浅析高层建筑基础结构设计中的沉降问题

浅析高层建筑基础结构设计中的沉降问题

罗雨莹　李凯玲

（长安大学，陕西　西安　710018）

摘　要：在设计高层建筑时，其基础结构是保证高层建筑安全可靠和正常使用的重要部分，控制沉降则是设计高层建筑基础结构

的重点和难点。文章提出现代高层建筑基础结构设计中的沉降问题，分析影响高层建筑基础沉降的主要因素，并从安全的角度出发，提出改善高层建筑基础结构设计中沉降问题的措施。关键词：高层建筑；基础；结构设计；安全；现代

高层建筑以其占地面积小、空间利用率高、改善市容市貌等优点，越来越受到城市建设者们的青睐，日益融入人们的生产和生活。由于高层建筑上部荷载大且集中的特点，在设计高层建筑的基础结构时，充分考虑和合理控制沉降问题，既有保障高层建筑安全可靠的必要性，又有保证其美观经济的重要性。

1　高层建筑基础结构设计中的沉降问题

现代高层建筑基础结构设计中，与沉降有关的问题主要有以下三点：

一是沉降量过大。高层建筑荷载大且集中，如果地基承载力差，易产生过大的沉降量，建筑底层陷入地下，影响建筑的安全和使用。

二是不均匀沉降。当上部结构的荷载分布差异大，例如高层建筑的主楼和裙房，或地基土质差异大时，易出现较大的沉降差异，使结构变形，建筑物倾斜，对基础产生附加应力，甚至使结构破坏。

三是设计过于保守。高层建筑的沉降量理论上应越小越好，但在实际设计中将其控制在工程允许的范围内即可，过于保守的设计会增大建设投资，造成不必要的浪费。2　影响高层建筑基础沉降的主要因素

2.1　地基承载力

地基承载力越大，对建筑物的支承能力和抵抗变形的能力越强，产生的沉降和沉降差异也就越小。对于地基土质稳定、地基承载力大的高层建筑，沉降量小，可考虑使用天然地基；当建筑地基为软弱地基，地基下卧层的软土厚度大，土的压缩性大时，可考虑采用人工地基控制沉降。

2.2　上部结构

根据上部结构与地基基础共同作用理论，高层建筑上部结构的荷载大小、荷载分布、尺寸、形状、变形要求、功能要求等都会对基础结构的设计产生影响。当地基条件较差时，沉降问题不易得到有效控制，上部结构应尽量采用轻型材料和轻型结构减少自重，荷载分布应尽量均匀，形状应尽量简单，以利于沉降的控制。当上部结构的整体性差，变形量大，则会对基础产生附加应力和附加变形。

2.3　基础类型和刚度

采用抗弯刚度大、整体性好的基础类型，如筏形基础、箱形基础、桩基础、桩筏基础以及桩箱基础，能有效控制地基的不均匀沉降。对于筏形或箱形基础，基础的长度和宽度相差越小沉降越大，即基础平面面积相同时正方形基础的沉降最大。当使用桩基时，其桩长、桩数以及桩的布置对建筑物的沉降都有影响，在一定范围内，桩长越长、桩数越多，则沉降量越小；长短桩的布置与荷载的分布越协调，则沉降

2018年第02期

差异越小。

2.4　相邻建筑物

高层建筑基础埋深较深、沉降量较大，而建筑物的沉降不仅表现为自身地基土的压缩变形，还存在基底压力扩散，因此相邻建筑物的地基土层压缩变形会相互影响。高层建筑的深基坑开挖则易受相邻地下建筑的影响。高层建筑与周围建筑物的距离越近、埋深差异越大，处理沉降问题时受到的不利影响就越大。

2.5　地下水位和水质

高层建筑物地下水位的高度会限制基础的深度，影响深基坑的开挖，水位的变化幅度过大或不规律会增加基础刚度和防水设计的难度。当地层的渗透性好时，含酸碱性化学成分的地下水易在建筑物施工和使用期间腐蚀基础材料，减弱基础的强度和刚度，从而增大高层建筑的沉降。

3　改善高层建筑基础结构设计中沉降问题的措施

3.1　提高设计人员的安全意识和设计水平

设计人员是结构设计中的直接执行人员，他们是否具有安全意识以及自身水平的高低，直接决定了建筑物的安全性，决定了高层建筑的基础沉降问题能否经济有效地解决。设计人员在实际工作中，应将理论与实践经验相结合，充分利用和客观判断各种软件的计算结果，以保证安全性为前提，在多个方案中选取最经济合理的。相关部门和企业应做好专业人员的知识培训工作，帮助其巩固和提升专业知识和技能，在基础理论上保证安全。同时，应做好安全教育与宣传工作，借助比赛或交流会来充实设计经验，完善设计方案的合理性，加深安全观念，从整体上提高设计人员的综合素质。

3.2　合理选择基础类型

目前我国高层建筑使用较多的基础类型为浅基础中的筏形基础、箱形基础和深基础中的桩基础。

筏形基础和箱形基础都有较大的抗弯刚度和较好的整体性，能在一定程度上协调不均匀沉降。对于软弱地基上的高层建筑，优先考虑耗材量小、施工更简便的筏形基础。当筏形基础满足不了对沉降差异的控制时，再考虑刚度和整体性更好，但耗材量大、施工技术要求高的箱形基础，并处理好深基坑开挖的问题。

桩基础可单独使用，也可与筏形基础或箱形基础结合使用，形成桩筏或桩箱基础。基桩和桩间土之间存在的摩阻力，增强了基础对上部结构的承载能力。当桩端支承在承载力较大的持力层上，可减小沉降量。对于上部结构荷载分布差异较大的高层建筑，在设计桩长、桩数和布桩时，应利用基础变刚度调平设计，使支承反力与荷载分布相协调，使用变刚度布桩，达到调平基础、减小不均匀沉降和变形的目的。

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应用技术与设计

浅谈设计院EPC总承包项目设计给采购提资管理

张新平

（武汉建筑材料工业设计研究院有限公司，湖北　武汉　430200）

摘　要：目前EPC总承包模式已广泛应用于各个建设工程领域，对于工程设计院来讲，能充分利用自身的设计技术等优势，可以

更好的承担EPC总承包项目管理，这也是广大业主所喜爱的。从专业设计转变成具有EPC总承包的管理模式的传统设计院，也是要经过一系列的市场竞争和变革才能有质的飞跃，不光是管理制度革新，更重要的是人的管理思维转变。EPC 总承包项目有许多关键过程管理，而设计给采购提资只是其中一个小的管理环节，但处理不好也会给项目造成一定损失，甚至影响项目进度。现就我院的EPC总承包项目管理中有关设计给采购提资接口管理中存在的问题和解决办法，来谈谈EPC项目中设计技术给采购提资管理。

关键词：EPC；采购；投资管理

1　设计院EPC 项目执行中设计给采购提资管理主要存在的问题

通常在工程设计单位承接的EPC总承包项目管理中，都是利用自身设计技术和采购资源优势，由设计部门项目设计人员给采购部门项目采购人员提资，采购确定供应商后及时给设计部门返资。主要为设计者依据初步设计要给采购提交设备材料采购规格书，我们通常称为设计给采购“提资”；采购者要将已确定合同的设备的相关资料及时反馈提资者，以供设计满足出正式施工图需要，我们通常称为采购给设计“返资”。通过我院以往EPC项目中设备材料采购的执行，我们可以总结出设计给采购提资过程中主要存在以下几个问题：

1.1　缺少提资管理制度，责任不清，设计者不愿配合采购提资工作

一个EPC总承包项目的设计都是由工艺、电气、结构、建筑及给排水等专业协同完成的，而相关专业的设备采购所需

的设备、材料采购订货规格书，因采购人员的知识面局限性，并对项目使用工况了解及掌握不够，一般都需要有关本项目设计专业人员来提供采购技术规格书。但在缺乏有效的提资管理制度情况下，因责任划分不清，设计人员受传统设计院只单纯做设计的思维影响，对EPC工程管理模式认识不够，总认为设计本身职责是把本专业设计完成就够了，至于后续的采购等工作应该是采购部门的事情，与自己关系不大，而不愿意配合采购工作。这种问题多出现于传统设计院开始向EPC总承包模式转变的初级阶段，都要经过一段时间的磨合才能转变设计者思想观念。

1.2　缺乏对应绩效激励，设计者配合采购提资工作积极性不高

给采购提资也是需要花费设计者一定时间和精力，且要对提资的正确性负责。而设计院一般都是以设计者专业设计工作量来核算绩效，实行总承包的，也把提资工作包含在设计绩效

3.3　做好地基勘察和现场监测

勘察建筑物场地及其附近的工程地质和水文地质条件，判断地基是否存在地质问题，为设计者提供全面可靠的资料。做好地基勘察能避免将高层建筑建在不利地基上，能提供准确的计算条件，使沉降计算更加精确。勘察时，应注意勘察范围、勘察点的布置和取土深度。

对于情况复杂的高层建筑，应在基础施工过程中进行现场监测，根据实际沉降情况及时对设计中不合理的地方加以改进。现场监测中，应选择合理的监测点和监测时间，使用精准的测量仪器和测量方法，进行科学、系统的观测。

3.4　不设沉降缝时进行补偿

一般控制建筑物不均匀沉降会考虑设沉降缝，但对于高层建筑，为利于使用和减少震害，尽量不设缝，而采用其它措施控制主楼和裙房的沉降差异：

一是选用压缩性小的持力层，或设法将主楼建在压缩性小的地基上，而裙房建在压缩性大的地基上。

二是减小裙房面积。裙房面积较小时，主楼和裙房可采用整体基础，或把裙房悬挑在主楼基础之上。

三是采用后浇缝。即在高层建筑施工时，主楼和裙房间预留缝，使主楼自由沉降，待沉降稳定后，再用混凝土填缝，将主楼和裙房连接。

四是主楼和裙房采用不同基础形式的联合设计。主楼用箱

形基础、桩箱或桩筏基础，基础底板悬挑，扩大基地面积，尽量减小沉降；裙房用沉降量较大的独立柱基或条形基础，从而减小沉降差。

五是主楼和裙房基础间采用铰接的连接式，减小沉降差异产生的附加压力和变形。4　结语

一份优秀的设计方案，不仅能保障高层建筑的安全可靠和正常使用，还能充分利用结构特点减少造价。随着城市中高层建筑甚至超高层建筑的涌现，在设计基础结构时解决沉降问题显得愈发重要。同时，设计资料也在日益丰富详细，设计理论和技术也在逐渐成熟完善。解决高层建筑基础结构设计中的沉降问题，是一个不断积累经验、学习进步的过程。参考文献：

[1] 刘向专.研究地基沉降的影响因素[J].施工技术,2012(3):71-72.[2] 谢郁珊.建筑结构基础不均匀沉降的危害及防治措施分析[J].建筑知识,2015(8):15-16.

[3] 温梁.高层建筑基础不均匀沉降防范的几点建议[J].建材发展导向,2014(3):93-94.

[4] 阮明.浅析高层建筑沉降的对策[J].理论研究,2015(8):68.

[5] 袁聚云.高层建筑基础分析与设计[M].北京:机械工业出版社, 2011.

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