高层建筑筏板基础设计方法
以工程为例，对高层建筑基础的选型和平板式筏板基础的结构设计进行介绍，并着重阐述运用上部结构、基础和地基共同作用的分析原理，对筏板基础内力进行分析以及筏板基础的结构设计、筏板基础的地基承载力验算、筏板基础厚度的确定、筏板基础埋深确定：
1概述
建筑物采用何种基础型式，与地基土类别及土层分布情况密切相关。工程设计中，常遇到这样的地质情况，地下室底板下的岩土层为风化残积土层、全风化岩层、强风化岩层或中风化软岩层，因此，有可能采用天然基础。高层建筑地下室通常作为地下停车库，建筑上不允许设置过多的内墙，因而限制了箱型基础的使用;筏板基础既能充分发挥地基承载力，调整不均匀沉降，又能满足停车库的空间使用要求，因而就成为较理想的基础型式。筏板基础主要构造型式有平板式筏板基础和梁板式筏板基础，平板式筏板基础由于施工简单，在高层建筑中得到广泛的应用。本文以广州白云区某住宅楼的基础设计为例，拟对高层建筑基础的选型和筏板基础的设计方法进行介绍。
2基础选型
2.1工程地质概况
本工程设地下室1层，塔楼地上20层，采用剪力墙结构。根据岩土工程勘察报告，场地土层分布自上而下分别为：①人工填土层，厚度0.5m~3.0m;②冲洪积土层，厚度0.60m;③可塑状残积土层，厚度1.6m~8.30m，标贯击数为8~16击;④硬塑状残积土层，厚度2.2m~12.0m，标贯击数为18~29击;⑤岩石全风化带，厚度2.40m~8.60m，标贯击数为30~46击;⑥岩石强风化带，厚度0.60m~12.0m，标贯击数为50~65击;⑦岩石中风化带，厚度1.10m~2.13m，天然单轴极限抗压强度24.55MPa~49.55MPa;⑧岩石微风化带，厚度1.0m~1.60m，天然单轴极限抗压强度43MPa~120MPa。
2.2基础结构方案选择
高层建筑常用的基础结构型式为桩基础，本工程岩土工程勘察报告中建议基础型式采用预应力管桩基础或人工挖孔桩基础。①采用预应力管桩基础，以强风化花岗岩为桩端持力层，由于场地基岩埋深相对较浅，地下室开挖后，最短有效桩长仅为2m左右，且场地局部地段在残积层中存在中风化岩孤石，对预应力管桩施工带来困难。②采用人工挖孔桩基础，以中微风化花岗岩为桩端持力层，人工挖孔桩成孔时要穿过坚硬土层进入稳定、完整的基岩需要降水和爆破，且要等到龄期后才能进行桩的检测和验收，施工周期长，工程投资高，同时，人工挖孔桩还存在施工危险性高，容易对周边建筑物造成影响等缺点。
本工程塔楼基础占地面积2230m2，塔楼总荷载重量为530260kN，即要求地基平均承载力为238kPa。从地层剖面及岩土性质分析，地下室开挖后板底标高下的岩土层为硬塑状残积土，标贯击数为18~29击，经深度及宽度修正后，地基承载力特征值fa≥
300kPa，可满足要求。地基的验算包括地基承载力和变形两个方面，对于高层建筑，变形往往起着决定性的控制作用。本工程初步分析结果表明，建筑物沉降也可满足要求，因此，决定采用天然地基的片筏基础。采用片筏基础既可以避免因打桩引起的试桩、排污等问题，又可以加快施工进度，还能适当降低工程造价。
3筏板基础的结构设计
3.1 筏板基础的平面布置
尽量使建筑物重心与筏基平面的形心重合。筏基边缘宜外挑，挑出宽度应由地基条件、建筑物场地条件、柱距及柱荷载大小、使地基反力与建筑物重心重合或尽量减少偏心等因素综合确定，一般情况下，挑出宽度为边跨柱距的1/4～1/3。
3.2 筏板基础的地基承载力验算
假定地基均匀，筏板为刚性板，基底反力按直线分布，在竖向荷载作用下，基础底面压应力标准值按下式计算：
Pvkmax=++
Pvkmin=--
其中：ex、ey── 竖向构件合力作用点的偏心距
Wx、Wy ── 基底截面抵抗矩
竖向荷载作用下，基础底面应力按下式控制：
≤1.2
Pvkmax≤fa
其中：fa ──修正后的地基承载力特征值
风荷载或地震荷载组合下，基础底面应力按下式控制：
Pmax=Pvkmax+≤1.2fa(1.2faE)
Pmin=Pvkmin-≥0
其中：faE──调整后的地基抗震承载力
3.3筏板基础厚度的确定
筏板基础的厚度由抗冲切和抗剪强度确定，同时要满足抗渗要求，局部柱距及柱荷载较大时，可在柱下板底加墩或设置暗梁且配置抗冲切箍筋，来增加板的局部抗剪切能力，避免因少数柱而将整个筏板加厚。除强度验算控制外，还要求筏板基础有较强的整体刚度。一般经验是筏板的厚度按地面上楼层数估算，每层约需板厚50mm~80mm。本工程塔楼地上21层，筏板厚度为1100mm;部分轴力较大的柱，柱下板底加墩，柱墩厚度为1600mm。
3.4筏板基础的内力分析
筏板基础的内力分析常用简化计算方法，其最基本的特点是将由上部结构、基础和地基3部分构成的一个完整的静力平衡体系，分割成3个部分，独立求解。倒楼盖法是应用得最广泛的一种简化计算方法。倒楼盖法适用于地基比较均匀、筏板基础和上部结构刚度相对较大、柱轴力及柱距相差不大;其缺点是完全不能考虑基础的整体作用，也无法计算挠曲变形，夸大上部结构刚度的影响。
上部结构、基础和地基三者的关系是相互影响、相互制约的关系。把上部结构、基础和地基三者作为一个共同工作的整体的计算方法，其最基本的假定是上部结构与基础、基础与地基连接界面处变形协调，整个体系符合静力平衡。对于基础，由于考虑了上部结构的贡献，使其整体弯曲变形和内力减小，而取得较为经济的效果;对于上部结构，由于考虑了因基础变形引起的变形，这种变形将使上部结构产生次应力，考虑了这种次应力，结构将更安全。
近年来，随着计算软件的开发，上部结构、基础和地基共同作用分析法在筏板基础内力计算中得到广泛运用，该分析法基础按弹性地基上板考虑，地基模型一般采用文克尔地基、弹性半空间地基和压缩层地基等地基模型，常用数值分析方法为有限元法、有限差分法等，其中有限元法较为常用。
根据共同作用的分析原理，由节点平衡条件有如下方程：
( [ Kb ] + [ Ks ] ) {δ} = { F }
其中：[ Kb ] ── 整个结构(包括基础)的刚度矩阵
[ Ks ] ── 地基刚度矩阵
{δ}──节点位移列向量
{ F }──荷载列向量
求解上述方程，得到节点位移，由节点位移求得筏板基础基底反力和内力。根据计算结果，按有关规范可验算筏板基础的地基承载力、变形及计算构件的配筋。
运用上述设计原理，计算筏板基础的内力及验算地基变形，关键在于选择合理的地基基床系数。地基基床系数与土的类型及下卧土层类别、基础面积的大小和形状、基础的埋置深度等因素有关。
有关资料和工程经验表明，地基压缩层为风化残积土层、全风化和强风化岩层时，采用传统的分层总和法计算地基的最终沉降量，由于土样的扰动使测得的土压缩模量偏小，计算结果往往偏大;而采用土的变形模量作为计算参数，计算结果则与实测结果接近。本工程筏板基础设计，采用有限元法，将筏板基础划分为许多小块，采用土的变形模量计算各小块的地基基床系数Ki：
Ki=
式中：aibi──第i小块筏板基础的面积
αi──地基应力影响系数
hi──第i小块土层厚度
E0i──第i小块土变形模量
土的变形模量E0可由现场压板载荷试验得到。当无条件试验时，对于残积土、全风化岩及强风化岩，可用标准贯入击数N'按下式估算：
E0=(2.0~3.0)N'
本工程筏板基础的内力分析，将筏板基础划分为1m×1m的板单元，筏板基础底面地基土变形模量E0i=36MPa，计算得地基基床系数为5000kN/m，同时，考虑五层上部结构的影响，采用通用有限元程序SAP2000进行内力分析，结构计算模型详图如下。
计算结果：本工程筏板配筋为双层双向Φ25@200拉通，局部内力较大处加密至Φ25@100
;建筑物地基沉降变形均匀，最大值为50mm。
3.5筏板基础的配筋构造
筏板板筋宜双向双层配置，局部柱距较大及内力较大处钢筋间距可局部加密，配筋率≥0.2%。筏板厚度变化处或标高变化处，宜采用放斜角平滑过渡，避免应力集中。
4结语
高层建筑基础设计是整个结构设计的重要一环，其设计合理与否，关系到建筑物的安全和使用及施工工期和投资额度。本文通过工程实例，对高层建筑基础的选型进行探讨，并着重介绍平板式筏板基础的结构设计，对考虑上部结构、基础和地基共同作用，运用有限元法分析筏板基础内力进行全面阐述，希望得到进一步的总结和修正。
1筏板基础埋深及承载力的确定
天然筏板基础属于补偿性基础, 因此地基的确定有两种方法. 一是地基承载力设计值的直接确定法. 它是根据地基承载力标准值按照有关规范通过深度和宽度的修正得到承载力设计值, 并采用原位试验(如标惯试验、压板试验等) 与室内土工试验相结合的综合判断法来确定岩土的特性. 二是按照补偿性基础分析地基承载力. 例如: 某栋地上28 层、地下2 层(底板埋深10m ) 的高层建筑, 由于将原地面下10m 厚的原土挖去建造地下室, 则卸土土压力达180kpa, 约相当于11 层楼的荷载重量;如果地下水位为地面下2m , 则水的浮托力为80kpa, 约相当于5 层楼的荷载重量, 因此实际需要的地基承载力为14 层楼的荷载. 即当地基承载力标准值f ≥ 250kpa 时就能满足设计要求, 如果筏基底板适当向外挑出, 则有更大的可靠度.
2天然筏板基础的变形计算
地基的验算应包括地基承载力和变形两个方面, 尤其对于高层或超高层建筑, 变形往往起着决定性的控制作用. 目前的理论水平可以说对地基变形的精确计算还比较困难, 计算结果误差较大, 往往使工程设计人员难以把握, 有时由于计算沉降量偏大, 导致原来可以采用天然地基的高层建筑, 不适当地采用了桩基础, 使基础设计过于保守, 造价提高, 造成浪费.采用各向同性均质线性变形体计算模型,用分层总和法计算出的自由沉降量往往同实测的地基变形量不同, 这是受多种因素的影响造成的.试验表明[ 4 ]: 刚性筏板在试验荷载下主要是整体沉降, 挠曲变形极小, 最大也未超过3‰; 而有限刚度筏板基础则除了整体沉降外还产生挠曲变形, 筏板刚度不同, 挠曲程度也不同.
在筏板厚度相同的情况下, 随着长×宽(以矩形为例) 的增加, 筏板的刚度随之降低.因此设计中可选取“板式筏基+ 独立柱基”相结合的基础形式, 即中部(电梯井等剪力墙集中处) 用筏基, 四周柱基础采用独立基础或联合基础. 使筏板的长×宽尺寸减小、刚度增大,这不仅降低沉降变形的挠曲程度, 提高筏板的抗冲切能力, 同时, 减低了板中钢筋应力, 减少筏基的配筋量. 为协调各部分的变形, 使其趋于一致, 还可通过变形验算调整独立柱基的面积.既满足结构使用要求, 又达到相当可观的经济效益.
在基础选型设计中, 应结合工程的具体情况, 考虑多方面的因素影响, 充分利用天然地基的承载能力, 通过比较“整片筏基”与“板式筏基+ 独立柱基”的工程造价. 以上2 种不同基础形式, 后者较前者节省约30%～40% 的费用, 经济效益显著.当由于地层分布不均匀、上部结构荷载在筏板基础上分布不均匀而引
起筏板基础各部分的差异沉降较大时, 可综合考虑采用以下处理
措施:
(1) 将出露地质较差的土层挖出一部分, 换填低强度等级的素混凝土形成素混凝土厚垫块, 以改变和调整地基的不均匀变形. 也可以采用“换填法”, 垫层采用碎石、卵石等材料, 经碾压或振密处理, 提高基础的承载能力;
(2) 调整上部结构荷载或柱网间距, 减小基底压力差;
(3) 调整筏板基础形状和面积, 适当设置悬臂板, 均衡和降低基底压力;
(4) 加强底板的刚度和强度, 在大跨度柱间设置加强板带或暗梁等.
3筏板基础的结构设计
筏板基础的主要结构形式有平板式筏基和肋梁式筏基, 包括等厚度或变厚度底板和纵横向肋梁. 一般情况下宜将基础肋梁置于底板上面, 如果地基不均匀或有使用要求时, 可将肋梁置于板下, 框架柱位于肋梁交点处. 在具体筏基设计时应着重考虑如下问题:
(1) 应尽量使上部结构的荷载合力重心与筏基形心相重合, 从而确定底板的形状和尺寸.当需要将底板设计成悬挑板时, 要综合考虑上述多方面因素以减小基础端部基底反力过大而对基础弯距的影响;
(2) 底板厚度由抗冲切和抗剪强度验算确定. 柱网间距较大时可在柱间设置加强板带(暗梁加配箍筋) 来提高抗冲切强度以减少板厚, 也可采用后张预应力钢筋法来减少混凝土用量和造价. 决定板厚的关键因素是冲切, 应对筏基进行详细的冲切验算;
(3) 无肋梁筏板基础的配筋可近似按无梁楼盖设柱上板带和跨中板带(倒楼盖法) 的计算方法进行, 精确计算可用有限元法;对肋梁式筏基, 当肋梁高度比板厚大得较多时, 可分别计算底板和肋梁的配筋, 即底板以肋梁为固定支座按双向板计算跨中和支座弯矩, 并适当调整板跨中和支座的配筋;
(4) 构造配筋要求: 筏板受力筋应满足规范中0. 15%的配筋率要求, 悬挑板角处应设置放射状附加钢筋等. 设计人员往往配置受力钢筋有余, 构造钢筋却配置不足.
4筏板基础抗浮锚杆的设置
不少设计人员担心地下水位对底板的浮托力而设置抗拔锚杆, 在这里作如下分析和讨论.
(1) 施工过程中浮托力的产生是由于基坑内积水(雨水和施工用水或地下水渗透) 所致;浮托力的大小与地下室的体积和基坑内积水高度有关. 因此, 只要能在地下室施工过程中有序排水或限制水位, 在基础底板底以下就不会产生浮托力.
(2) 地下室上浮是因为地下室结构及上部结构的荷载重量不足以克服地下水的浮力, 当筏板基础底板上的结构重量大于实际上浮力后, 整个基础结构就能稳定. 因此在地下室和地面上相应有限几层的结构完成后, 就可以克服地下水的上浮力, 不需要在整个施工过程中对水位保持警惕.
(3) 在计算地下水的浮托力时因注意: 筏基底板所承受的浮托压力只是底板与地基岩土的缝隙水压力、孔隙水压力, 板承受的浮托力与地基岩土的缝隙发育程度、孔隙率有关, 其实际压力强度小于静水压强. 其次, 底板的水承压面积并非全部. 由于底板与地基岩土已粘结成整体,因而能提供一定的粘结(抗拔) 力. 有关试验资料认为有效粘结面积占底板面积最小比率为K = 50% , 而粘结强度最低为250kpa (相当于毛石砌体与M 10 沙浆间的抗拉力). K 值是一重要因素, 应通过试验确定.浮托力的估算: 当K = 50%～100% 时,如地下水位为- 2. 0m 的10m 深地下2 层的基坑, 当底板厚度1 600mm , 顶板单位荷重为1 600kg, 则单位面积的浮托力T 和地下室结构重量W 分别为:T = 80×(50%～100% )= 40. 0 kpa～80. 0kpaW = 1. 6×25+ 16×2= 72. 0kpa从以上分析和讨论可见, 即使按K = 1 计算使浮托力T 最大, T 与W 的差值也只有8. 0kpa, 待地面上再施工1～ 2 层后, 就能保持整体平衡, 因此只要在地下室施工过程中能保持基坑干燥, 基础和地下室结构及地上2 层结构施工完成后, 就可放弃对地下水位的监测, 从施工过程来看是无需设置抗浮锚杆的.对于一些地下室较大、较深而地面以上结构层数不多的建筑, 则应根据上述总体平衡的原则计算确定抗浮锚杆. 对于地下室面积较大而主体塔楼面积较小的建筑, 应验算裙房部位的浮托力能否与结构自重相平衡, 否则也应设置抗浮锚杆.在底板配筋设计时应注意到由于水的浮托力使底板产生的弯矩, 当板下不设置抗浮锚杆时应全面考虑浮托力产生的弯矩, 当底板设置抗浮锚杆后则可适量减少底板的配筋量.
5裙房基础的设计
由于裙房的单柱荷载与高层主楼相比要小的多, 因此无需采用厚筏基础, 采用薄板配柱下独立扩展基础即可. 这里需要强调的是, 裙楼独立柱基的沉降与主楼筏板基础的沉降要相协调, 即控制沉降差在允许值范围内. 应根据公式计算主楼沉降量S , 再按各柱的荷载N 值和S值反算出各独立柱基础的面积A (尚应验选地基承载力).
6结束语
高层建筑基础选型是整个结构设计中的一个重要组成部分, 直接关系到工程造价、施工难度和工期, 因此应认真研究场地岩土性质和上部结构特点, 通过综合技术经济比较确定.高层建筑的基础选型应因地制宜, 除基础应满足现行规范允许的沉降量和沉降差的限值外, 整体结构应符合规范对强度、刚度和延性的要求, 选用桩基或筏基都不是绝对的, 而安全可靠、经济合理才是基础选型的标准.
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/f76423511.html, 高层建筑平板式筏板基础设计计算 作者：赛里曼.海切木汉 来源：《城市建设理论研究》2013年第23期 摘要：高层建筑基础选型是整个结构设计中的一个重要组成部分，直接关系到工程造价、施工难度和工期。本文以湖北某高层住宅楼的基础设计为例，介绍高层建筑基础的选型和筏板基础的设计方法。 关键词：高层建筑；基础选型；筏板基础设计 中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号： 1引言 高层建筑地下室通常作为地下停车库，建筑上不允许设置过多的内墙，筏板基础能充分发挥其地基承载力，刚度大整体性好，调整不均匀沉降，更好的满足停车库的空间使用要求，同时施工难度小，缩短工期，降水及支护费用相对较低等优点，在高层建筑中广泛应用。本文以湖北某高层住宅楼的基础设计为例，介绍高层建筑基础的选型和筏板基础的设计方法。 2筏板基础结构设计 2.1 工程地质概况 本工程地下室1层，地上17层，采用框架-核心筒结构。根据岩土工程勘察报告，场地土分布自上而下分别为：①素填土层，厚度1.7~2.6m; ②粘土层，厚度6.4～7.1m, 标贯击数为15~17击; ③粉质粘土层，厚度2.7～4.0m, 标贯击数为10~11击;④粘土层，厚度2.6～19.8m, 标贯击数为12~17击; 2.2 基础结构方案选择 根据地基土质、上部结构体系、柱距、荷载大小、使用要求以及施工条件等因素的不同，筏形基础可分为梁板式和平板式两种类型。与梁板式筏基相比，平板式筏基具有抗冲切及抗剪切能力强的特点，且构造简单，施工便捷；对于框架-核心筒结构宜采用平板式筏形基础。本工程基础占地面积为1142m2，总荷载为210792KN，即要求地基平均承载力为185kPa。从地层剖面分析，地下室开挖后板底标高下的土层为硬-坚硬状粘土，标贯击数为15~17击，经深度及宽度修正后，地基承载力特征值fa≥300kPa，可满足要求。地基的验算包括地基承载力和变形两个方面，对于高层建筑，变形往往起着决定性的控制作用。本工程初步分析结果表明，
高层建筑基础工程 我们研究学习高层建筑基础的有关知识，首先必须知道什么是高层建筑？中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。1972年国际高层建筑会议将高层建筑分为4类：第一类为9～16层（最高50米），第二类为17～25层（最高75米)，第三类为26～40层（最高100米），第四类为40层以上(高于100米）。公元前280年古埃及人建造了高100多米的亚历山大港灯塔。523年在中国河南登封县建成高40米嵩岳寺塔。现代高层建筑兴起于美国，1883年在芝加哥建起第一幢高11层的保险公司大楼，1931年在纽约建成高101层的帝国大厦。第二次世界大战以后，出现了世界范围的高层建筑繁荣时期。1970～1974年建成的美国芝加哥西尔斯大厦，约443米高。高层建筑可节约城市用地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设。 与低中层建筑相比，高层建筑施工面临着更多的难题，主要有以下几点：第一，高层建筑一般建在人口稠密经济发达的闹市区，而这就给施工带来了不便。要求施工单位在较小的空间内布置施工所需器械，而且还得注重工程的经济性，时间性。尽量压缩施工平面占地，减少现场设备，材料，制品储存量，要按照施工进度合理安排各阶段的现场布置，节约施工用地。 第二，高空作业量大，精度要求高，垂直运输量大，安全隐患多。高层建筑随着施工的进行，作业高度越来越大，材料运输量增加，这
对垂直运输设备的高度，运量，安全可靠性提出了更高的要求。施工全过程要做好安全防护工作，特别是百米以上高空落物打击事故要求施工单位高度重视。此外，防火，用水，用电，通信，临时厕所等这些在中低层建筑施工时易解决的问题，在高层，特别是超高层建筑施工时难度较大。 第三，基础开挖深度大，支护结构费用高。一般随着建筑物高度增加，其基础开挖深度也要相应的加深，而且城市施工又无条件放坡开挖，因此支护结构工程量大，特别是周边临时建筑物，地下管道，城市道路都对支护结构的强度，位移变形有很高要求。使得本是临时结构的支护结构所用费用增加，有的达数百万，因支护不当引发的工程事故也很多，费用较大。 高层建筑因为荷载很大，通常采用底面积较大的天然地基基础形式或深基础形式，常用的基础形式有：梁式基础、筏形基础、箱形基础、桩基础、地下连续墙基础，以及这些基础的联合使用。在高层建筑基础形式的选择中要考虑的因素有：（1）上部结构的类型，整体性和结构刚度；（2）地下结构的使用功能要求；（3）地基的工程地质条件；（4）抗震设防要求；（5）施工技术，基础工程造价和工期；（6）周围建筑物和环境条件。 条形基础是指长度远大于其宽度的一种基础形式，按上部结构形式，可分为墙下条形基础和柱下条形基础，当建筑物荷载较大且地基土较软时，为增强基础的整体刚度，减少不均匀沉降，可在纵横方向设置双向条形基础，称为正交格形基础，柱下钢筋混凝土条形基础、
前言 筏板基础有埋深深、刚度大、整体性强、抗震能力好等优点,不仅能充分发挥地基承载力，减小基础沉降量，调整地基不均匀沉降，而且可满足地下大空间(如地下停车场、地下仓库、地下商场等)的要求。因此，筏板基础作为建筑结构(尤其是高层和超高层建筑)首选的基础方案，应用越来越广泛。但是，由于筏板基础的受力和变形与诸多因素有关，到目前为止，人们对筏基的受力机理还不十分清楚，致使筏基在实际应用中，不同设计人员设计的筏基(如厚度、配筋等)相差悬殊，从而给工程造成浪费或隐患。本文以某工程为实例，对高层建筑筏板基础的选型和设计方法进行讨论，供同行商榷参考。 1.工程概况 某办公大楼，地面以上20 层，地下1 层，框架——剪力墙结构，基础占地面积1800m2。建筑物总荷重580000KN，即要求地基平均承载力为322Kpa。基坑开挖深度7.1m。根据勘察资料，其土层分布自上而下为粘性土，强风化泥质粉砂岩，中风化泥质粉砂岩，局部强风化与中风化岩层。 2.基础选型 一般的高层建筑，常需在地下设 置车库、人防、设备用房、水池等，并由其使用功能决定其层高和层数。这些条件基本确定了底板的埋置深度，然后根据该深度结合场地的岩土条件进行基础选型，确定选择天然筏板基础的可能性。本地区由于特定的地理环境，形成了一种典型的上软（填土、淤泥、砂石）下硬（风化残积土和风化软岩）的岩土结构地层，且其软土层厚薄不一，基础埋深变化较大，所以高层建筑大多采用桩基，采用桩基是设计人员对这种地层结构基础选型的第一选择，设计风险小，计算简单；缺点是桩长较长，投资较天然地基大。对本工程，地质勘察资料的建议也是桩基，但我们发现，该区域地下室开挖后板底标高下的岩土层已基本露出强风化或中风化岩层，通过对地基承载力和沉降的初步分析，这两项指标基本能满足要求，是有可能采用天然筏板基础型式的，没必要非桩基不可。再经过反复试算对比，采用天然地基上的筏板基础方案。 3.筏板基础的结构设计 3.1筏板基础地基承载力的确定 天然地基承载力特征值的经验值fak，通常由下列方法确定： (1)据地质勘察部门提供的报告。(2)据场地的地质情况，参照岩土工程手册或有关规范确定。 (3)现场荷载试验或静力触探试验。之后按照有关规范，经宽深修正得到修正后的地基承载力特征值fa。风化岩土在取样时的扰动和失水会使室内土工试验结果出现偏差，采用原位试验（如标贯、压板试验等）结合室内土工试验来综合评定，这样结果会更接近实际情况。有资料对本地区不同岩土层的现场压板试验和原位标贯试验以及建筑沉降观测结果反复分析，得到风化岩土地基承载力特征值的经验值fak 与实测标贯击数N 的关系为： fak=(12～15)N 风化残积土取高值，强风化软岩取低值。可用此值和其它方式取得的值对比，综合确定。3.2筏板基础天然地基变形计算及差异沉降的处理 对高层建筑，地基变形往往起决定性的控制作用，对变形的验算必不可少。根据该地区工程经验，采用传统的分层总和法计算残积层、全风化及强风化层的地基沉降量往往偏大，其主要原因是土样扰动使测得的土地压缩模量偏小。采用土的变形模量作为计算参数，地基的沉降量与实测结果较为接近。本工程按下式计算： 00 ( )pbSaE=式中：
高层建筑一般采用什么基础 一、高层建筑一般采用基础形式： 一般适用于高层建筑或在软弱地基上造的上部荷载较大的建筑物。当基础的中空部分尺寸较大时，可用作地下室。 在进行箱形基础基坑开挖时，如地下水位较高，应采取措施降低 地下水位至基坑底以下（500）mm。箱形基础是由钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙组成的，形成中空箱体的整体结构，共同来承受上部结构的荷载。箱形基础整体空间刚度大，对抵抗地基的不均匀沉降有利。 高层建筑结构有几种不同的基础类型，但实际在选择应用上一般 会应该根据上部结构类型，地基土质条件、有无抗震设防、施工技术和场地环境等因素，经综合考虑后，选择安全可靠和经济技术合理的基础形式。为了有利于高层建筑结构的整体稳定，常选用整体性较好的箱形基础，筏形基础和交叉梁基础。 二、高层建筑有几种基础 当基础直接埋置在微风化或未风化的岩石上时，也可以采用单独 柱基和条形基础。与高层相连的低层裙房基础，常采用交叉梁基础，单独柱基加拉梁。按构造形式可分为条形基础、独立基础、满堂基础和桩基础。 1、满堂基础：（包括阀形基础和箱形基础），将这个建筑物的下部做成整块钢筋混凝土基础。现代建筑的主要基础形式，主要适用于
地基承载力较低的小高层和高层建筑，特点：就是造价高，受力面积大，受力均匀，适合建地下室。 2、独立柱基础：这个可是现在仍在广泛使用的基础啊，适合多层建筑使用，承载能力不比满堂基础，但造价低 3、条形基础：当建筑物采用砖墙承重时，墙下基础常连续设置，形成通长的条形基础。现在不常用了，除了围墙，呵呵。 4、钢筋混凝土预制（灌注）桩：这种桩在施工现场或构件场预制，用打桩机打入土中，然后再在桩顶浇注钢筋混凝土承台。其承载力大，不受地下水位变化的影响，耐久性好。但自重大，运输和吊装比较困难。打桩时震动较大，对周围房屋有一定影响。此外：（1）按使用的材料分为：灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础。 （2）按埋置深度可分为：浅基础、深基础。埋置深度不超过5M 者称为浅基础，大于5M者称为深基础。 （3）按受力性能可分为：刚性基础和柔性基础。
高层建筑筏板基础选型分析 发表时间：2016-10-17T17:17:00.110Z 来源：《基层建设》2016年12期作者：莫剑国[导读] 摘要：基础选型在整个建筑结构设计中占重要地位，合理的基础选型不仅可以节约造价，还能缩短工期。本文根据实际工程案例，对不同的筏基形式进行分析，选取最为经济合理的基础。深圳市建筑设计研究总院有限公司摘要：基础选型在整个建筑结构设计中占重要地位，合理的基础选型不仅可以节约造价，还能缩短工期。本文根据实际工程案例，对不同的筏基形式进行分析，选取最为经济合理的基础。关键词：高层建筑；基础选型；筏板一、工程概况 某建筑面积约为6300m2，抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度 0.05g，场地类别为Ⅱ类；特征周期 Tg 为 0.35s，结构体系为框架结构，抗震等级为三级。地下室顶板覆土为800～1400mm，±0.000相当于绝对标高+200.400，室内外高差0.50m。塔楼为两栋小高层住宅，层高为3m。 二、工程地质 根据地勘报告，结构设计地下水位较低（黄海高程为+ 197.000），场内分布有1～2m 杂填土，杂填土底下有6～8m 粉质粘土，其地基土承载力特征值为fak =200KPa（粉质粘土底下无软弱层）。为了节约造价，采用筏板基础的基础形式，不建议采用桩基础。根据地勘报告，设计拟采用四种不同形式的筏板基础方案：（1）方案一：采用无梁筏板方案：小高层住宅采用 1300mm厚无梁筏板，单层商业及纯地下室采用 750mm 厚无梁筏板；（2）方案二：采用梁板式筏板和无梁筏板方案：小高层住宅采用梁板式筏板，筏板厚度为 600mm；单层商业及纯地下室采用750mm 厚无梁筏板；（3）方案三：采用梁板式筏板和无梁筏板（加柱墩）方案：小高层住宅采用梁板式筏板，筏板厚度为 600mm；单层商业及纯地下室采用 350mm 厚无梁筏板（加柱墩）；（4）方案四：采用梁板式筏板和独基加防水板方案：小高层住宅采用梁板式筏板，筏板厚度为 600mm；单层商业及纯地下室采用柱下独基加防水板。 三、基础设计方案比较本项目两栋小高层住宅与地下车库在地下室底板合为一体，基础底板受力情况复杂。由于地下水位较低，施工时可采取降水措施（地下室顶板及覆土完成后方可停止降水），且在使用期间其上部恒载总重大于水浮力，故可不考虑地下水浮力的影响。单层商业及纯地下室部分，上部结构荷载（含顶板及覆土）产生的附加应力与土自重产生的应力相差不大，因而理论上沉降S=0。由于小高层住宅部分产生的附加应力较大，所以理论上小高层与单层商业和纯地下室有沉降差存在，故计算时需考虑其沉降差的影响。（1）采用无梁筏板方案底板设计采用无梁筏板方案。由于筏板钢筋配筋量大部分是构造配筋，在柱底下的钢筋用量明显较大，筏板厚度由冲切计算控制，为满足冲切计算要求，筏板板厚较厚。板厚分两种：单层商业和纯地下室筏板厚度为 750mm，小高层住宅下筏板厚度为1300mm。底板大范围配筋量为：750mm厚的筏板配筋为 1500mm2，1300mm厚的筏板配筋为 2600mm2。经过计算，小高层住宅下的筏板钢筋用钢量大约为 85t/m2，混凝土用量每平米约为1.3m3；单层及纯地下室下的筏板钢筋用钢量大约为 50t/m2，混凝土量每平米约为0.75m3。 （2）采用梁板式筏板和无梁筏板方案因采用第一种方案，小高层住宅底下筏板板厚较厚（1300mm），筏板钢筋配筋量大部分是构造配筋，在柱底下的钢筋用量明显较大，筏板板厚由冲切计算控制。为了减少筏板板厚及钢筋用钢量和增加小高层住宅基础的整体性，故将小高层住宅底下无梁筏板基础改用梁板式筏板基础的型式，这样柱底冲切计算局部由地基梁来承担，以减少筏板厚度和钢筋用量；单层商业和纯地下室部分还是采用方案一的无梁筏板型式。板厚分两种，单层商业及纯地下室筏板厚度为 750mm，小高层住宅下筏板厚度为 600mm；地基梁截面尺寸均采用统一截面 800mm×1200mm，地基梁布置如（图1）所示： 图1地基梁布置图 图 2 柱墩布置示意图
PKPM软件JCCAD筏板基础设计步骤举例 一、地质资料输入 1、PKPM软件的JCCAD部分进行基础设计时，不一定要输入地质资料。 对于无桩的基础，如果不进行沉降计算，则可以不输入地质资料；如果要进行沉降计算，则需要输入地质资料。输入土的力学指标包括：压缩模量、重度。 对于有桩基础，如果不进行单桩刚度及沉降计算的话，可以不输入地质资料；否则就要输入。输入土的力学指标包括：压缩模量、重度、状态参数、内摩擦角和粘聚力。 2、在PKPM软件主界面“结构”页中选择“JCCAD”软件的第一项“地质资料输入”，程序进入地质资料输入环境，如下图所示： 3、土层布置
给地质资料命名之后，开始进行土层布置，点击右侧菜单“土层布置”，如下图所示： 弹出土层参数对话框，显示用于生成各勘测孔柱状图的地基土分层数据，如下图所示：4、输入孔点
单击“孔点输入”→“输入孔位”，以相对坐标和米为单位，逐一输入所有勘测孔点的相对 位置。孔点输入结束后，程序自动用互不重叠的三角形网格将各个孔点连接起来，并用插值法将孔点之间和孔点外部的场地土情况计算出来。如下图所示： 程序要求孔点形成的三角形网格互不交叉，互不重叠。如孔点位置十分复杂，程序自动形成的网格不能满足上述要求，可以通过“网格修改”命令由人工修改完成。 点击“修改参数”，点取已输入的孔点，弹出孔点土层参数对话框，如下图所示。对话框中显示的是标准孔点的土参数，应按各勘测孔的情况修改表中的数据，如土层低标高、土层参数、空口标高、探孔水头标高等。空口位置一般不采用绝对坐标，不必修改孔口坐标。如某一列各勘测孔的土参数相同，可以选择“用于所有点”，以减少修改土层参数的工作量。
2013年中国中西部地区土木建筑学术年会报告
华 东 建 筑 设 计 研 究 院 有 限 公 司
EAST CHINA ARCHITECTURAL DESIGN & RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.
王卫东
华东建筑设计研究院有限公司 地基基础与地下工程设计研究所 湖北 宜昌 2013. 5. 9
1
引 言
华 东 建 筑 设 计 研 究 院 有 限 公 司
EAST CHINA ARCHITECTURAL DESIGN & RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD.
? 世界已建及在建超高层建筑
900
900
850 800 750 700 650 600 550 500
850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
高度（m）
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
迪拜 哈利法塔 163层 层 828m 2010建成 深圳 平安国际金融中心 118层 646m 2009开建 广州 周大福中心 112层 层 539m 2009开建 迪拜 Pentominium 122层 层 515m 2009开建 台北 101大厦 101层 层 509m 2004建成 上海 环球金融中心 101层 层 492m 2008建成 香港 环球贸易广场 108层 层 484m 2010建成 苏州 九龙仓国际金融中心 层 92层 450m 2010开建 南京 紫峰大厦 89层 450m 2009建成 广州 国际金融中心 103层 层 437.5m 2010建成
上海 上海中心 121层 632m 2008开建
武汉 绿地中心 119层 606m 2011开建
天津 高银117大厦 117层 600m 2011开建
纽约 世贸中心1号楼 105层 541m 2012建成
2
筏板基础设计分析2009 1 筏板基础埋深及承载力的确定 天然筏板基础属于补偿性基础, 因此地基的确定有两种方法. 一是地基承载力设计值的直接确定法. 它是根据地基承载力标准值按照有关规范通过深度和宽度的修正得到承载力设计值, 并采用原位试验(如标惯试验、压板试验等) 与室内土工试验相结合的综合判断法来确定岩土的特性. 二是按照补偿性基础分析地基承载力. 例如: 某栋地上28 层、地下2 层(底板埋深10m ) 的高层建筑, 由于将原地面下10m 厚的原土挖去建造地下室, 则卸土土压力达180kpa, 约相当于11 层楼的荷载重量;如果地下水位为地面下2m , 则水的浮托力为80kpa, 约相当于5 层楼的荷载重量, 因此实际需要的地基承载力为14 层楼的荷载. 即当地基承载力标准值f ≥ 250kpa 时就能满足设计要求, 如果筏基底板适当向外挑出, 则有更大的可靠度. 2 天然筏板基础的变形计算 地基的验算应包括地基承载力和变形两个方面, 尤其对于高层或超高层建筑, 变形往往起着决定性的控制作用. 目前的理论水平可以说对地基变形的精确计算还比较困难, 计算结果误差较大, 往往使工程设计人员难以把握, 有时由于计算沉降量偏大, 导致原来可以采用天然地基的高层建筑, 不适当地采用了桩基础, 使基础设计过于保守, 造价提高, 造成浪费.采用各向同性均质线性变形体计算模型,用分层总和法计算出的自由沉降量往往同实测的地基变形量不同, 这是受多种因素的影响造成的. (1) 这种理论的假定条件遵循虎克定律, 即应力—应变呈直线关系, 土体任何一点都不能产生塑性变形, 与土体的实际应力—应变状态不相一致; (2) 公式中S = 7S6 z iAi- z i- 1Ai- 1ES i[ 2 ] 采用的计算参数系室内有侧限固结试验测得的压缩模量ESi , 试验条件与基础底面压缩层不同深度处的实际侧限条件不同; (3) 利用公式计算的建筑物沉降量只与基础尺寸有关, 而实测沉降量已受到上部结构与基础刚度的调整. 采用箱型基础或筏板基础的高层建筑物,由于其荷载大、基础宽, 因而压缩层深度大,与一般多层建筑物不同, 地基不是均一持力层. 因此在地基变形计算的公式中引入了一个沉降计算经验系数7S. 通过实际沉降观测与计算沉降量的比较, 适应高层建筑物箱型基础与筏板基础的沉降计算经验系数, 主要与压力和地层条件相关, 尤其与附加压力和主要压缩层中(0. 5 倍基础宽度的深度以内) 砂、卵石所占的百分比密切相关. 由于该系数7S 仅用于对附加压力产生的地基固结沉降变形部分进行调整, 所以《建筑地基基础设计规范》规定可根据地区沉降观测资料及经验确定.计算高层建筑的地基变形时, 由于基坑开挖较深, 卸土较厚往往引起地基的回弹变形而使地基微量隆起. 在实际施工中回弹再压缩模量较难测定和计算, 从经验上回弹量约为公式计算变形量10%～ 30% , 因此高层建筑的实际沉降观测结果将是上述计算值的1. 1～ 1. 3 倍左右. 应该指出高层建筑基础由于埋置太深,地基回弹
高层建筑基础 施 工 方 案 编制单位：XXX 编制人：建筑人 编制日期：2018年11月
第一章工程概况及周边环境 1.1 建设单位 建设单位： 设计单位： 监理单位： 地勘单位： 施工单位： 1.2 编制依据 (1) 《****大厦岩土工程勘察报告》 (2) 《****大厦水文地质抽水试验报告》 (3) 《****大厦基坑支护工程图纸》 (4) 《基坑工程施工监测规程》（DG/TJ08-2001-2006） (5) 福建省标准《地基处理技术规范》（DBJ08－40－94） (6) 《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107－2003） (7) 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002) (8) 《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002) (9) 《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001) 1.3 地理位置及周边环境 (1) 地理位置 本工程位于福建省**新区D8-2地块。 (2) 周边道路 本工程场地北侧为城中路；西侧为花园路；南侧为建设；东侧为人民东路路。 (3) 邻近建筑 本工程场地北侧为30层**大厦，其地下室距本工程基坑边界最近距离约16m 左右；东侧为24层商业，其地下室距本场地基坑边界最近距离约21m；南侧 为一般多层住宅小区；西侧为国际大厦，其地下室距本场地基坑边界最近距离 约50m。 (4) 地下管线
临近道路的地面下有各种城市管线，基坑内侧管线已在进场前全部搬迁完成。 基坑与周围管线关系见图1.3。 1.4 工程建筑及结构概况 (1) 本工程占地面积为20000m2，总建筑面积为350000m2。 (2) 本工程主楼地上31层，地下3层，建筑高度95m。裙房地上4层，地下3层。 (3) 本工程基础为桩筏形式，桩基为钻孔灌注桩。上部结构为框架─—剪力墙形式。 1.5 基坑支护工程概况 (1) 本工程塔楼基坑采用明挖顺作法施工，开挖面积约10000m2，开挖深度约20m， 土方开挖总量约20.2万m3。 (2) 本工程塔楼基坑采用地下连续墙加3道环形圈梁作为支护结构体系。地下连续 墙深25m，厚1.0m，环状布置，直径为83m。 (3) 本工程基坑采用疏干井降低基坑内浅层潜水；采用降压井对深层承压含水层进 行减压降水。并布置坑外输干井、坑外降压井、观测井配合。 1.6 工程地质概况 (1) 地形地貌 场地内地势平坦，地面标高在3.78m~4.43m之间。本场地地貌形态单一，属滨 海平原地貌。 (2) 地基土的构成及特征 根据本次勘探时现场土层鉴别、原位测试和土工试验成果综合分析，本场地地 基土在80m深度范围内的土层主要由饱和粘性土、粉性土和砂土组成，可分为 12层，其中第⑤、⑦、层分为多个亚层。 (3) 本场地土层主要特点如下： a、场地内②层褐黄~灰黄色粉质粘土层呈湿状、可塑、中压缩性，层厚较薄； b、第③层灰色淤泥质粉质粘土和第④层灰色淤泥质粘土均为饱和状，流塑、高 压缩性土； c、第⑤1a和⑤1b层为软塑~可塑，较软弱。 d、场地内第⑥层暗绿色粘土为硬塑状中等压缩性土； e、第⑦层承压水含水层，又分为三个亚层，其中⑦1层砂质粉土土质较好，为中 等压缩性土；⑦2层黄色粉砂属于中偏低等压缩性土；⑦3层灰色粉砂属于中
your name your caption here 超高层建筑的桩筏基础设计理论——工程实践是检验设计理论的标准 同济大学赵锡宏 同济大学建筑设计研究院巢斯
your name your caption here 提要 ?根据上海60层的长峰商场,66层的 恒隆广场，88层的金茂大厦和101层的上 海环球金融中心等的实测桩箱和桩筏基础 变形以及正在建造121层的上海中心大厦 的计算变形分析的宝贵数据，论证超高层 建筑的桩筏基础不是刚性，不宜继续采用 刚性偏心受压的公式计算桩顶的反力; 阻 尼器或深埋桩筏基础对风载影响桩顶反力 进行宏观探讨. 此外,对桩筏基础设计提出 一些建议,试图构成桩筏基础设计理论与 方法的蓝图。 提要
your name your caption here 前言在上海，近十几年来，高层建筑飞跃发展，见图1。 图1 上海高层建筑的今昔比 前言
前言 your name your caption here ?在中国土地上，拥有508m高的台北-101层 （Taipei-101）高楼和492m高101层的上海环球金融中心(Shanghai World Financial Center, SWFC)的高楼，这是中国人的骄傲。 ?现在，565.6m高121层的上海中心大厦 (Shanghai Tower)正在建造中，这样，与旁边88层的金茂大厦(Jinmao Building)和101层的上海环球金融中心(SWFC)将构成三足鼎力逞天下的 英姿，又是中国人的骄傲，见图2。
your name your caption here 左为上海环 球金融中心 中为金茂大 厦 右为上海中 心大厦 图 2 上海的三幢超高层大楼 前言
高层建筑桩筏基础变刚度调平设计分析 发表时间：2019-07-29T15:21:03.733Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：陈勇 [导读] 我国高层建筑当中很大部分的上部结构为框剪、框筒结构，其刚度相对较弱、荷载不均。 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司昆明 650051 摘要：新修订的中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)中明确指出，要减少差异沉降和承台内力的变刚度调平设计是重要修订内容之一，通过调整桩基布置，使得基底反力分布模式与上部结构的荷载分布一致，可减小筏板内力，实现差异沉降、筏板内力的最小化。随着城市化进程的加快，高层建筑工程建设项目越来越多，探讨高层建筑桩筏基础变刚度调平设计有着重大的意义。本文主要分析了高层建筑桩基变刚度调平中的问题及其优化对策。 关键字：高层建筑；桩筏基础；变刚度调平；设计 我国高层建筑当中很大部分的上部结构为框剪、框筒结构，其刚度相对较弱、荷载不均，整个高层建筑的基础多采用桩筏、桩箱的类型进行基础施工，建成后很容易出现碟形沉降。而高层建筑的桩基变刚度调平优化是一种非常有效的基础优化形式，高层建筑桩基变刚度调平通过调整桩基竖向支承刚度，促使桩基沉降趋向均匀，显著降低基础、承台内力，上部结构次应力。变刚度调平需要优化桩土支承刚度分布，实施强化与弱化结合，减沉与增沉结合，长桩与短桩并用，刚性桩复合地基与天然地基并用。 1高层建筑桩基变刚度调平中的问题与分析 通过大量高层建筑的实际观测发现仅加大基础抗弯刚度是不能有效减小差异沉降的效4年最大差异沉降为0.0041m，超过《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）的0.002m要求，出现差异化变形、结构开裂等方面的问题，主要还是传统设计方式中的理念问题，一般原因是：高层建筑设计过程中过分注重了天然地基的利用；在设计桩筏过程中，未能及时注意到桩型、结构等问题，荷载大小分布存在不匹配的情况，未能充分利用复合桩基对系统的刚度分布进行调整，以便减小差异沉降，或对桩反力分布、利用筏板刚度调整荷载减小差异沉降的期望过高。 2减沉设计 （1）桩长及桩身断面选择:选择桩长应尽可能穿过压缩性高的土层，桩端持力层压缩性应相对较低，在承台产生一定沉降时桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力；选择桩身断面应使桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力二者匹配，以充分发挥桩身材料的承载能力。 （2）承台埋深及其地面尺寸的初步确定:首先按外荷载全部由承台承担时其极限承载力仍有一定安全储备的原则，先初步确定承台的埋深及其底面尺寸，然后确定减沉设计的用桩量，再验算承台的初步尺寸，并给予调整。 （3）不同用桩数量时桩基沉降计算:根据初定的承台埋深及其底面尺寸，原定若干种不同的用桩数量方案，分别计算相应的沉降量，从而得到沉降s与桩数n的关系曲线，减少沉降桩基础的桩距一般应大于6d，桩的分布与建筑物竖向荷载相对应。 （4）按建筑物容许沉降量确定实际用桩数量:根据沉降s与桩数n的关系曲线，按建筑物容许沉降量确定桩基实际所需的用桩数量。在用桩数量确定后，再按已经选定的桩数和初步确定的承台埋深及底面尺寸计算其极限荷载，验算安全系数或调整承台埋深及底面尺寸，以确保合理的安全度。 3变刚度调平设计 3.1变刚度调平设计的内容 在桩筏变刚度调平设计中，群桩刚度与单一筏板刚度的比值kpr最为关键。最合适的kpr值与桩筏面积比有关，且当有关桩筏面积比范围为16%~25%时，kpr值接近于1。当桩筏面积比较大时，为减少沉降差，kpr值应稍微增加。考虑到桩的非线性，比完全弹性分析所得到的稍大(约50%)，kpr值可能更为合适。为减小桩的承载能力明显发挥(大于50%)后的沉降差，只要kpr=1的条件满足，任何实际桩长都可采用。当然为获得桩承载特性的合理发挥，桩的承载力应以侧摩阻力为主，而不是桩端阻力。研究表明，桩的总承载力发挥的强度与桩的极限承载力的比值m不应超过0.8，以避免沉降差明显增加，在m<0.8范围内，最合适群桩实际分担荷载相当于2.5倍-3倍群桩区域上的总荷载，仅为整个筏板上总外荷载的40%-70%。 对无限大地基上的局部区域，其沉降应与该区域的荷载成正比，而与其刚度成反比。地基局部区域沉降较大，是该处荷载较大而刚度较小所致。削减该处的荷载或增大该处的刚度就可以减少该处的沉降。高层建筑桩筏基础的荷载分布是由上部结构确定的。而上部结构由于受到功能的限制，一般很难进行调整。只能调整基础的刚度，对于桩筏基础，可通过变化板厚、设置肋梁，缩小墙距等调整基础刚度分布。但费用往往很高，因此减少某处的沉降或进行调平设计主要是针对筏底布桩与筏底地基土。 调整地基桩土刚度分布不仅可行而且调平效果显著，是变刚度调平设计的中心内容。首先，主裙楼的地基基础可采用不同形式，以适应上部结构荷载的分布状况。当采用桩基和复合地基时，可通过调整布桩及处理范围形成桩土变刚度分布。是改变桩的平面布置、桩数、桩长、桩径以改变桩土刚度，还是采用复合地基改变筏底地基土和桩?土界面的性质，选择的标准只能是技术可行性与经济合理性。一般来讲，对桩筏基础，桩在基础中占主导地位，改变基桩的参数效果显著。 3.2变刚度调平设计的步骤 （1）按建筑物性质、荷载、地质条件等进行初始布桩并确定板厚。 （2）对上部结构、桩筏基础与地基共同作用进行分析，绘制沉降等值线。 （3）对沉降等值线进行分析，当天然地基总体沉降不大而局部沉降过大时，根据具体条件，对沉降过大部分采用局部加强处理。如采用筏底布桩或复合地基，在桩基沉降较小部位，应抽掉一部分桩；或视土层情况适当缩短桩长或减小桩径。对沉降较大的部位，应适当加密布桩或视土层情况，适当增加桩径桩长，重新形成刚度体系。 （4）进行共同工作迭代计算，直至沉降差减到最小。在此过程中，可根据沉降等值线，判断主裙楼间是否设置后浇带或沉降缝，是否需对基础板厚和构造进行调整等。显然，调平设计的关键在于合理地计算桩筏基础的沉降分布与沉降差。因此，调平设计的沉降分析比减
PKPM软件JCCAD筏板基础设计步骤举例PKPM软件JCCAD筏板基础设计步骤举例 一、地质资料输入 1、PKPM软件的JCCAD部分进行基础设计时，不一定要输入地质资料。 对于无桩的基础，如果不进行沉降计算，则可以不输入地质资料；如果要进行沉降计算，则需要输入地质资料。输入土的力学指标包括：压缩模量、重度。 对于有桩基础，如果不进行单桩刚度及沉降计算的话，可以不输入地质资料；否则就要输入。输入土的力学指标包括：压缩模量、重度、状态参数、内摩擦角和粘聚力。 2、在PKPM软件主界面“结构”页中选择“JCCAD”软件的第一项“地质资料输入”，程序进入地质资料输入环境，如下图所示： 3、土层布置
给地质资料命名之后，开始进行土层布置，点击右侧菜单“土层布置”，如下图所示： 弹出土层参数对话框，显示用于生成各勘测孔柱状图的地基土分层数据，如下图所示：4、输入孔点
单击“孔点输入”→“输入孔位”，以相对坐标和米为单位，逐一输入所有勘测孔点的相对 位置。孔点输入结束后，程序自动用互不重叠的三角形网格将各个孔点连接起来，并用插值法将孔点之间和孔点外部的场地土情况计算出来。如下图所示： 程序要求孔点形成的三角形网格互不交叉，互不重叠。如孔点位置十分复杂，程序自动形成的网格不能满足上述要求，可以通过“网格修改”命令由人工修改完成。 点击“修改参数”，点取已输入的孔点，弹出孔点土层参数对话框，如下图所示。对话框中显示的是标准孔点的土参数，应按各勘测孔的情况修改表中的数据，如土层低标高、土层参数、空口标高、探孔水头标高等。空口位置一般不采用绝对坐标，不必修改孔口坐标。如某一列各勘测孔的土参数相同，可以选择“用于所有点”，以减少修改土层参数的工作量。
研究高层房屋建筑地基基础工程的施工技术运用要点高云鹤 发表时间：2019-08-27T08:50:31.600Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年11期作者：高云鹤[导读] 高层地基的处理效果影响着施工的质量和效率，因此必须重视地基处理的相关问题。 中冶华亚建设集团有限公司湖北省武汉市 430081 摘要：在高层的建筑过程中，地基的处理是非常重要的。现如今，我国高层的施工技术也在向多元化的方向发展，针对于不同建筑的地基需求应该采用不同的处理技术。在建筑施工的过程中，高层地基的处理效果影响着施工的质量和效率，因此必须重视地基处理的相关问题。 关键词：高层房屋建筑；地基基础；施工技术；要点 1地基基础的相关概念 通常情况下，地基是指支撑建筑物的岩石或者土体，一般位于建筑物的最底层，其中地基又分为两种，一种是天然地基，一种是人工地基，两者的区别主要在于天然地基不需要人为加工就可以直接使用，而且承受能力更强、稳定性更高；而人工地基就是通过二次加工处理形成地基，这种主要是针对地质存在问题的地基。地基作为建筑物的基础，主要作用就是保证建筑物的承受能力，避免建筑物出现变形等问题，地基基础的作用就是将承载的压力传送给地基，保证建筑物的稳定性。在当前的地基基础施工过程中，我们通常采用浅基础进行施工，不仅可以降低工程量，还可以将施工过程简单化，避免建筑物出现沉降的问题，保证建筑质量，提高使用寿命。因此我们在施工前，必须对施工现场进行调查，整合各项数据信息；在施工过程中，要对地基进行加固处理，提高地基质量。 2高层建筑地基处理与设计存在的问题 2.1高层建筑地基的选址问题 在建筑地基处理的实际过程中，现场的土层和地形影响着地基的质量问题，在选择地基场址的时候，应该分析考虑土层的类型和地质情况，根据建筑的实际情况合理的选择建设场址，保证施工的质量和施工的效率。因此，高层建筑应尽量选择在地层和地质情况良好的地段，当无法避免时，应进行专门论证研究后再选择合理的地基处理方式。 2.2地基强度不够稳定性差 由于城市的建筑物比较密集，高层建筑也比较多，建筑物的层数增多加大地基的压力。城市的地基处理的过程中施工的面积比较小，因此地基的建筑强度比较差，稳定性也不足。 2.3高层建筑的地基沉降的程度大 建筑的层数越多，土层承受的压力就越大，因此，高层建筑就比多层建筑就产生更大的沉降。尤其是建在软土层中的高层建筑，更要做好高层建筑地基处理措施，来满足建筑的结构安全及地基沉降变形要求。 2.4控制地基的渗水量 地基的渗水量和地基的控水能力影响着建筑的质量，如果这两个因素不符合规定的标准就会造成土层的水分流失现象，从而破坏整个高层建筑地基的结构。 3高层房屋建筑地基基础工程施工技术运用要点 3.1做好施工准备工作 为了确保地基基础工程施工工作的顺利进行，施工人员需要做到施工准备工作，在施工开始前清理施工现场，避免原有建筑物、电线杆、地下管道对地基建设工程造成影响。同时，施工人员需要选择密布群桩作为桩基，这样便可以确保施工场地的平整性，同时打桩机等施工设备便可以稳定行走在施工现场，施工人员也可以对施工设备进行更好的控制。 3.2增加地基的抗剪强度 地基的抗剪强度指的是抵抗施工操作产生剪切力的能力，这一数据会受到地基环境的影响，但是地基抗剪强度自身存在一定局限性，这是因为地基会受到受侧向土的压力影响，这样一旦出现了建筑物超载情况，地基结构便会出现一定程度的偏斜，进而导致更加严重的地基问题，如地基隆起、边坡失稳等问题，进而影响高层建筑应用的稳定性和安全性。为此，需要提高地基的抗剪强度，这便需要施工人员从地基角度出发，充分考虑到每项施工环节，充分考虑到多种地基处理建设技术，以此来提高地基的抗剪强度，进而提高高层建筑的应用效果。 3.3提高现场放线定位的准确程度 在进行定位桩施工之前，施工人员需要按照施工方格网来确定控制线，同时还需要结合施工图纸，来确定桩位轴线与尺寸。在完成桩机定位工作之后，还需要对桩位进行再次检查，避免出现定位不准确的情况。同样，水平点的确定也需要结合施工图纸，以此来确定每根桩基的标高并对其进行记录，同时需要记录的还有桩顶与桩端等数据信息，这样才能确保地基施工工程的顺利有效进行。此外，为了进一步提高现场放线定位的准确程度，还可以选择设置两个及其以上2个不受沉桩影响的水准点，以此来做好全面放线定位工作，全面确保定位操作的合理性和规范性。 3.4完善基坑支护体系 目前，深基坑支护体系的完善是高层房屋建筑地基基础工程施工中的要点之一，无论是土方开挖还是地基填筑操作，目前都存在较多问题，并且不同地区在深基坑支护体系建立上的规章制度和标准不同，这便为深基坑支护体系完善工作的进行造成了问题。在目前的高层房屋建筑地基基础工程深基坑支护体系施工中，应用范围较为广泛的方式是钢板桩支护方式，此方式可以确保形成一个有效的支护体系，充分发挥了支护体系的完整性，同时还能有效避免地基沉降。除此之外，施工人员在开展深基坑支护体系建设工作时，需要对其进行全面布局分析，以此来确保支护体系的完善程度和连续性，这样才能构建出完善合理规范的深基坑支护体系，同时在此基础上构建出合理的施工方案，这样才能做到对深基坑支护体系的真正完善和规范应用。在深基坑支护体系得到了完善之后，高层房屋建筑地基深度不断增加的问题便可以得到有效解决。
高层建筑箱形与筏形基础技术规范JGJ6－99 １总则 １．０．１为了在高层建筑箱形和筏形基础的勘察、设计与施工中做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制订本规范。 １．０．２本规范适用于高层建筑箱形和筏形基础的勘察、设计与施工。 １．０．３箱形和筏形基础的设计与施工，应综合考虑整个建筑场地的地质条件、施工方法、使用要求以及与相邻建筑的相互影响，并应考虑地基基础和上部结构的共同作用。１．０．４高层建筑箱形和筏形基础的勘察、设计与施工除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 ２术语、符号 ２．１术语 ２．１．１箱形基础Box Foundation 由底板、顶板、侧墙及一定数量内隔墙构成的整体刚度较好的单层或多层钢筋混凝土基础。２．１．２筏形基础 Raft Foundation 柱下或墙下连续的平板式或梁板式钢筋混凝土基础。 ２．２符号 ３地基勘察 ３．１一般规定 ３．１．１地基勘察应进行以下主要工作： （１）查明建筑场地内及其邻近地段有无影响工程稳定性的不良地质现象以及有无古河道和人工地下设施等存在； （２）查明建筑场地的地层结构、均匀性以及各岩土层的工程性质； （３）查明地下水类型、埋藏情况、季节性变化幅度和对建筑材料的腐蚀性；
（４）在抗震设防区应划分对建筑抗震有利、不利和危险的地段，判明场地土类型和建筑场地类别，查明场地内有无可液化土层。 ３．１．２勘察报告应包括以下主要内容： （１）建筑场地的基本地质情况及分析； （２）地基基础设计和地基处理的建议方案； （３）天然地基或桩基的承载力和变形计算所需的计算参数； （４）场地水文地质条件、地下水埋藏条件和变化幅度。当基础埋深低于地下水位时，应就施工降水方案和对相邻建筑物的影响提出建议并提供有关的技术参数； （５）基坑开挖边坡稳定性的分析，必要时提出支护方案。 ３．２勘探要点 ３．２．１勘探点的布置应考虑建筑物的体型、荷载分布和地层的复杂程度，应满足评价建筑物纵横两个方向地层土质均匀性的要求. 注：１、取值应考虑土的密度、地下水位等条件、当为密实土，且地下水位埋较深时取小值，反之取大值； ２、在软土地区，取值时应考虑基础宽度，当ｂ＞６０ｍ时取小值；ｂ≤２０ｍ时取大值。３．２．２．３抗震设防区的勘探点深度尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》（ＧＢＪ１１）的要求； ３．２．２．４对不考虑群桩效应，端承型大直径桩的控制性勘探点深度应达到预计桩尖以下３～５ｍ；当桩端（包括扩底端）直径大于１．５ｍ时，控制性勘探点深度应大于或等于５倍桩端直径。当遇软层时则应加深至穿透软层。一般性勘探点应到桩端以下１～２ｍ；３．２．２．５摩擦型桩基需计算地基变形时，可将群桩视为一假想实体基础，并自桩端开始计算压缩层深度来决定控制性钻孔的深度。当利用公式３．２．２／１估算控制性钻孔的深度时，基础埋深ｄ应按桩尖的埋深取值。在计算深度范围内遇有坚硬岩层或密实的碎石土层时，钻孔深度可酌减。 ３．２．３取土和原位测试勘探点的数量和取土数量应符合下列规定： ３．２．３．１取土和原位测试勘探点数量应占勘探点总数的１燉２～２燉３，且单幢建筑至少应有二个取土和原位测试孔； ３．２．３．２地基持力层和主要受力土层采取的原状土样每层不应少于６件，或原位测试次数不应少于６次。 ３．３室内试验与现场原位测试 ３．３．１室内压缩试验所施加的最大压力值应大于土的自重压力与预计的附加压力之和。压缩系数和压缩模量的计算应取自重压力至自重压力与附加压力之和的压力段，当需考虑深基坑开挖卸荷和再加荷对地基变形的影响时，应进行回弹再压缩试验，其压力的施加应模拟实际加卸荷的应力状态。 ３．３．２剪力试验宜采用三轴压缩试验。当地基土为饱和软土或荷载施加速率较高时，宜采用三轴不固结不排水的试验方法；当荷载施加速率较低时，宜采三轴固结不排水的试验方法。 ３．３．３确定一级建筑物或有特殊要求建筑物的地基承载力和变形计算参数，应进行平板载荷试验。建筑物安全等级按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（ＧＢＪ７）划分。３．３．４确定软土地基的抗剪强度，宜进行十字板剪切试验。 ３．３．５查明粘性土、粉土、砂土的均匀性、承载力及变形特征时，宜进行静力触探和旁压试验。 ３．３．６判明粉土和砂土的密实度和地震液化的可能性时，宜进行标准贯入试验。３．３．７查明碎石土的均匀性和承载力时，宜进行重型或超重型动力触探。 ３．３．８取得抗震设计所需的参数时，应进行波速试验。 ３．４地下水