08.高层建筑基础设计的内在潜力

高层建筑概念设计8高层建筑基础设计的潜在内力 9竖向分体系的初步设计

10延性结构与延性构件的设计概念

第8章 高层建筑基础设计 的内在潜力8.1 概述-高层建筑基础的合理选型 8.2桩筏(箱)基础设计中的桩-土共同工作 8.3 上部结构-地下室-地基基础的相互作用

8.1 概述-高层建筑基础的合理选型高层建筑基础的合理选型与设计是整体结构

设计中的一个极其重要和非常关键的部分。它不但涉及整栋建筑的使用功能和安全可靠， 还直接关系到投资额度、施工进度和对周边现有 建筑物的影响。 基础的经济技术指标对高层建筑的总造价有很 大的影响，基础的工程造价在整个工程造价中所 占的比例较高，尤其是在地质状况比较复杂的情 况下，更是如此。

在进行高层建筑基础的方案选择及其 初步设计时，项目工程师一般都需要 考虑以下几个方面的要求： 上部结构竖向分体系的荷载传递特征 及地下室使用功能的要求； 地基承载力和(或)桩承载力应满足 基底附加压力的要求；

地基土持力层及其下卧层的整体稳定 性(尤其是在地震作用下);

基础总沉降量和差异沉降量的控制； 地下水位及其防水要求；

基础施工中可能对周边现有建筑物所 带来的不利影响； 基础的工程造价、施工难度与工期等 因素对综合经济效益的影响；

【工程实例一】法兰克福商业银行总部大楼P247 工程简况 地上61层；地下3层。

荷载平面分布 建筑平面为三角形，三个角筒处竖向荷载 大；中心区域荷载较小。 地质条件 场地下有30~40m厚的粘土、其下是很厚 的多孔岩层(含有空隙的石灰岩、粉砂等)。

【工程实例一】法兰克福商业银行总部大楼

基础方案比较

方案一 平板式桩筏基础：

上部结构荷载不均；板厚需要6m;

方案二 桩箱基础：底板厚2.5m; “卸载” 与补偿效应大；但地下室使用不便； 方案三 桩土共同作用的桩筏基础： 角筒下群桩承台+筏基；桩端嵌固于基岩；该工程最后选用方案三

箱型基础特点 箱形基础整体性好、刚度大而且有利于 分散基底土压力。另外，箱形基础所需 的施工工期要比桩基短2~3个月； 高层建筑的地下室往往被用来作为地下 车库和设备机房的使用空间，基于使用 和传力的原因，设计人员越来越倾向于 采用筏形基础，而不愿意选择纵横内隔 墙较多的箱形基础；

筏形基础又可分为梁板式筏基和平板式筏基。在这两种筏形基础的方案选择时，应注意它们 各自的适用范围及其自身优势：

梁板式筏基由于其自身平面内的梁、板 抗弯刚度相差悬殊，所以基础的主要抗

力构件是反梁。因此梁的截面高度与配 筋都很大，而板主要起扩散地基反力和 基底防水隔板的作用。

梁板式筏形基础特点 优势：基础的混凝土用量要比平板式筏基少，而基础梁板之间的空间可

得以利用； 弱势：所需的基础截面高度比相应的平板式筏基大，梁的钢筋用量多；

梁板式筏形基础适用范围 梁板式筏基一般适用于柱网布置 比较规则、柱下荷载比较均匀的

框架结构，以及对防水需要做架空地面或排水集坑布置比较多的 工程；

平板式筏形基础特点 平板式筏基的厚度主要取决于建筑物竖向结 构(柱、剪力墙或井筒)之间的距离、荷载分布 的情况，以及筏板向建筑物周边外挑的长度等因 素，并根据抗冲切和抗剪强度验算来确定。 优势：基础的截面高度小，具有较大的整体刚 度，其内力与弯曲变形的整体挠曲率都比较小； 节省挖方和降水的工作量、施工进度快；

弱势： 混凝土的用量比梁板式筏基大；

当柱网间距较大，或个别柱传递的荷载较大时，可在柱间设置加强板带或加设抗冲

切钢筋来减小板厚。 根据工程经验，平板式筏基的初步设计厚

度，在无较大的周边外挑长度的情况下，对框-剪和框筒结构(巨型框架和角筒结构

除外)来讲，可按地面以上的楼层数量来进行估算：

板厚h=建筑楼层数(n)×(50~70mm)

设计人员应因地制宜，进行多种 可行方案的分析比较，才能选择出

相对最适宜的基础形式。而安全可靠、经济合理才是基础 选型的根本标准。

8.2 桩筏(箱)基础设计中的 桩-土共同工作目前基础设计中存在的误区 习惯上不论是摩擦型桩还是端承型桩，一 概都不考虑筏底桩间土分担上部荷载； 为了尽可能减少基础的总沉降量和差异沉 降量，往往都用规范规定的最小桩距限值 来满堂布桩，认为桩距越小，桩身越长， 设计就越合理，越安全；