吕彬彬
中南建筑设计院（宜昌）工程设计咨询有限公司 443000
摘要：在经济日新月异发展过程中，我国建筑数量如雨后春笋般剧增，使得高层建筑的受力难度也愈来愈大，变得更加复杂，至此对高层剪力墙结构基础的稳定性、强度以及刚度的标准也在不断提升。众所周知，在高层建筑中基础工程的发挥着极为关键的作用，是保证建筑整体质量不可缺少的前提条件，同时也影响着周围环境的安全。基于此，本文将结合工程实例，重点探讨某高层剪力墙结构筏板基础优化设计方法，以期能为相关业界人士提供些许裨益。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；筏板基础；优化设计
前言：基础结构作为建筑工程重要部分，需要承受上部结构全部荷载，必须具有较高的稳定性与强度。尤其是对高层建筑工程来说，垂直与水平荷载更大，且在高度逐渐增长的情况下，水平荷载形成的弯矩与剪力也会迅速增大，会造成倾覆力矩成倍增长。基于此特点，需要结合实际情况对基础受力状态进行分析，保证筏板基础具有足够强度与刚度，稳定性可以满足工程建设要求。
1高层建筑基础选型
1.1十字交叉条形基础
是指在柱网下纵、横两个方向上均设置钢筋混凝土条形基础，使上部结构在纵横两个方向均有联系。这种基础适宜于地基较弱，土的压缩性或柱荷载的分布在两个方向都很不均匀的情况。设置十字交叉基础后，可以进一步扩大基础的底面积，同时由于这种基础具有空间刚度，可以调整结构的不均匀沉降。
1.2筏板基础
当地基很软弱，承载能力低，而上部结构传来的荷载又很大，以至于十字条形基础还不能提供足够的底面积时，可采用钢筋混凝土筏板基础。它可做成平板式和梁板式两种。
1.3桩基
桩基是高层建筑中常见的一种基础形式。它适宜于上部结构荷载很大、地基又较软弱，坚实土层离基础顶面较深，而采用其他基础形式可能导致沉降量过大的情况。桩基可采用钢筋混凝土预制桩、灌注桩或钢桩。桩基选择和承台设计应根据上部结构类型、荷载大小、桩穿越的土层、桩端持力层土类、地下水位、施工条件和经验、制桩材料供应条件等因素综合考虑，做到技术先进、经济合理，确保工程质量。
1.4箱形基础
当地基很软且不均匀，采用筏板基础刚度小，难于满足要求时，可采用箱形基础。该基础是一种具有很大底面积、埋深和整体刚度的基础，与一般基础相比，有很大的刚度，能有效地扩散上部结构传给地基的荷载，同时又能较好地抵抗由于局部地层土质不均匀或受力不均匀所引起的地基不均匀变形，减少沉降对上部结构的影响。地基基础方案的选择是受上部结构类型、使用荷载大小、施工设备及技术力量等多种因素制约的。对每一个具体工程，应在满足上部结构要求的条件下，结合工程地质、工程所具备的施工力量以及可能提供的建筑材料等有关情况，综合考虑，通过经济技术比较，确定最佳方案。
2工程概述
某工程位于某市中心区域，总建筑面积为29.3万m2，由4栋超高层建筑组成，是集办公、商业、酒店、住宅四大功能于一体的超高层综合性建筑。1#主塔楼共56层，高度240.85m；2#银行楼共39层，高度169.95m；3#住宅楼共46层，高度148.10m；4#住宅楼共47层，高度149.55m。本工程为整体地下室，共5层，采用筏板基础。由于工程量大，施工中具有相当难度，因此要求施工单位应具备较复杂高层建筑施工组织、管理、施工能力，以此来实现对高层剪力墙结构筏板基础的优化设计，具体方法如下。
3高层剪力墙结构筏板基础优化设计
3.1确定基础承载力
在筏板基础结构设计中，必须确定筏板基础的承载力，以保证其能满足工程施工的要求。根据地质调查报告、野外勘察地质特征、综合岩土工程手册及有关规定，确定天然地基承载力的经验值Fak。同时，有必要进行静侵彻试验和现场荷载试验。根据相位调节，特征值法。对地基承载力进行了宽深度修正.为了减小误差，有必要对风化岩土进行现场试验和综合评价，以减少因扰动和失水对室内土工试验结果的影响而产生的误差。
3.2筏板基础的沉降
地基验算主要包括承载力验算和变形验算两个方面。目前地基变形计算比较困难，有必要选择均匀线性变形体计算模型，采用分层求和法计算自由沉降。然而，这一结果通常不同于实际的地面变形。造成这种差异的主要原因有三个。一方面，计算得到的沉降只与地基的尺寸有关，实际测量的沉降与地基的刚度密切相关。另一方面，这是由于计算过程中所选择的参数与实验条件和实际条件之间的差异，可能是由于实际情况和理论假设的不同所致。因此，在计算高层建筑地基变形时，由于施工土厚引起的变形会导致地基的隆起，因此地基在相同弹性压缩下的变形是不容忽视的。在高层建筑的实际施工中，相同弹性的再压缩模量的测量和计算较为复杂。根据实际施工经验表明，相同的弹性量约为公式计算的变形的15%至30%。因此，筏板基础的沉降应是计算值的1.2倍。
3.3抗弯配筋计算
采用简化方法将上部结构、基础和基础三部分组成的完整的静力平衡体系分为三个部分，然后分别求解。然而，它只满足合成和总反应的静态平衡条件，而上部结构与基础、基础和基础之间的连续变形条件还没有得到分析，因此计算结果与实际情况存在一定的偏差。根据以往的经验，筏板基础中钢筋的实际拉应力比理论计算得到的大得多，即使根据理论计算，实际强度也小于1/6。最后，最大弯矩与最小配筋率之间存在一定的差异，需要引起更多的关注。
3.4结构配筋构造
对于筏板基础，其边缘位置刚度和强度相对较弱。要求在设计中增加配筋应力，使其大于板的中心位置应力。根据实际情况对弱边缘区域进行加固，如添加适当的径向加固，尽可能增加边缘匹配，同时增加边缘角面积的厚度。此外，对于筏板厚度变化较大的区域，应保证底板连接的过渡平顺性，提高筏板基础的应力均匀性，以避免应力集中过大造成的破坏。
3.5基础变形计算
在工程运营后期，在各种因素的影响下，地基会发生不同程度的变形。为了提高工程的安全性，有必要在基础设计的早期阶段进行准确的变形计算。结合现场区域工程经验，采用分层求和法计算剩余层，土壤样品会干扰风化层和强风化层的地面沉降，实测的土地压缩模量相对较小，使得残馀层的沉降普遍大于全风化层和强风化层的沉降。以土体变形模量为计算参数，缩小了地基沉降与实际结构的差异，计算结果更接近实际情况。计算公式：
.png)
其中，S是地基的最终变形，E0是土体的变形模量，P0是地基的附加压力，b是地基的宽度，a是经验系数，取值为0.3至0.5。当各土层的压缩性不同时，选取各土层的加权变形模量。
结束语：
综上所述，地其设计作为高层剪力墙建筑施工中极为重要的一个环节，其地基设计是否科学合理，与整个工程造价及建筑物的建设安全、质量息息相关。所以，相关人员必须结合建筑物的结构特点与地基相关参数进行认真研究，在基础设计中，结合综合指标，进一步确定和比较高层建筑的地基类型，使高层建筑基础设计满足国有相关要求及规定，并与现场环境相符。通过本文结合实例，针对高层建筑剪力墙结构筏板基础设计进行的分析及研究，希望能为该项工程的开展提供一些有价值的参考。
参考文献：
[1]李兰.高层建筑结构筏板基础设计与研究[D].合肥:合肥工业大学,2010,03(18):121至124.
[2]孙逊.高层建筑中筏板基础设计的运用研究[J].中华民居(下旬刊),2014,03(21):95至96.
[3]臧奇峰.岩石地基高层建筑基础底板设计优化研究[D].青岛:青岛理工大学,2012,12(18):11至22.
[4]张波.大体积混凝土温度裂缝的产生原因及控制措施.北京工业职业技术学院，2017.
[5]王晓伟,吴延,段康,等.超高层塔式起重机基础内嵌筏板施工和超长附着技术[J].城市住宅,2016,23(6):113-117.
[6]李智.高层建筑筏板大体积混凝土的施工实例[J].企业科技与发展,2017(8):83-86.