式有著特別適合的使用環(huán)境，在特殊環(huán)境下使用能夠使建筑物的穩(wěn)定性達(dá)到很好的狀態(tài)。幾種適用于高層建筑的基礎(chǔ)形式介紹如下。

1）梁式基礎(chǔ)

這是目前各地區(qū)在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)最常使用的一種形式，對使用環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)，且工藝成熟，使用效果穩(wěn)定，造價(jià)控制較強(qiáng)[2]。梁式基礎(chǔ)形式使用地區(qū)一般集中在當(dāng)?shù)赝恋爻休d能力較好的環(huán)境，因?yàn)榱菏交A(chǔ)本身的結(jié)構(gòu)較為簡單，沒有更多的改造余地，所以對所處地基的影響程度有限，在地基穩(wěn)定的地區(qū)選擇此類形式的基礎(chǔ)，在保證基本的承載穩(wěn)定性要求以外，能夠很好的兼顧造價(jià)成本和工期。但是需要注意的是這一類的基礎(chǔ)形式在功能上有部分缺失，由于自身結(jié)構(gòu)限制，此類基礎(chǔ)不能有地下室結(jié)構(gòu)存在。

2）交叉式條形基礎(chǔ)

這類基礎(chǔ)形式實(shí)際上就是將更多數(shù)量的梁式基礎(chǔ)進(jìn)行了組合，這樣一來可以提高基礎(chǔ)的占地面積，并且使得各自獨(dú)立的基礎(chǔ)單元能夠被整合，在整體性上表現(xiàn)更好。適用于大型建筑的地基需求，但是同樣不支持地下室結(jié)構(gòu)。

3）筏形基礎(chǔ)

此類基礎(chǔ)的尺寸把控較為靈活，具體的面積需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場抽取的地質(zhì)土壤情況以及設(shè)計(jì)方案中建筑選擇的荷載分布形式來共同確定，有地下室結(jié)構(gòu)。

4）箱型基礎(chǔ)

對于設(shè)計(jì)地下室的高層建筑，可結(jié)合使用要求設(shè)計(jì)成箱型基礎(chǔ)。

5）樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)形式可以通過加大所處地區(qū)土壤的密度來提高地基的實(shí)際承載力，所以適用軟弱地基，或者是上部結(jié)構(gòu)的荷載要求很大的情況下。但是樁基礎(chǔ)形式在施工過程中由于樁結(jié)構(gòu)的加入會延長整體的施工時(shí)長，而且打樁環(huán)節(jié)影響最終效果的因素比較多，需要專業(yè)設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員配合，造價(jià)成本是常見樁基類型中較高的一類。

6）聯(lián)合基礎(chǔ)

隨著當(dāng)前城市化快速發(fā)展，為了保證有足夠的土地資源進(jìn)行開發(fā)，原先一些不適合或不利于開發(fā)的區(qū)域也在技術(shù)的不斷升級優(yōu)化影響下得到了開發(fā)。但是這些非傳統(tǒng)建筑開發(fā)地區(qū)的地質(zhì)情況要更為復(fù)雜，單一基礎(chǔ)類型在大面積的建筑開發(fā)過程中難以應(yīng)對不同區(qū)域地質(zhì)變化的影響，所以需要設(shè)計(jì)人員將多種基礎(chǔ)形式進(jìn)行組合，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，使基礎(chǔ)在環(huán)境適應(yīng)性、承載力表現(xiàn)、成本投入、穩(wěn)定性上取得平衡[3]。

3 現(xiàn)階段高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

3.1 高層建筑的剪力墻受力問題

剪力墻主要承受兩類荷載：一類是樓板傳來的豎向荷載，在地震區(qū)還應(yīng)包括豎向地震作用的影響；另一類是水平荷載，包括水平風(fēng)荷載和水平地震作用。剪力墻的內(nèi)力分析包括豎向荷載作用下的內(nèi)力分析和水平荷載作用下的內(nèi)力分析[4]。在豎向荷載作用下，各片剪力墻所受的內(nèi)力比較簡單，可按照材料力學(xué)原理進(jìn)行。

3.2 結(jié)構(gòu)規(guī)范性問題

隨著近些年來建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，新工藝，新材料和新設(shè)備的加入，使得原本復(fù)雜的建設(shè)情況得到了緩解，適應(yīng)與行業(yè)日新月異的變化速度。相比當(dāng)前行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制定，則需要通過更加嚴(yán)格的審核，由于固定流程的限制，導(dǎo)致目前很多規(guī)范性文件的修改間隔時(shí)間長，很大一部分條款內(nèi)容已經(jīng)不適用于當(dāng)前的行業(yè)實(shí)際發(fā)展情況。對于自身就擁有豐富施工經(jīng)驗(yàn)，并在新技術(shù)使用過程中起到帶頭作用的大企業(yè)而言，在過去的施工過程中已經(jīng)總結(jié)出了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，并對新技術(shù)、新工藝的操作流程有自己一套完整的內(nèi)部規(guī)范，可以指導(dǎo)作業(yè)人員完成相關(guān)工作，并保證在作業(yè)過程中能夠消除一些會影響到最終效果的因素。但是對于另外一部分企業(yè)而言，由于其自身沒有接觸過更多與其相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)，所以在操作過程中如果沒有規(guī)范文件對其進(jìn)行指導(dǎo)，那么在參數(shù)設(shè)定和操作過程中會出現(xiàn)影響到最終質(zhì)量安全的問題。由于目前行業(yè)中各個(gè)企業(yè)的使用標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一也會影響到市場行業(yè)的發(fā)展。

3.3 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題

對于地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)需要從實(shí)際出發(fā)，這要求設(shè)計(jì)人員具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，并且要頻繁的到施工的現(xiàn)場收集關(guān)鍵的數(shù)據(jù)作為自己設(shè)計(jì)方案的技術(shù)支撐。但是某些設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，對現(xiàn)場的情況并不了解，缺乏有效的信息收集手段，無法將現(xiàn)場的實(shí)際情況反映到設(shè)計(jì)方案中，導(dǎo)致對現(xiàn)場情況誤判，選擇錯(cuò)誤的地基基礎(chǔ)形式來應(yīng)對設(shè)計(jì)項(xiàng)目需求，導(dǎo)致在后期指導(dǎo)作業(yè)人員完成施工中出現(xiàn)了嚴(yán)重的基礎(chǔ)性問題，使得整個(gè)施工建設(shè)都會受到波及。各個(gè)部門在實(shí)際的運(yùn)作過程中，應(yīng)該將現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行信息共享，以提高信息的使用效率，避免設(shè)計(jì)部門的閉門造車[5]。

4 結(jié)語

高層建筑能夠更好的適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展，有效解決房地產(chǎn)開發(fā)行業(yè)面臨現(xiàn)代城市化土地資源緊張，單價(jià)過高的現(xiàn)狀。但高層建筑對于地基承載力要求極高，為了能夠確保高層建筑的安全在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況選擇合適的方案。