摘要：本文主要对建筑基础结构设计影响因素及优化策略进行分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：高层建筑基础；结构设计；影响因素；优化策略
一、前言
高层建筑的主要特征是层数多，高度大，重量大。由于建筑物高耸，不仅竖向荷载大而集中，而且风荷载和地震荷载引起的倾覆力矩成倍增长，因此要求基础和地基提供更高的竖直和水平承载力，同时使沉降和倾斜控制在允许的范围内，并保证建筑物在风荷载与地震荷载下具有足够的稳定性。这就对基础的设计提出了更高、更严的要求。高层建筑基础工程的造价，与上部结构形式和层数、基础结构形式、桩型以及地质复杂程度和环境条件等因素有关。除了钢结构和直接建造在基岩上的浅基础以及岩层埋藏很浅的桩基础以外，就钢筋混凝土结构和一般地质条件而言，采用箱形基础或筏基的高层建筑，其基础工程（包括基坑支护和开挖施工）的费用约占建筑总造价的10%~20%。由此可见，基础工程的设计对高层建筑本身及其周围环境的至关重要，其造价与工期对高层建筑总造价与总工期有举足轻重的影响，因此，必须对高层建筑基础进行科学合理的设计。
二、高层建筑基础设计影响要素分析
（1）上部结构的刚度对基础受力的影响。在建筑结构基础设计中，基础类型、深度以及浮力等基本参数都受到上部结构的影响，不同的上部结构存在不同的基础荷载和分析。因而必须充分的考虑上部结构对基础选型的影响。地下室结构的种类与形状同样会对基础选型产生影响，在进行基础设计时要充分考虑到各方面的因素。
（2）基础刚度对基底反力分布的影响。绝对柔性基础当上部结构刚度可以忽略时，对荷载传递无扩散作用，如同荷载直接作用在地基上，反力分布p（x，y）则与荷载q（x，y）大小相等、方向相反。当荷载均匀时，基础呈盆形沉降；如欲使基础沉降均匀，则需使荷载从中部向两端逐渐增大，呈不均匀状。绝对刚性基础对荷载传递起着“架越作用”。由于基础为绝对刚性，迫使地基均匀沉降。由于土中塑性区的开展，反力将发生重分布。塑性区最先在边缘处出现，反力将减小，并向中部转移，形成马鞍形分布。理论分析与试验研究表明，基底反力的分布除与基础刚度密切相关外，还涉及到土的类别与变形特性、荷载大小与分布、土的固结与蠕变特性，以及基础的埋深和形状等多种因素。基底反力分布大致分为三种类型：如果基底面积足够大，有一定的埋深，荷载不大，地基尚处于线性变形阶段，则基底反力图多为马鞍形；当地基土比较坚硬时，反力最大值的位置更接近于边缘。砂土地基上的小型基础，埋深较浅或荷载较大，临近基础边缘的塑性区逐渐扩大，这部分地基土所卸除的荷载必然转移给基底中部的土体，导致中部基底反力增大，最后呈抛物线形。当荷载非常大，以致地基接近整体破坏时，反力更加向中部集中而呈钟形，当两端存在非常大的地面堆载或相邻建筑的影响时，也可能出现钟形的反力分布。
（3）地基条件对基础受力的影响。地质条件中的地基持力层情况以及穿越土层的基本状况对基础选型的影响最大。地基持力层是对高层建筑基础负荷进行承受的土层，必须根部持力层承载力的大小和压缩模量幅度来选择合理的基础类型。还应该根据土层中地下水影响和桩基穿越能力的大小选择高层建筑基础的类型。
三、高层建筑基础结构设计优化策略探讨
（1）优化建筑基础方案选择。
对于高层建筑而言，其基础合理布置和设计方案一直是整个高层建筑结构的重心。及目前的技术的发展来看，目前其基础形式有多种选择，一般来说建筑工程造价与施工难度基础设计模式有关。所以说，基础设计方案的选择，须得多层次、全方位、综合性的考虑，并且在对基础设计方案行选择时，需要将基础结构与上层结构分离开，而且在进行建筑结构设计时，还须得对开裂等情况给予重点考虑，保证工程的质量和安全性。
（2）注重基础结构、上部结构以及地基三者共同作用。基础结构与上部结构和地基土三者之间的共同作用是客观存在的。当然，在实际的设计中不可能全部都考虑得到。但是对于地基模型的参数选取，必须要根据这三个方面共同分析的结果来选择；在构造和配筋上反映对共同作用结果的考虑，是完全可能和必要的。例如：在同一大面积整体筏型基础上建有多幢高层和低层建筑时，筒体下筏板厚度和配筋宜按上部结构、基础与地基土的共同作用的基础变形和基底反力计算确定。带裙房的高层住宅建筑下的大面积整体筏型基础，其主楼下筏板的整体挠度值不应过大，主楼与相邻的裙房柱的差异沉降确保两者差异沉降不至过大，减少由此产生的结构次应力。
（3）正确理解和应用规范。行业规范作为行业的整体设计准则和优化设计标准，在实际的工程环境中，一定要严格执行其相关的规定。这样做的结果将是会加快整个行业技术标准的统一和提升行业整体技术水平。遵守规范中的相关标准，以此作为设计的模板，找准建筑设计的设计对象、设计环境、构件特点等，进行科学合理的设计。在高层建筑基础设计中一定要注重设计环境这一环节，这可以在基础上杜绝出现安全性和经济性损害。
（4）参与变形协调，减少不均匀沉降。基础结构是处于地基和上部结构之间的中间结构，其刚度大小以及分布均匀程度，对于减少构件整体变形和弯曲以及减少不均匀沉降具有重要的作用。例如：在高层建筑中，当条形基础无法满足来自上部结构对地基的承载力或要求建筑物基础刚度足够应对不均匀沉降问题时，往往采用筏型基础。当地基土层相对较为稳定，且较为均匀时，筏型基础基底平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合。若不重合也可通过改变基底面积，使偏心距达到规范要求。
（5）提高材料的利用率。现在的高层建筑很是火热，但是其技术水平在建筑结构的基础设计上并没有太大的创新和进步，所有在优化基础设计的问题上不能盲目的进行，必须要保证安全性和经济发展，然后才去考虑提高建筑材料的利用率。在钢筋混凝土和梁板的选择上，就必须要先保证安全和项目质量，然后再去考虑其利用率。而且这两者的选择上，采用规范的标准进行加工，施工，不可任意妄行。总之，要重视材料的恰当选择，提高材料的利用率，降低造价，收到最好的效益。
四、结语
总之，在高层建筑整体设计过程中，基础设计作为其中非常关键的一个组成部分，在具体设计过程中要依托于整体建筑，对基础结构与上部关系进行充分考虑，并通过各种假定条件，综合考虑基础设计过程中相关的影响因素，并采取有效的措施来提高基础设计的质量，尽可能的减少设计中的误差，全面提升高层建筑结构基础设计的质量。在具体进行高层建筑结构基础设计过程中，需要基于结构力学和弹性力学来开展设计，重点对基础的柔性和刚度进行考虑，以此来减少沉降发生，提高高层建筑基础的稳定性和可靠性，从而达到较好的设计效果。
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