高层建筑基础设计

高层建筑基础设计

浙江省建筑设计研究院

杨学林

目录

一、高层基础的荷载二、高层基础选型与布置三、基础计算

1、承载力计算

2、沉降计算

3、筏板计算四、几点体会一、高层基础的荷载竖向荷载包括：1、自重荷载：梁、柱、板、粉砂面层、填充墙、门窗幕墙，等等2、楼面活荷载3、屋面活载、积灰荷载、雪荷载等4、吊车荷载（厂房）5、施工荷载（临时）水平荷载：

1、风荷载、风振效应

2、地震荷载（作用）其它荷载（作用）：1、混凝土收缩、钢材焊接2、温度变化3、地基变形

人防地下室—人防荷载其它荷载（作用）：1、混凝土收缩2、温度变化3、地基变形（桩基沉降）静止土压力1、竖向总荷载估算：

高层建筑荷重标准值：框架结构：1.2～1.4t/m2框架-剪力墙、框架-核心筒：1.4～1.6t/m2剪力墙、筒中筒：1.6～1.8t/m2工程桩数量判断：桩数×单桩承载力特征值/上部结构标准荷重

＜1.0不安全

=1.0～1.10正常（考虑风、地震等水平作用）=1.10～1.20可优化＞1.30布桩太多

2、水平荷载与竖向荷载的比列

浙江凯喜雅大厦（H=100m）：

G+L=649068kN水平风荷载：F风

=4095kN(0.63％)

水平地震：

6度：F

=3401kN(0.523％)7度：F

=1.05％

8度：F

=2.10％

浙江新世界财富中心（北塔楼，58层，H=246m）：

G+L=2056648kN水平风荷载：F风

=18840kN(0.916％)

水平地震：

6度：F

=10848kN(0.527％)7度：F

=1.055％

8度：F

=2.11％

温州鹿城广场（75层，H=350m）：

G+L=4418409kN水平风荷载：F风

=58609kN(1.33％)

水平地震：

6度：F

=22568kN(0.51％)7度：F

=1.02％

8度：F

=2.04％

100年一遇的基本风压：杭州：0.50

kN/m2宁波：0.60kN/m2温州：0.70kN/m2350m以内高层：F风

/（G+L）=0.50％～1.35％杭、宁、温：水平地震力更小（＜1.0％）一般无需验算：桩基水平承载力

3、楼面活荷载与自重荷载的比列一般高层：活载≤15％

200m以上高层：活载≤10％浙江凯喜雅大厦（H=100m）：

G=564558kNL=84510kNG+L=649068kNL/(G+L)≈13％

浙江新世界财富中心（北塔楼，58层，H=246m）：

G=1921012kNL=135636kNG+L=2056648kNL/(G+L)≈6.6％

温州鹿城广场（75层，H=350m）

G=4131599kNL=286810kNG+L=4418409kNL/(G+L)≈6.5％国家《建筑地基规范》（2002）：1、桩数、基底面积：作用S—

采用荷载效应的标准组合抗力R—

特征值（单桩或地基承载力特征值）2、地基变形、桩基沉降作用—

采用荷载效应的准永久组合限值—

规范规定的变形允许值3、基础截面配筋、桩身强度作用—

采用荷载效应的基本组合（分项系数）抗力—

材料强度取设计值4、基础裂缝宽度作用—

采用荷载效应的标准组合限值—0.2、0.3mm①基本组合：承载能力极限状态计算时，永久作用和可变作用的组合。（永久荷载控制）②标准组合：正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。（分项系数均取1.0)③准永久组合：正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。（分项系数均取1.0)案例：杭州某高层办公楼，地上25层，高度99.6m,框架-剪力墙体系，地下二层。基础为钻孔灌注桩，桩径Φ800，持力层为中风化凝灰岩，有效桩长约40m。

施工图审查发现桩数偏多较多。

原因：传至桩基的荷载采用设计值（基本组合），单桩承载力（抗力）采用特征值，荷载和抗力取值不匹配，导致布桩数量过多造成浪费。二、高层基础选型与布置■殿天然录地基胖浅基炒础柱下烛独立盟基础柱下斩条形杀基础墙下冠条形谜基础片筏催基础岩石撞锚杆育基础测（抗蜘滑、益抗浮沫）■深基伟础桩基亚础√地下岸连续坟墙√沉井利基础某二我层地案下上桶浮近1.羽0m岩石摔锚杆威施工视不当真，抗序拔承载震力不围足而恳被拔翁出抗浮沾锚杆昌的应谅用1、桩竖基础非挤怨土桩准：√钻孔默灌注辫桩√人工术挖孔阁桩挤土缝桩：√钢管拿桩（毁上海北金茂鸟、上何海环将球、轧石油则双塔匪）预应弄力管者桩（酬可节守约造闲价30～50％）预应迈力空逮心方甲桩预制邀方桩沉管衡灌注絮桩浙江逮新世帮界财尖富中外心钻孔纵灌注喘桩：Φ8置00，L=红41删.5亭m持力壳层：6-百2圆砾时层进入6m，桩端决注浆Ra躲=4闯70便0盖kN桩长谊、持顽力层因可不槽一致桩型塘也可牺不同钻孔碧桩Φ1册10金0承台岩板:5满.6殊mRa却=1劝25犁00射k胸N人工原挖孔猎桩：端承累桩、摧端承亡型桩扩底耐效果桨好扩底烧施工恨方便安全璃问题孝与桩蓝身质但量金华画地区携：不以用圆砾全、卵糊石层册：注筐意Φ9和10钢管弦桩马来纤西亚呈吉隆右坡石罗油大铁厦双快塔地上88层，H=餐37服9m，桅输杆顶45纤2m援,地下3层98年建晃成(>西尔量斯大颈厦44箩3m卖)钢筋躬混凝楼土结骡构(8汉4层以倾上为少钢结透构)(抗风掏控制,满足概舒适解度)基础:钢管机桩Φ9罪10供x2脾2.氧2，L≈84池m承台捏板:4殃.0隐m2、地愉下连狗续墙刚度艳大、璃防水姻好：栏市中庆心深鸽基坑充分雕利用西红线丢内场鄙地：迟二墙毁合一逆作壳法：有西湖景凯悦倚、丝挂绸城魔、地体铁武段林门疏站等竖向盘承载跌力：磁带支效腿、粒墙底遭注浆泥砂好分离至器围护倾墙受窑力计鼻算围护障墙兼比作地步下室司外墙兔或作韵为结转构外愤墙的抖一部醉分时童，应拢分施害工阶殃段和订使用业阶段躁两种匀情况民分别示进行观受力很计算险，按辱最不秩利工勒况设川计。1．施芒工阶俭段受葡力计摘算鉴于盖目前顷的三垄维模扇型尚弓不完陈善，乓一般煎采用食竖向短弹性秆地基优梁的领地基混基床颂系数女法计模算围内护墙马的内钳力和锁变形贯，计兆算模歌型见篇图4。墙后刻土压木力取撑值，矩在开禾挖面象以上片可取买主动亡土压阁力，漠考虑忆到采续用逆剂作法票施工古的墙壤体变勉形较幕小，葱可对势主动吹土压愉力进纸行适倾当调里整或沈取静线止土义压力去，在阳开挖尊面以协下取挪矩形捆分布劲；墙食前（灵坑内巩侧）吓土体裁被动跪抗力窗以水样平弹洗簧模究拟。支撑由梁板瓶的作览用以输水平晚弹性士支座患代替夹。当筋采用皂全逆妹作法角时，居由于脱地下统室各谨楼层者的平派面内泛刚度等非常饼大，泳可近旁似按脾不动容支撑叛点考叮虑；颗当采献用敞昆开式时逆作惭法时喇，可仓取框炭格式理水平席支撑衰体系镇的等老效刚惠度，弊等效哀刚度仪的取很值可闲按文既献[5泼]的方载法计赏算。逆作架法施沾工时敢，坑喷内也舞是采屯取分堵步开箭挖土皱方、粥分层话浇注紧梁板某支撑取体系修的，街因此昨还必茂须考援虑这吊一动碑态施填工因谣素对恳受力笑计算膀的影膀响[5跪]。2．使处用阶各段受菌力计棵算使用蒜阶段祖围护扫墙的珍计算垃模型隔与施磨工阶屯段相踢似，笨仅有泻以下牙不同剃：①折墙外镜侧土货压力免逐渐骄恢复毛到静偶止土据压力录状态将；②边地下纵各层珍楼板护及基符础底嫩板均邻已浇焰注完里毕，涝楼板零、底赢板位寇置均剪可按威不动砌支点喊考虑浴；③侮有混抱凝土川内衬细墙时偶，应块根据扣围护苗墙与需内衬格墙的直结合谦方式撒不同缝，采湖用不闸同的谈计算军方法敬。当围托护墙侦与内径衬墙您结合塌成整各体，奔结合爱面能抗够传萌递剪喝力时吓（如条图5所示勾），墙受力郑计算寨时可御把二减者视都为整进体墙执，设兼置内堆衬墙伞后的波内力单增量苍由整眠体墙浸承担生；当悦围护迎墙与妥内衬徐墙之涛间设喊置防革水夹萝层，灭结合宝面不奥能传谣递剪碌力时坊，设伍置内恭衬墙其后的胀内力题增量馋由围旁护墙铅和内纵衬墙梢分别译承担珍，可常近似首按墙省体刚育度比座例分镰配计疗算。3、场院地要盲求和胁基础茫有效舞埋置轰深度场地值要求限：①瓣选择弦有利减地段对于谅危险旁地段症，强象调“严禁荷建造晕甲、稿乙类祝的建注筑，瞎不应椒建造锈丙类淘的建口筑”。地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土、开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，陡坡，陡坎，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的可塑黄土，地表存在结构性裂缝等危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位②妻避让盒主断屠裂带,最小贪避让愉距离:建造烈度建筑抗震设防类别甲乙丙丁8专门研究200m100m—9专门研究400m200m—③萌液化违判别波和处旗理:6度乙拴类建内筑：杰按照7度要券求判拢别处凯理映秀知镇处毕于龙门哄山概中央冰主断片裂带之三上，脊是此束次地匹震的武震伍中位敢置，餐其地缎震影案响布烈度隐高达11度，区碎域范贤围内份的房铲屋建刮筑遭辫受垃毁灭育性破轰坏。震后抛的北浙川县深城，遵巨大逃的山倦体滑味坡冲攻毁了史大片防建筑汶川街地震阶，山重体滑第坡形呈成唐国家触山堰鸽塞湖有效笨埋置葱深度质的要茫求：《建筑严地基响规范》第条助：高层筑建筑剑筏形裕和箱忙形基速础的衫埋置捉深度陪应满山足地支基承兆载力组、变维形和枣稳定渣性要译求。经在抗栽震设请防区补，除岭岩石史地基投外，截天然倘地基激上的鲁箱形慨和筏慎形基凡础其圈埋置祥深度远不宜贷小于晕建筑游物高锡度的1/誉15；桩眨箱或授桩筏蚁基础我的埋先置深畏度（选不计去桩长异）不蛇宜小婶于建关筑物他高度撇的1/匀18～1/仿20。位熄于岩灶石地基基上问的高奖层建鉴筑，掠其基习础埋存深应粘满足洗抗滑叮要求悄。《高规》第条再：天然值地基壳、复墨合地叶基：≮1/殊15桩基哗础：≮1/漆18岩石组地基桨：有帮效抗喊滑移精措施钥，可爽放松《建筑绣地基解规范》第条丽：当高具层建词筑与约相连帮的裙弹房之乱间设笛置沉摘降缝柏时，丢高层创建筑硬的基社础埋替深应朴大于泡裙房量基础度的埋宗深至将少2m。地将面以谣下沉抵降缝涨的缝翼隙应粉用粗扰砂填待实。《高规》第条骨：高层晴建筑扬宜设担地下芳室。根据钻上海净市政体府公侵布的违调查到结果狡，房信屋倾困倒的应主要今原因吓是紧字贴7号楼打北侧逮在短评期内跪堆土升过高问，最缺高处戏达10米左敢右。铸与此胶同时嘉，紧休临大扬楼南策侧的帽地下绍车库滩基坑鹿正在游开挖竹，开唇挖深衡度达4.茫6米。久大楼君两侧繁的压馅力差撤使土粱体产喉生水纲平位射移，嘱过大扭的水调平力巨超过萍了桩启基的梯抗侧坟能力洁，导金致房裂屋倾希倒。地基纺发生肝整体性残滑动4、桩让基础铜底板戴形式捐：①驼梁华板式溉：H≤清10宗0m，施日工复凡杂，煤周期歪较长较经错济②垄平告板+承台员式:③化平剑板式宗：H≥炉15葱0m，施妈工方密便，业周期初短配筋馆量大克，造昼价相绝对较脂高为方光便施塘工缩奶短工秧期，H≤搏10萄0m的高朋层有帜时也膀采用蚁。梁板橡式平板染式5、主专楼基评础与退裙房崖基础腥的关烧系①概沉降午缝：解决你不均素匀沉牛降问朽题主、无裙楼祥均有宝地下前室时梁，不参宜设狠缝。设缝益带来徐的问裕题：扑防水到处理享复杂传、易怜老化判、高冠层埋深赞不宜灵保证措施香：采牵用桩生基、摊控制戚沉降界差加强愁连接偶处的似基础迹刚度设置恒施工吐后浇恋带，检等等②箭防震领缝：解决句不规扭则结剃构的抚抗震闻问题③芦伸缩炉缝：解怪决混俱凝土评收缩玻、温间度应跟力问骨题伸缩菜缝设艳置：混凝缺土规笋范要弯求：钥对现掘浇钢户筋混父凝土玻地下室外咱墙、朱挡土意墙结之构：室内练或土纽奉中：认≤30哗m露稳天炼环撇境廊：≤20企m实际禾工程惊中，飞地下兴室结哈构很挖少按草≤30升m设置章伸缩疯缝。高地纱下水逐位、勾渗透办系数兔大的拼粉砂红土地高基中陡，地老下室柿结构嘱设置波永久套缝应饥慎重社。多于艺三层识的地湖下室合宜不巩设永仓久缝性。三、堪基础屈计算1、承堵载力奶计算偏心恳竖向惧力作爸用下水平件力作梅用下①奏确定忌桩数轴心爽竖向岛力作同用下偏心井竖向由力作绕用下水平箭力作兴用下考虑雀地震缓的内规力组靠合：偏心捧竖向愿力作待用下水平闷力作单用下轴心东竖向抢力作冈用下轴心率竖向等力作歪用下桩身奋强度旁验算辰：单桩虑竖向状抗压些静载兽荷试驴验单桩才竖向酸承载参力特敌征值颈：按地澡勘报找告估虎算：后注钞浆提粪高：30％～40％（托杭州乞）按《桩基臭规范》估算销：单桩狗水平充静载冶荷试怒验：如杭怠州钱其江新独城某Φ8吨00钻孔滥灌注丽桩，势持力壶层为丸圆砾袖层，护桩端昼后注却浆，Ra钓=4渔50裂0母kN按《桩基贴规范》估算想得：Rh近a=啄25械0位kN皂(5粮.5逮6％)单桩余水平跌承载惨力特芹征值氧：10价0年一县遇的脑基本预风压债：杭州丈：0.叠50kN懒/m2宁波辈：0.脊60职k迫N/佳m2温州淘：0.滑70起k卷N/证m235拳0m以内竖高层倒：λ=矛F风/（G+佳L）=昆0.括50％～1.养35％杭、屑宁、熊温：胞水平料地震炊力更拾小传（＜1.挨0％）考虑凯承台局侧面弹侧阻豆、地顾下室厦外墙娃外侧岸约束成等一般寄无需瓦验算找：桩皆基水胳平承芹载力②桩位叹布置猫原则璃：■肿桩基述形心鞋宜与薯结构类竖向抢永久钢荷载炕重心板重合南。偏悦心距e宜符恢合下刊式要霸求：e≤器0.1W舰/A（=参B/做60，矩总形平姜面）式中籍：W—炎—与偏室心距字方向及一致宾的基击础底盏面边汁缘抵命抗矩胶；A—虎—基础蛙底面罪积。■威高层差核心玩筒：捞尽可痛能布扩在核汤心筒纵冲切音范围耕内上海忆金茂轻：筏遥板厚乡丰度40卷00圣m倘m上海偷环球该：45乘00冰m夫m温州漠鹿城项：56嗓00漫m躁m③抗拔抚桩配毛筋的藏问题罚：采用值小直放径桩赖，Φ1俘00家0乱=衫2Φ磁50乒0（抗寻拔承搭载力竟）Φ1因00绕0嘱=请4Φ障50帜0（混民凝土渗方量寸）配筋皱：Φ6作00钻孔梦桩，直抗拔散特征富值=1爷00打0喊kN1、按俯承载特力计艺算配蛙筋：As星=4汉16堂0景mm效22、按条抗裂政计算垂配筋锅：As诸=8融20吨0咏mm腊2（Wm来ax脊≤0串.2璃mm）3、若匙考虑桐抗腐刮，按亩钢桩降每年0.储03席mm，50年为1.朗5m察m，如迎采用Φ2也5钢筋演，50年后届有效京直径为Φ2怀2，即平配筋54荣00纤mm辜2可满奏足抗喉拔承巨载力要求剑。2、桩铸基沉榆降验测算主要系方法芝：■临实体症深基育础方修法（《地基丑规范》）■Mi饲nd读li藏n应力确公式颤法■马等效饺作用怀实体霞深基足础法父（《桩基这规范》）■寺实体榨深基芹础方窗法（《地基惯规范》）计算养假定腔：1、等嘱效作云用面深位于蹦桩端轰平面友（将再桩基腰承台哪、桩细群与谎桩间抱土作鹊为实挖体深以基础矿）2、等吊效作城用面拢积为卵桩基备承台州投影滤面积阿（不掘考虑佳沿桩夺身的冲应力肠扩散似）；3、等招效作脸用附枪加压庄力取孕承台焰底附仪加压渔力4、等贸效作欲用面净以下党（等皱代实冈体深笋基底积以下姿）的禾应力努分布宪按弹汉性半雄空间Bo莫us秤si壤ne在sq解确召定■Mi中nd信li胜n应力锡公式坊法结合吩工程蜘实际叉应用怠情况症，将信桩端港、桩片侧的煎荷载连分布棉假定参为三天种基吊本模四式：桩的抱端阻树力和肥侧摩荣阻力奸比等效秃作用拥实体惧深基烧础法亲（《桩基仍规范》）：1、按Mi懂nd午li隐n解和Bo贿us离si都ne棚sq解分践别计精算同迁一虚恒拟桩修基（更距径粒比Sa章/d，长阻径比l/d，桩鹅数n，基葱础长园宽比Lc遍/B耻c）的顿沉降SM/碑SB，将划等效蜜系数Ψe＝SM/SB，制许成表塌格；2、计赶算桩注基沉术降时坛，先音按传惩统的Bo拥us翠si芹ne勇sq实体想深基芹础分俘层总糊和法堵计算踩得S’（SB），毕将其病乘以君等效衣沉降滥系数Ψe和经催验系肝数Ψ，得台到计犹算沉狠降。沉降符计算联经验乘系数战：计算忆中未总考虑布的桩啄端刺晨入Sp、桩赠身压重缩Se、桩圈端上求涌再煌刺入Sp’、土生参数劈燕与实盈际差报异等劝的影吊响，岸均需底由沉透降经个验系列数反郊映。实体属深基钥础方旨法（《地基钩规范》）Sm含ax较=区1少65誓m味m实体申深基俊础方赴法（《地基水规范》）Sm唇ax透=鼠1氏65掀m酱mMi总nd素li恶n应力蒙公式类法Sm酬ax暗=桂1汪08弟m盈mMi锦nd疫li术n应力黄公式蠢法Sm服ax半=倚1廊08筹m贤m等效劣作用艺实体屯深基贵础法《桩基厕规范》Sm墙ax勉=店4短8.拌33、筏遣板计私算常用命计算泊模型让：①支承杰于弹遮簧上朋的弹烂性板狼有限讯元分陆析法②剥倒楼肾盖模火型（率上部懂结构姑刚度员无穷市大）③则基于Mi藏nd置li兼n应力凤解的树单向衰压缩粪分层嫩总和杯法①支承蚊于弹刑簧上芹的弹股性板但有限聪元分垮析法将筏欠形承沫台板辅进行暴有限岗元划揉分，胜筏板井采用少板单铜元模符拟（MI品ND汽LI悄N理论视的中尿厚板乓），守桩作口为弹谷簧考佳虑，赞采用木有限贞元法馅求解重弹性仿支座撇的位婚移、乳反力泽及板龄的弯炮矩。单桩贪刚度亮：按《桩基龙规范》公式其估算圣；按静暮载荷炸试验砌实测Q-杀s曲线群桩叶中的昂单桩丹刚度粥：基于MI吐ND绳LI嘉N应力收解和征叠加原理京，考朱虑群