高层建筑筏形基础地基变形与控制

高层建筑筏形基础地基变形与控制

摘要：随着城市化进程的加快,城市用地紧张。而高层建筑逐渐成为城市建筑中的重要组成部分。基础设计是高层建筑设计重要组成部分,而筏形基础在高潮建筑中日益受到青睐.不仅因为它能结合地下室的埋深，充分利用天然地基补偿性基础，具有整体刚度好，能调节地基不均匀沉降的特点，还因为他能配合未来城市地下空间的开发利用。此外，筏形基础抗震性能好，施工简便，工期短，技术质量易于保证。

在基础设计中要对地基承载力和变形进行验算。尤其对高潮建筑和超高层建筑，变形往往起决定性作用。本文就筏形基础沉降计算的一些方法及适用情况与控制措施作出讨论。

关键词：高层建筑 筏形基础 地基变形

1、地基承载力确定

确定地基承载力的方法有经验查表法，原位测试法和理论计算公式法。在总结工程实践经验的基础上，以载荷试验为依据，将大量室内试验资料进行对比，统计分析，建立土的物理学指标与各类土的承载力基本值 或标准值 之间的关系，编制相应的承载力表的方法称之为经验查表法。试验方法确定地基承载力的方法有载荷试验，标准贯入试验，旁压仪测试，动力触探静力触探等方法。理论公式计算法有极限状态理论公式计算，塑性状态理论公式计算等。基础设计时应满足地基承载力的要求。

2、基坑底部回弹变形

计算高层建筑地基变形时，由于基坑开挖较深，缺土较厚，往往引起地基的回弹变形

而使地基微量隆起。地基回弹再压缩往往在总沉降中站重要地位，不能忽视，并且要予以重视和考虑。根据基坑开挖深浅不同级假设条件的区别，分为不同的模式计算基底回弹变形。

①基坑开挖缺荷相当于在基底施加均布负荷载模式，适用于基础宽度大于其深度两倍的情况。

②基坑开挖缺荷相当于在基底施加均布负荷载同时考虑基坑外侧均布正荷载超载作用的计算模式，适用于深度达不放坡，侧壁直立的基坑。

③基坑开挖缺荷相当于在基底施加均布负荷载，负荷载盈利分布受基底以下土自重应力制约的计算模式。

：基底平面M点的回弹变形量。

：基坑底面处土的自重应力。

：第i层土的厚度。

：第i层土的回弹模量。

：基底M点下地i层土应力系数，计算模型为②时用

代替

（ ， 分别为基底均布负荷载应力系数，基坑外侧周围超载应力系数）

3、地基变形计算

分析表明高层建筑筏形基础变形计算应当考虑回弹在压缩问题，并以基底自重为界限；或者考虑地基土的应力历史，一前期固结压力 为界限，分别计算回弹压缩与正常固结压密不同的地基计算深度确定。地基变形计算深度一般用应力比法，但其缺点是没有考虑到图层的构造与性质，过于强调荷载对受压层深度的影响，对于宽度较大的基础，应力比法确定的计算深度往往偏大，不适用。现行地基基础设计规范提出了应变比法确定压缩计算深度。该法考虑了荷载，基宽的影响，同时也考虑了土层构成与土的性质。关于地基压缩层深度的确定还可以用经验法简化计算。

地基变形计算有利用土工试验指标和荷载模型来计算。

①利用回弹再压缩模量 、压缩模量 计算

：最终沉降量

：回弹再压缩变形

：正常固结压密变形

：考虑回弹影响的沉降计算经验系数，无经验时取1

：沉降计算经验系数，按地区经验采用，也可按《建筑地基基础设计规范》采用

：基础底面处地基土的自重压力标准值

：长期效应组合下的基础底面处附加压力标准值

、 ：基底下第i层土的回弹再压缩模量和压缩模量

：沉降计算划分的图层数

、 ：基础底面至i层i-1层底面的距离

、：基础底面计算点至i层i-1层底面范围内平均附加应力系数

②考虑三向应力的计算方法

：长期效应组合下的基础底面处的平均压力标准值

：基础底面宽度

、：与基础长宽比及基础底面至i层土和i-1层土底面距离深度z有关的无因次系数，可按《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》确定

：基础底面下第i层土的变形模量，通过实验或安地区经验确定

：修正系数，可按《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》确定

4、地基沉降差异较大时的处理措施

高层建筑由于高度大，差异沉降整体倾斜引起的危害更为严重，因此要严格控制差异

沉降与整体倾斜。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基础各部分差异沉降较大时可综合考虑采用以下处理措施

（1）将露出的地址较差的图层挖出一部分，换填低强度等级混凝土，形成素混凝土后垫块，以改变和调整地基不均匀变形。也可用“换填法”、“复合地基”提高地基承载力。

（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)加强底板刚度和强度，在大跨度柱间设置加强半袋或暗梁等。

5、结语

高层建筑筏形基础变形控制是整个基础设计的重要组成部分，直接关系到建筑使用性能，建设投资，质量和工期。因此工程设计人员要认真研究建设场地岩土状况，正确确定地基承载力。根据周围环境和适用情况采用合适的变形计算模式，正确计算地基变形。采用合理的措施控制差异沉降，做到安全适用经济合理。

参考文献：

[1]高层建筑箱形与筏形基础技术规范》

[2]《建筑地基基础设计规范》

[3]《高层建筑箱形与筏形基础的设计计算》 中国建筑工业出版社