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摘要：现阶段，我国的高层建筑日益增多。高层建筑结构的稳定性在很大程度上是由基础设计方案的有效性所决定的。但当前我国在对高层建筑结构的基础进行设计的过程中，依然会存在一些制约设计工作正常开展的因素。因此，文章从影响基础设计的主要因素出发，探讨了建筑结构中的基础类型及其设计要点，最后通过结合工程实例，探讨如何能够有效进行基础的设计与选型工作，以期能够提高基础设计的合理性及有效性。
关键词：建筑结构设计；基础设计；设计方案
1、影响高层建筑结构基础设计的主要因素
1.1工程地质的影响
一般来说，常见的工程地质问题包括软土地基的不均匀沉降、岩溶地面的塌陷、软弱地层的崩塌、滑坡等。这些地质问题都会对基础的设计与选型产生较大的影响。如果在对基础进行设计与选用之前没有对工程的地质情况进行详细的勘探，那么就有可能导致所选用的基础并不满足承载力要求，严重的话就会使得建筑物发生倾斜、倒塌等情况。因此，在工程的勘探过程中，一定要注意对场地土的类型以及场地地下水的分布及水位等情况进行仔细勘查；同时，还要确认其中是否存在液化土层等，以便有针对性地对基础设计方案进行制定。
1.2建筑方案的影响
建筑结构基础的设计方案的制定应结合工程的地质条件、上部结构类型、荷载分布、施工条件以及相邻建筑物的影响等多种因素来进行综合分析与设计。一旦设计人员忽视其中某个关键因素，或是仅仅只是根据以往的经验来进行方案设计，那么在该建筑方案中就必然会存在不合理的地方，因此也就无法达到理想的设计效果，更不利于基础的选型和应用。
1.3成本的影响
建筑结构的基础工程属于一项地下隐蔽工程，其施工难度大、造价也相对较高。所以，如果对于基础工程的资金投入不到位，就会对工程的建设质量造成极大的影响。一旦工程的资金投入力度不足，部分相关单位为了节省成本就会在施工过程中偷工减料或是选用劣质材料，这就使得建筑的基础设计与施工工作无法得到确切地落实，从而对基础工程的设计效果也造成了不小的影响。
2、高层建筑结构中的主要基础类型及其设计要点
2.1桩基础及其设计要点
桩基础是高层建筑中广泛采用的一种基础形式，适用于建筑上部结构荷载较大、地基在较深范围内为软弱土且采用人工地基不具备条件或不经济的情况。桩基础的设计要点主要有两方面：其一是增加桩基的密度，这一点主要是针对房屋建筑的框架结构来做出的相关设计，此举对加大桩基承载力度效果显著；其二是调整桩柱各部分的长度比例，这一设计要求应该根据实际房屋结构情况灵活变化。
2.2箱、筏基础及其设计要点
箱、筏基础设计工作是对箱型基础和筏形基础设计工作的总称，这两种基础在设计应用上具有一定共性，一般用于高层建筑的地下商场、停车场、机房等大空间房屋。箱、筏基础基础的整体刚度大，因此能有效的调节基地压力和不均匀沉降。箱型基础与筏形基础的承载强度高主要得益于其自身的混凝土结构，但如果在设计过程中面临环境因素的影响，尤其是环境温度过低时，这两种基础就极易出现开裂现象，从而会对基础的承载力造成严重影响。对此，设计人员在设计过程中通常要设置伸缩缝等预防措施。
2.3桩筏基础及其设计要点
桩筏基础的基本原理是桩土的协同工作，桩与土在沉降及收缩固结过程中相互协调达到稳定的平衡状态，筏板底土层与摩擦桩共同承担上部结构荷载。在对桩筏基础进行设计时，应考虑地下室开挖后地基补偿等因素，确保筏板底土层具有一定的承载力；同时，在设计时需要根据筏板底土层情况，考虑土承担上部结构荷载的比例。通过对筏板的分析，可以知道筏板四周的应力最大，因此在设计时在筏板四周应均匀布置桩且桩距应加密，中部各竖向构件桩的布置宜采用梅花形布置。
3、基础型式的合理选用分析
3.1高层建筑基础的选用
高层建筑基础的选型应根据上部结构、工程地质、抗震设防要求、施工条件、周围建筑物和环境条件等因素综合考虑确定，应选用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。一般来说，天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用，必要时也可以采用箱型基础；当地质条件好、荷载较小且能满足地基承载力和变形的要求时，也可以采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力和变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基的基础形式。
3.2高层建筑基础合理选型的重要性
一般情况下，高层建筑工程项目一旦建成并投入使用，如果该建筑结构的地基基础出现安全事故的话，所造成的损失往往是无法弥补的，甚至比当初所投入的建设成本要大得多。基础工程一旦出现质量问题，往往会引起地基失稳、建筑结构破坏、建筑倒塌等问题，而这些问题都属于毁灭性极大的建筑安全事故。再加上，基础工程的安全事故往往具有突发性，因此事故一旦发生，将会直接造成重大的人员和财产损失问题。例如，上海莲花河畔倒楼案就是由于土方在短时间内的快速堆积对PHC桩造成了很大的压力，使得桩基产生很大的偏心弯矩，最终破坏桩基，引起楼房的整体倒覆；此外，加拿大特斯康谷仓事件是由于事先未对工程进行实际勘察，设计工作也盲目进行，导致所采取设计荷载远超过地基土的承载力，进而导致谷仓发生地基整体滑动破坏的严重事故。
综上所述，结合工程的实际勘察报告做好基础相关参数的计算，以及对高层建筑的基础进行合理的选型，不仅能够有效保障高层建筑的稳定性，而且也能够保障人们的生命安全，并最大限度减少财产损失。
3.3工程实例分析
（1）工程概况：该工程项目为7层-18层的高层住宅，位于河北沧州。在对其进行勘察后发现该工程场地土属于中软土，稳定性较差；此外，该地区的水位较高，地下水对工程的钢筋、混凝土等结构和材料都具有强腐蚀性，因此对于地基土的防腐措施是根据地下水的腐蚀性来进行考虑的，其标准冻结深度为0.60m。
（2）抗震设计：由于该场地处于建筑抗震不利地段，参照国家相关规范之后，决定按照抗震设防烈度7度来进行抗震设计，采用剪力墙结构，抗震等级为三级。
（3）基础的选型：该工程的初步设计是决定采用回填土后预制桩工艺方案的，但后来考虑到回填土产生的负摩阻力会对建筑和桩基础产生不利影响，所以不予采用；若采用桩独立承台基础，又存在桩布置较密等问题，导致桩的承载能力无法充分发挥。因此，在结合本项目的地质情况、上部结构布置形式等因素之后，同时考虑到基础整体的稳定性与经济性，决定选用桩筏基础来进行设计。
（4）基础的设计：本项目采用的桩型是高强预应力管桩（φ500mm），筏板厚度为750mm~800mm。因本项目地层无岩层，均为粉质黏土或粉土，受桩径和桩长制约，单桩竖向承载力较低，经初步计算（计算与试验数据吻合）及现场破坏性试桩试验后确定单桩承载力特征值为1400kN，桩长35m，且穿越液化土层。此外，为了避免基底的液化现象对建筑的抗震设计产生不利影响，本项目的基床系数取0，不考虑地基承载力。
结束语：
总而言之，高层建筑结构的基础设计工作关系到建筑整体的施工安全与施工质量，因此设计人员一定要对其予以高度的重视。通过分析工程地质、建筑方案以及成本等因素对基础设计工作的影响，对高层建筑结构中主要的基础类型及其设计要点进行了解和掌握，最后在工程实践中还要加强对基础设计与选型工作的有效应用，从而才能有效保障高层建筑整体的建设质量。
参考文献：
[1]赵寅.高层住宅建筑基础结构设计分析[J].砖瓦世界，2019.
[2]谢犇.探讨高层建筑结构基础设计中的问题及对策[J].中国住宅设施，2019.
[3]段晓静.简述高层建筑结构基础选型与设计[J].建筑工程技术与设计，2019.
[4]李京光.论述高层建筑结构设计中的基础设计[J].建材与装饰，2019.