多层建筑的基础设计方案优化

多层建筑的基础设计方案优化[摘要]房屋建筑过程中的基础设计在结构设计中有相当重要的地位，由于房屋建筑上部荷载很大，基础埋置较深，材料用量多，施工周期长，基础的经济技术指标对房屋建筑的经济技术指标有很大的影响。无论从城市整体的现代化规划还是从人们的空间需求，多层建筑都满足了视觉景观上的宏伟，也提高了有限地面面积的空间利用率，多层建筑地基基础设计是决定高层建筑安全性与稳定性的关键，也是高层建筑结构得以保证的根本。[关键词]多层建筑基础设计方案优化引言多层建筑的地基基础是建筑结构最主要的组成部分，它涉及到整个建筑结构安全与经济的重大问题。同时，高层建筑的体型日趋复杂，地基基础类型多变，所有这些因素，都给多层建筑地基基础的合理设计，尤其是优化设计增加了难度。总结成功设计的经验，吸取工程事故的教训，根据国家有关的标准规范，依靠先进的科学技术，多层建筑的地基基础设计是有可能作到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量。1.建筑地基基础设计的主要依据和基本要求1.1主要依据多层建筑的地基基础设计受很多因素的影响，地面土质结构和地下的岩土成分等是外部的基本条件；建筑本身的层高、地下室层数和建筑的内部结构对地基的压迫程度是建筑自身对地基基础的限制条件；此外，相关的抗震要求等对基础设计提出了更高的要求。依据以上的各种因素，再结合工程设计的造价总体规划，对地基基础进行全面的科学评估，从而得出地基设计的基本数据。1.2基本要求与普通的多层建筑设计相比，由于影响多层建筑地基基础因素较多，所以设计过程中需要考虑的设计要求也相对复杂。地基的牢固性、建筑结构的稳定性与抗震性、地基竖向的承载力与横向的抗滑移、地基的沉降指数、地基土层的抗压能力和地基压力变形范围等，都是对地基基础设计的基本要求。因此，在地基基础设计过程中，不仅要考虑建筑外观设计概念上的要求，更重要的是地面条件和建筑本身结构对多层建筑提出的具体客观要求。随着现代模拟技术与勘测技术的不断成熟，为多层建筑设计提供了设计方案反复模拟、修改的便利条件和可靠的数据，以满足多层建筑最基本的安全性要求。房屋基础结构和上部结构是房屋结构设计的主要内容。结构设计方法采用概率极限状态的设计理论。房屋上部结构是在满足结构自身重力恒载、人、家具、设备等荷载的竖向静力作用和风压力、地震力的水平荷载的动力作用下，结构应有的强度、刚度、稳定性问题。房屋静载作用一般由上向下传递，地震作用则是通过基础传给上部结构。为适应上部的机构和下部的地基条件，基础结构是其选择的结构形式，它是建筑物地下的部分。房屋建筑结构的设计是一项全面、系统性的工作，在结构设计的过程中要保证遵循四项基本的原则：整体上抓大放下、设置多道防线、刚柔相济协调、打通重要关节。按照这样的原则进行结构设计，对在结构设计过程中发现的问题及时的反馈和研究，不断提高设计人员自身的结构设计水平。设计的结构在满足建筑物安全的同时，符合实际使用的要求。2.多层建筑地基基础计算的模型影响高层建筑地基基础计算的因素很多、很复杂。它涉及到土性参数等基本计算参数的采用，尤其在我国软土、湿陷性黄土、液化土分布地区较广，地震烈度较高的环境下，由于规范的不尽完善、计算方法的差异、结构工程师水平的参差不齐，使得的离层地基基础的计算质量受到很大的影响。2.1地基模型基础底面的应力是基础与基底土层间的接触应力，其计算的精确与否，涉及地基承载力的验算、变形验算及基础内力的计算等，是地基基础计算中的首要问题。对于刚性基础、扩展基础(柱下rc基础和墙下rc条形基础)，在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，且柱下条基的高度大于1/6柱距时，或在计算筏板基础的局部弯曲时，对于压缩模量小于或等于4mpa的地基等四种基础的基底反力可按直线分布考虑，如不符合上述条件，柱下条基和筏基应按弹性地基梁或弹性地基梁板计算，此时应选用合适的地基模型。应用得最为广泛的地基模型是文克尔模型，该模型假定基底反力与变形成线性关系，k为比例常数，即基床系数。该模型完全不考虑实际存在着的地基土的应力—应变的扩散能力，但对于淤泥、软粘±或基底下士的塑性区很大时或当地基士的厚度不超过梁或板的短边宽度之半的薄压缩层时以及水位较高、水浮力较大的筏基等比较适用，并且由于计算较为简便。应用得最为广泛的另一个地基模型是弹性半无限体模型。该模型将地基视为弹性连续介质，考虑土的应力—应变的扩散能力，但由于实际的地基并非弹性连续介质，因此该模型夸大了土的应力—应变的扩散能力，并且由于计算较为复杂，使得该模型的应用受到一定的限制。接触应力反映了上部结构、基础与地基共同作用的力学特征。工程实践证明，接触应力的分布状态界于文克尔模型与弹性半无限体模型的计算结果之间。文克尔模型和弹性半无限体模型反映了地基性状的两个极端状况。为此，许多专家学者提出了改进的文克尔模型或改进的弹性半无限体模型，以及能反映土的弹塑性、不可塑性、流变性等固有特征的理想模型，但由于有关计算参数的难予确定和计算上的复杂性尚未应用于工程设计。值得指出的是上述模型均假定地基土是弹性匀质连续介质，实际上地基土是由±颗粒、水和空气构成的三相复杂体系材料。一般情况在重力荷载作用下地基土处于静态，视作弹性匀质体是可以的。但对于中高压缩性软七、湿陷性黄土等[?内容]