高层建筑基础设计：从定义到不同类型基础的详细介绍

高层建筑基础设计：从定义到不同类型基础的详细介绍

随着城市化进程的加快，高层建筑在城市中越来越常见。这些高耸入云的建筑不仅需要独特的外观设计，更需要坚实的基础来支撑其庞大的重量。本文将为您详细介绍高层建筑基础设计的相关知识，包括高层建筑的定义、基础设计的重要性和不同基础类型的特点。

有多高 "高"?

虽然没有绝对的标准来定义高层建筑，但可以根据以下几个方面进行判断：

1. 建筑物所在的城市环境
   
   图1：建筑物所在的城市环境

2. 建筑物的比例
   
   图2：示例比例

3. 建筑物的细长率
   细长率是通过将总建筑高度除以基础宽度尺寸中的较小者获得的。细长比为 5 或更少，结构系统通常可以承受低层或中层建筑典型的横向载荷。细长比超过 5，则结构的细长度会显着影响设计。

基础设计的重要性

高层建筑的基础设计需要考虑以下几个方面：

1. 载荷传递：高层建筑的载荷传递会影响更深处的地面及其相邻结构。
2. 土壤条件：在设计过程中，工程师必须仔细评估结构与支撑地面之间的相互作用。
3. 现场调查：在做出有意义的决定之前，现场调查和报告必须由岩土工程师进行。

历史上，基础设计基于经验公式得出近似的基础解决方案。近年来，现代的现场测试方法被开发出来，以准确测量基础设计的土工参数或土-结构相互作用的影响。

高层建筑的基础选项

一旦确定了地面条件和现场调查，高层建筑的基础选择范围从筏板到桩基础，或同时使用筏板和桩解决方案的复合系统。这些不同的选项如图3所示：

图3：高层建筑的基础选项

筏板基础

筏板基础，也称为“垫子基础”，本质上是直接位于土壤顶部的连续楼板，延伸到建筑物的整个占地面积，从而将其重量和负载更均匀地转移到地面上。当土壤薄弱时经常使用筏板基础，因为它将重量分布在建筑物的整个区域上，而不是在较小的区域或单个点上，减少了土壤压力。

桩基础

桩基础通常用于在较弱或饱和土壤深度上的结构中，而对于浅层基础而言，开挖深度不可行。来自上部结构的载荷通过弱可压缩土层从桩传递到较硬的土壤或坚硬的岩石。设计师通常评估大直径桩在高层建筑中的使用情况。

桩筏复合基础

当传统的筏板基础无法提供足够的支撑时，可以通过增加桩来增强基础。桩筏复合基础在土壤不适合防止过度沉降的高层建筑中是一种受欢迎的选择。在筏形基础上添加桩可以增加基础的有效尺寸，并有助于抵抗侧向载荷。