郭胜春
身份证:1307311984030406**
摘要:近年来,随着我国市场经济经济和科学技术的飞速发展,高层建筑的项目建设也逐渐呈现出施工数量大,建设层数多,整体结构体系新颖以及计算理论、施工方法不断改进的趋势。因为高层建筑受力复杂多样,所以对基础建设的强度、刚度以及稳定性就提出了更为严格的要求。对高层建筑基础工程的合理设计与规范施工对其本身和保证其周围环境的安全起着至关重要的作用,其造价和工期对高层建筑的总造价和总工期也有着重要的影响。所以,在不同地质条件下进行高层建筑建造时,就必须要做好对其结构的基础设计。本文分别从筏板基础的设计以及计算方法等方面着重对高层建筑结构筏板的基础设计进行了全面的研究分析,来为保证建筑整体结构的稳定性,做好筏板基础设计提供资料参考。
关键词:高层建筑;结构筏板;基础设计
一、做好高层建筑筏板基础设计的必要性
高层建筑的水平荷载和垂直荷载数值都比较大,伴随着建筑层数的增加,其水平荷载产生的剪力大大增大,导致引起的倾覆力也成倍增长,这样就导致高层建筑的受力更为复杂。所以要要求地基能够提供更高的水平承载力和竖直方承载力,同时将沉降量及倾斜度控制在合理范围内,那么就要选择与其要求相对应的理论方法和基础形式,所以,对高层建筑结构的基础设计就尤为重要,在整个建筑体的结构中起着举足轻重的作用,其中核心是对结构中筏板基础的设计。筏板基础是指当建筑地基比较软弱、承载力低、上部结构的负荷承载量大且十字型基础不能提供足够底面积时,可以采取的一种建筑结构基础设计方式,对筏板基础有效合理的设计能够为提高整个建筑体结构的安全性提供基础保证,同时也是关于到建筑整体质量的基础。
二、高层建筑的筏板基础设计中需要注意的几个问题
(一)确定筏板基础的深埋和承载力
由于建设地区用地紧张,所以高层建筑密集,高层建筑中都配有地下车库、地下设备用房、水池以及人防工程,这就决定了地下室的层数和高度,同时也决定了筏板基础的埋置深度。其次,要根据筏板基础的埋置深度和工程所在地区的地质状况进行基础选型,尽可能做到选择天然的筏板基础。由于地下室结构部分的地下水位有可能较高,所以对地基的筏板基础确定有两种方案,一是地基承载负荷植直接确定法,根据地基承载标准规定的深度、宽度的检验方法进行承载力设计值得计算,其中综合利用原位实验和室内土工试验的方法来确定土层中岩石的特性;第二种方法是通过补偿性的基础分析来确定地基承载力。
比如以地上28层,地下2层的建筑体为例,由于2层地下室的深度为约十米,则产生的卸土土压力约为180千帕,相当于地上11层楼产生的荷载总量;如果此建筑体所处的地下水位在地下两米,那么水会产生相当于5层楼荷载的80千帕的浮托力,所以实际的地基承载力就是14层楼的荷载量。
(二)做好对天然筏板基础的变形量计算
地基的的计算包括地基变形程度和地基承载力两方面,尤其对高层建筑来说,地基变形往往对天然筏板基础起着绝对的控制作用。
就目前的理论水平还不能达到对地基变形程度的精确计算,这其中导致的计算误差往往使设计施工工程人员难以进行合理范围的把握,由于对地基沉降量的计算误差较大,导致本可以使用天然地基的建筑,却采用了桩基础,致使基础的设计过于保守,提高施工造价造成严重的资源浪费。所以要做好对天然筏板基础的变形量计算,来为高层建筑的合理施工设计提供准确的数据参考。
(三)注重对筏板基础结构的设计
筏板基础结构形式主要有肋梁式筏基和平板式筏基,其中还包括等厚度和变厚度底板以及纵横向肋梁。通常情况下应该把基础肋梁放置在底板上面,如果地基表面不均匀或者有其他特殊要求时,可以把肋梁放置在底板下面,但是要将架柱放置在肋梁交点处。在应对具体的筏板基础时,还需要着重注意以下几个方面:
首先应尽量促使上部结构荷载合力的中心和筏板基础的重心结合,来确定底板的尺寸和形状。当底板的设计为悬挑板时,需要综合考虑多方面因素来减少由于端部基底反力过大对基础弯矩带来的损毁。
然后要保证底板的厚度根据抗冲强度进行准确计算。当柱网间间距较大时需要在柱间设置加强板带来增强抗冲切强度来减少底板厚度,此外,还可以用后张预应力钢筋的设置来减少对钢筋混凝土的使用。其中需要注意的是,冲切是决定厚板的关键因素,所以,要对筏板基础进行详细的切冲计算。
(四)做好筏板基础中抗浮锚杆的设置
由于普遍地区的地下水位较高,所以当底板的深埋较大时,很容易出现地下水位产生的浮力会对底板造成危害,所以经常需要设置抗浮锚杆。对其的主要分析和讨论如下:
施工中浮力的产生是由于雨水和施工用水的下渗所致,浮力的大小和下渗形成的地下室基坑内积水的深度有关。因此,要在地下室的施工过程中进行有序排水措施的安置来限制水位,保证基础底板不会受到浮力的影响不能正常工作。
地下室的上浮是由于地下室结构和上部楼体结构的负荷承载力不足以克服地下水浮力所致,当筏板基础底板上部结构的重量大于浮力时,就能保证整个基础结构的稳定性,所以在对地下室和其上部部分楼体的建造完成后,便可以有效克服地下水浮力,就不再需要在以后的施工中考虑水位浮力问题。
在计算地下水浮力时应该注意到筏基底板承受的浮力是来自于底板与地基岩之间的缝隙水压力,底板所承受的浮力大小和地基岩处的缝隙多少和缝隙发育程度有关,事实上,实际压力强度远小于静水压强。此外底板水的承受面积也并非全部。
结语:综上所述,高层建筑的基础设计是整个施工项目设计中最重要的环节,其设计的合理程度关系到整个建筑物建设的安全和施工工期进度。筏板基础设计作为基础设计中重要核心部分关系到建筑主体基础部分建设的安全质量,所以要加强对高层建筑筏板基础的设计,在具体设计中要考虑到所涉及各方面的细节问题,首先确定筏板基础的深埋和承载力,其次做好对天然筏板基础的变形量计算
,然后做到注重对筏板基础结构的设计,最后做好筏板基础中抗浮锚杆的设置,来做到对筏板基础设计的合理性、科学性、准确性,从而保证整个建筑建设的质量和安全。
参考文献:
[1]张静.筏板基础协调变形的内力及地基变形的研究[D].济南大学.2011年
[2]陈叶银.上部结构—筏板基础和地基的共同作用及地基局部优化处理[D].兰州交通大学.2012年