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摘要：高层建筑的上部结构，基础及地基组成了一个共同作用的体系，在高层建筑基础设计中，要有效利用上部结构刚度，充分考虑地基条件对基础受力的影响，合理选择基础形式，运用共同作用的理论设计地基和基础，达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。基于此，本文就从提升高层建筑结构设计中基础设计的要点展开分析。
关键词：高层建筑结构设计；基础设计；要点
引言：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。
1、高层建筑结构设计中基础设计的现实意义
1.1安全性
地基和基础位于地面以下，系隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量，直接影响建筑物的安全。设计时保证与之上部结构相适应的基础选型是影响结构安全的重要因素。如果建筑在基础选型设计上与上部结构不相适应、与所处的地基条件不协调、与上部结构不能在整体上协同受力等，有可能造成建筑物的不均匀沉降、建筑物开裂或倾斜甚至倒塌等严重后果。
1.2经济性
基础形式设计合理有利于工程造价的降低。地基基础工程的造价和施工工期在建筑总造价中所占的比例与多种因素有关，在建筑工程造价中基础工程占有的比重可达到25%左右，有时由于地质、结构的复杂性、施工条件等，则基础造价更高。保证结构安全性前提下，合理的基础选型，尽量降低工程造价。
1.3时间性
基础形式的合理有利于缩短施工工期。据相关统计，基础工程的施工工期可占到土建工程总工期的约30%左右，因此，在当今经济飞速发展的大时代背景下，基础形式的合理选择对缩短施工工期具有重大意义。
2、提升高层建筑结构设計中基础设计的要点
2.1嵌岩桩基础
在高层建筑基础结构设计中，由于上部结构传至基础的荷载大，故常用的设计方法是选择以一定厚度的中风化岩层或稳定的微风化岩层作持力层，通过嵌岩桩将上部结构荷载传至岩层。采用嵌岩桩基础持力层变形几乎趋向于零，桩尖承载力大，同时还可考虑桩侧与土的摩擦力，按经验公式计算，单桩承载力高，较容易满足上部结构荷载对基础承载力要求，且设计计算简单，但亦存在着施工周期较长，特别是桩施工完后要等桩的混凝土强度达到设计要求的强度时方可对桩身质量进行检测，对施工工期有一定的影响，工程造价也略微偏高。
2.2桩筏基础
在我国沿海城市如上海、海口、汕头等，其岩土地层结构的特点是基岩层埋深较深，嵌岩桩基础几乎无法实施，只能采用摩擦桩基础，但摩擦桩承载力较低，不一定能满足高层建筑上部结构荷载对基础承载力的要求，因此桩筏基础是这部分地区高层建筑基础结构设计的重要选择。桩筏基础的基本原理是桩、土在沉降及收缩固结过程中，相互协调达到稳定的平衡状态，筏板底土层与摩擦桩共同承担上部结构荷载。设计时可根据筏板底土层情况，考虑土承担上部结构荷载的比例，但土承担总荷载比例不宜超过25%。
通过对筏板的分析，筏板四周的应力最大，因此在设计时在筏板四周应均匀布置桩且桩距应加密，中部各竖向构件桩的布置宜采用梅花形布置。筏板厚度的确定除满足冲切要求外尚需满足抗弯、抗剪的要求，一般说来对层左右的建筑筏板厚度1.8m左右该基础类型对工期投资等没有什么优越性，但对于岩层埋深较深地区高层建筑基础选型还是可行的。在实际进行高层建筑的桩筏基础结构设计时，不仅需要突出反映筏板、桩顶之间的连接方式、结构形式，同时还需注意这些部位的防水做法，倘若实体建筑的上部结构采用的是剪力墙结构，则需要尽可能的将桩结构安排在墙下，对于心距相对较小的桩基，在条件允许的情况下应尽量采用间隔施工的方法。
2.3十字交叉钢筋混凝土条形基础
它的适用条件为：①当上部结构为框架剪力墙结构、无地下室、地基条件较好时；②当上部结构为框架剪力墙结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时；③当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时，为了增加基础的整体性和减少不均匀沉降。
2.4桩基础
桩基础的适用条件为：①浅表土层软弱，在较深处有能承受较大荷载土层作为桩基础的持力层时；②在较大深度范围内，土层均较软弱，且承载力较低时；③高层建筑结构传递给基础的垂直和水平荷载很大时；④高层建筑对于不均匀沉降非常敏感和控制严格时；⑤地震区采用桩基础可提高建筑物的抗震能力时。
3、实例分析高层建筑结构设计中的基础设计
该项目是东南沿海某栋民用高层建筑，该建筑主体结构设计的地上部分为33层、地下为2层的剪力墙结构，其实际标高设定为131.35m，而建筑基础板的底标高设定在18.3m。项目施工现场的地基土质为花岗岩。
由于该项目的整体设计的荷载较大，在经过与之相应的物理力学计算的前提下，若建筑基础工程的设计采用桩箱（筏）基础，就需要保证施工地基的承载力超出700Kpa。与此同时，由于建筑设计带有地下部分，考虑到两层地下室的承载力、稳定性，从而需要保证主楼基底的持力层处于施工地基的花岗岩层内。通过设计单位与各参建单位间的分析、探讨，项目的基础结构设计可采用桩箱复合基础，具体施工采用的是净长为34.2m的钻孔灌注桩，建筑桩基的布置一共使用了213根桩。在施工现场完成试桩后，从试验、计算结果中发现，复合基桩实际的竖向承载力为7366.1kN。
在实际的施工过程中，受地基中的饱和水影响，桩基自身与项目施工的质量无法保障，加上具体施工的效率较差、进度缓慢，更无法充分满足工程合同中的工期约定。对此，各建设单位组织进行了专业的技术会审，以评定是否需要改换其他类型的基础结构设计，在实施荷载试验后，就具体结果来看，该项目的基础施工可有效利用天然地基。然而，有关勘察单位所提出的意见是将地基承载力进行划分，分别设定标准值与花岗岩层上半部的荷载值。综合考虑两种意见，各参建单位在总结、分析后，决定在充分满足地基承载力的前提下，改换为箱形基础结构设计进行施工，而对于地基承载力的考虑则是以776kN/m2为标准，同时将箱基底板高度增大7-8m进行施工。
通过长时间的观测发现，该民用高层建筑在整个生产周期内，实际的最大沉降量为44.2mm，充分符合我国相关规范、标准中的沉降量要求。
结束语：
总而言之，我国高层建筑物越来越多，为了保证建筑物的稳定性，基础工程结构设计与施工倍受重视，因此基础工程技术也得到了日新月异的发展。基础工程造价占整个工程造价的比重较大，当遇到地质条件或施工条件制约时，则须投入较多资金进行地基处理，因此基础工程造价更高。合理的基础选型设计，既能在技术上合理，又能在安全上有保证，同时在经济上也可取得良好的效益。
参考文献：
[1]李华林.基于高层建筑基础结构设计的探讨[J].城市建设，2013.
[2]周虎.高层建筑结构桩基础设计浅析[J].建筑工程技术与设计，2016.
关键词：高层建筑结构设计；基础设计；要点
引言：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。
1、高层建筑结构设计中基础设计的现实意义
1.1安全性
地基和基础位于地面以下，系隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量，直接影响建筑物的安全。设计时保证与之上部结构相适应的基础选型是影响结构安全的重要因素。如果建筑在基础选型设计上与上部结构不相适应、与所处的地基条件不协调、与上部结构不能在整体上协同受力等，有可能造成建筑物的不均匀沉降、建筑物开裂或倾斜甚至倒塌等严重后果。
1.2经济性
基础形式设计合理有利于工程造价的降低。地基基础工程的造价和施工工期在建筑总造价中所占的比例与多种因素有关，在建筑工程造价中基础工程占有的比重可达到25%左右，有时由于地质、结构的复杂性、施工条件等，则基础造价更高。保证结构安全性前提下，合理的基础选型，尽量降低工程造价。
1.3时间性
基础形式的合理有利于缩短施工工期。据相关统计，基础工程的施工工期可占到土建工程总工期的约30%左右，因此，在当今经济飞速发展的大时代背景下，基础形式的合理选择对缩短施工工期具有重大意义。
2、提升高层建筑结构设計中基础设计的要点
2.1嵌岩桩基础
在高层建筑基础结构设计中，由于上部结构传至基础的荷载大，故常用的设计方法是选择以一定厚度的中风化岩层或稳定的微风化岩层作持力层，通过嵌岩桩将上部结构荷载传至岩层。采用嵌岩桩基础持力层变形几乎趋向于零，桩尖承载力大，同时还可考虑桩侧与土的摩擦力，按经验公式计算，单桩承载力高，较容易满足上部结构荷载对基础承载力要求，且设计计算简单，但亦存在着施工周期较长，特别是桩施工完后要等桩的混凝土强度达到设计要求的强度时方可对桩身质量进行检测，对施工工期有一定的影响，工程造价也略微偏高。
2.2桩筏基础
在我国沿海城市如上海、海口、汕头等，其岩土地层结构的特点是基岩层埋深较深，嵌岩桩基础几乎无法实施，只能采用摩擦桩基础，但摩擦桩承载力较低，不一定能满足高层建筑上部结构荷载对基础承载力的要求，因此桩筏基础是这部分地区高层建筑基础结构设计的重要选择。桩筏基础的基本原理是桩、土在沉降及收缩固结过程中，相互协调达到稳定的平衡状态，筏板底土层与摩擦桩共同承担上部结构荷载。设计时可根据筏板底土层情况，考虑土承担上部结构荷载的比例，但土承担总荷载比例不宜超过25%。
通过对筏板的分析，筏板四周的应力最大，因此在设计时在筏板四周应均匀布置桩且桩距应加密，中部各竖向构件桩的布置宜采用梅花形布置。筏板厚度的确定除满足冲切要求外尚需满足抗弯、抗剪的要求，一般说来对层左右的建筑筏板厚度1.8m左右该基础类型对工期投资等没有什么优越性，但对于岩层埋深较深地区高层建筑基础选型还是可行的。在实际进行高层建筑的桩筏基础结构设计时，不仅需要突出反映筏板、桩顶之间的连接方式、结构形式，同时还需注意这些部位的防水做法，倘若实体建筑的上部结构采用的是剪力墙结构，则需要尽可能的将桩结构安排在墙下，对于心距相对较小的桩基，在条件允许的情况下应尽量采用间隔施工的方法。
2.3十字交叉钢筋混凝土条形基础
它的适用条件为：①当上部结构为框架剪力墙结构、无地下室、地基条件较好时；②当上部结构为框架剪力墙结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时；③当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时，为了增加基础的整体性和减少不均匀沉降。
2.4桩基础
桩基础的适用条件为：①浅表土层软弱，在较深处有能承受较大荷载土层作为桩基础的持力层时；②在较大深度范围内，土层均较软弱，且承载力较低时；③高层建筑结构传递给基础的垂直和水平荷载很大时；④高层建筑对于不均匀沉降非常敏感和控制严格时；⑤地震区采用桩基础可提高建筑物的抗震能力时。
3、实例分析高层建筑结构设计中的基础设计
该项目是东南沿海某栋民用高层建筑，该建筑主体结构设计的地上部分为33层、地下为2层的剪力墙结构，其实际标高设定为131.35m，而建筑基础板的底标高设定在18.3m。项目施工现场的地基土质为花岗岩。
由于该项目的整体设计的荷载较大，在经过与之相应的物理力学计算的前提下，若建筑基础工程的设计采用桩箱（筏）基础，就需要保证施工地基的承载力超出700Kpa。与此同时，由于建筑设计带有地下部分，考虑到两层地下室的承载力、稳定性，从而需要保证主楼基底的持力层处于施工地基的花岗岩层内。通过设计单位与各参建单位间的分析、探讨，项目的基础结构设计可采用桩箱复合基础，具体施工采用的是净长为34.2m的钻孔灌注桩，建筑桩基的布置一共使用了213根桩。在施工现场完成试桩后，从试验、计算结果中发现，复合基桩实际的竖向承载力为7366.1kN。
在实际的施工过程中，受地基中的饱和水影响，桩基自身与项目施工的质量无法保障，加上具体施工的效率较差、进度缓慢，更无法充分满足工程合同中的工期约定。对此，各建设单位组织进行了专业的技术会审，以评定是否需要改换其他类型的基础结构设计，在实施荷载试验后，就具体结果来看，该项目的基础施工可有效利用天然地基。然而，有关勘察单位所提出的意见是将地基承载力进行划分，分别设定标准值与花岗岩层上半部的荷载值。综合考虑两种意见，各参建单位在总结、分析后，决定在充分满足地基承载力的前提下，改换为箱形基础结构设计进行施工，而对于地基承载力的考虑则是以776kN/m2为标准，同时将箱基底板高度增大7-8m进行施工。
通过长时间的观测发现，该民用高层建筑在整个生产周期内，实际的最大沉降量为44.2mm，充分符合我国相关规范、标准中的沉降量要求。
结束语：
总而言之，我国高层建筑物越来越多，为了保证建筑物的稳定性，基础工程结构设计与施工倍受重视，因此基础工程技术也得到了日新月异的发展。基础工程造价占整个工程造价的比重较大，当遇到地质条件或施工条件制约时，则须投入较多资金进行地基处理，因此基础工程造价更高。合理的基础选型设计，既能在技术上合理，又能在安全上有保证，同时在经济上也可取得良好的效益。
参考文献：
[1]李华林.基于高层建筑基础结构设计的探讨[J].城市建设，2013.
[2]周虎.高层建筑结构桩基础设计浅析[J].建筑工程技术与设计，2016.