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【摘要】建筑工程的地基基础对于整个建筑工程的结构安全性具有十分重要的作用，基础的选型和设计还会直接关系到整体工程的造价及工期。因此合理确定建筑工程的地基基础尤为重要。文章结合工程实例重点探讨了高层建筑嵌岩桩基础埋深设计问题。
【关键词】高层建筑；嵌岩桩；基础埋深；探讨
一、高层建筑基础埋深及结构嵌固端概述
（一）基础埋深及结构嵌固端的概念
地基基础的埋深主要是指室外设计地面到基础底面的垂直距离，通常简称为基础埋深。通常从室外地面的标高开始计算，在填方整平的地区可以直接从填土地面的标高开始计算，如果填土是在完成上部结构施工之后进行的，则应该从天然地面的标高算起。针对地下室，若采取的是箱形的基础或者是筏形的基础的时候，基础的埋深就应该从室外地面的标高算起；若采取的是独立基础或者是条形基础的时候，则应该从室内地面的标高算起；天然的地基则从箱形基础及筏形基础的底板下皮高程算起；桩基从承台的下皮高程算起；如果室内的地坪不等高，则应该从较低的一侧开始计算。
嵌固端的定义，若按计算模型而言，是指除能承受轴力（N）、弯矩（M），剪力（V）之外，X方向水平位移（U），Y方向水平位移（（V）、竖向位移（ ）、转角位移（e）均为零的部位；若按在地震作用下的屈服机制而言，就是预期塑性铰出现的部位。
（二）合理确定及选取高层建筑基础埋深及结构嵌固端的重要意义
第一，合理确定高层基础埋深的重要性：一是能够确保地基的稳定性，防止出现倾覆及滑移现象；二是能够满足地基的承载力及结构的稳定性要求，有效降低地基的沉降量及不均匀沉降所导致的房屋整体倾斜；三是能够防范建筑物在风荷载及地震作用等水平作用影响下的倾斜和滑移；四是能够降低地震的反应。第二，合理选取高层建筑结构嵌固端的意义：一是高层建筑结构嵌固端是上部结构的底部嵌固部位；二是通过刚度和承载力调整，迫使塑性铰在该预期部位出现，并能承担上部结构在该处屈服超强引起的极限弯矩和出现塑性铰时的最大剪力以及相应的最大最小的轴向力；三是在高层建筑结构设计中，选取合理的嵌固端对保证地基基础的承载力、刚度和有足够的抗滑移、抗转动能力，使整个高层建筑结构成为一个稳定的体系，防止产生过大的差异沉降和倾覆有重要作用。
二、工程实例
某工程项目拟建总建筑面积为79650平方米，其主要组成部分为四栋一类高层住宅，其中一号楼的的总建筑高度为79米，二号楼的总建筑高度为98.7米，建筑结构全部采用的是框架—剪力墙结构。依据该建筑工程的整体使用功能及工程造价的具体要求，该建筑工程未设置地下室。该拟建工程项目位于山区附近，总体地势呈现西高东低的趋势，经勘查，地势高低最大差为6m左右。同时该施工场地地质条件良好，适宜进行建筑。
（一）地基基础设计
1.基础选型
根据地勘报告揭示地层分布特征及场地土的持力层底面坡度、持力层及其下卧层在基础宽度方向上厚度的差值及土的物理力学性质指标、建筑的基础型式，综合判定建筑在天然地基條件下，地基属不均匀地基。根据当地施工经验及岩土工程条件，该工程选用嵌岩桩基础。持力层选用场地内连续分布的中风化花岗岩，并做扩底灌注桩。
2.基础设计
（1）柱下单桩
本工程一、二号楼均采用框架一剪力墙结构，结构嵌固部位均为桩顶，结构抗震等级均为三级。基础采用嵌岩桩基础，桩嵌入完整中风化花岗岩层不小于一倍桩径。桩基础采用单柱单桩。
（2）桩基础设计埋深的选定
由于本工程未设置地下室，本着安全、经济的原则，在尽量满足规范要求的前提下将拟建建筑桩顶标高适当浅埋。
（3）可行性分析
第一，高层建筑要求一定埋置深度，埋置深度可从室外地坪算至基础底。其主要目的是：其一，提高基础的稳定性，防止基础在水平风力和水平地震作用下发生滑移和倾斜；其二，提高地基的承载力，减少基础的沉降量；其三，增大地下室外墙的土压力、摩擦力，限制基础的倾斜，使基底下土反力的分布趋于平缓；其四，增大结构阻尼，减少输人加速度，减少底部地震剪力，减轻地震灾害影响。第二，据相关资料表明，地基基础的埋深不是必须满足1/15—1/18的要求，但应满足规范抗滑及抗倾覆稳定的要求。尤其对于岩石地基，当采取有效措施时，可适当放宽基础埋深要求。
（二）该工程基础埋深设计
对于本工程，因建筑使用功能无地下室，若按《高规》要求，基础埋置深度宜为房屋高度的1/18，对施工不便且不经济。综合考虑本工程建筑物高度、体型、地基土质、设防烈度等因素，并在采取有效措施的情况下，可适当降低基础埋置深度要求。主要依据如下：第一，本工程拟建场地内及附近无不良地质情况，场地稳定；基础持力层为完整中风化岩层，地基承载力高，基础变形小，不需要通过加大基础埋深来提高地基的承载力和减少基础的沉降量；第二，本工程设防烈度低（6度），场地条件好（II类场地，上部覆盖层薄），结构地震作用小（底部楼层水平地震剪力采用人工调整以达到规范楼层最小地震剪力系数值），基础埋深对增大结构阻尼，减少输人加速度，减少地震剪力，减轻地震灾害的作用有限。第三，本工程结构采用框架一剪力墙结构，结构选型和结构构件布置合理，结构抗倾覆弯矩远大于结构倾覆弯矩且基础无零应力区，结构在水平荷载下能保持整体稳定。
（三）抗滑移验算
1#楼：结构总竖向恒荷载225700kN，结构抗滑移力225700 x 0.40（软质岩石摩擦系数）=90280kN；均大于风荷载底层剪力（X向2760KN ； Y向2240KN）及底层地震剪力（X向1553KN；Y向1609KN）。
1#楼结构抗滑移满足要求。
2#楼：结构总竖向恒荷载362800kN，结构抗滑移力362800 x 0.40（软质岩石摩擦系数）=145120kN，均大于风荷载底层剪力（X向4700kN；Y向3500kN）及底层地震剪力（X向2500kN；Y向2500kN）。
2#楼结构抗滑移满足要求。
（四）注意事项
第一，对柱及墙和桩的连接节点位置依据一般结构的构件进行设计，建议将基础层直接按照结构层进行计算，依据计算的结果，对于桩顶下3倍桩径且大于5米范围之内及基础梁采取相应的加强措施，例如可以采用加密箍筋的方法；第二，在室内地坪的标高为-5.9米位置增设刚性板，用于提高地基基础的整体性，并确保其能有效传递水平荷载力。且刚性板的厚度不能低于120mm，板双层双向配筋率不得低于0.25%；第三，应将建筑周边的回填土密实回填，且分层夯实，确保每层回填土的厚度小于250mm，压实的系数不低于0.94；第四，做好施工过程中的沉降观测。第一层施工结束就观测一次，后期没施工完毕一层即观测一层。竣工之后每年观测4次，第二年观测不得少于2次。后期则每年一次即可，待其沉降稳定位置。观测中若出现异常情况，应及时进行处理。
总之，地基基础的选型及设计对于建筑工程的结构安全发挥着十分重要的作用。文章结合工程实例，通过分析和计算，探讨了高层建筑嵌岩桩基础埋深设计问题，经计算，该设计方案能够实安全、经济且适用的目标，希望能够给予同类工程提供参考和借鉴。
【参考文献】
[1]刘长江.高层建筑埋置深度确定相关技术问题探讨[J].甘肃科技，2008，02
[2]刘冬柏，王璇.高层建筑基础埋深的几个问题讨论[J].中外建筑，2010，04
[3]王海波.高层建筑基础设计以及地基处理研究[J].江西建材，2014，01
【关键词】高层建筑；嵌岩桩；基础埋深；探讨
一、高层建筑基础埋深及结构嵌固端概述
（一）基础埋深及结构嵌固端的概念
地基基础的埋深主要是指室外设计地面到基础底面的垂直距离，通常简称为基础埋深。通常从室外地面的标高开始计算，在填方整平的地区可以直接从填土地面的标高开始计算，如果填土是在完成上部结构施工之后进行的，则应该从天然地面的标高算起。针对地下室，若采取的是箱形的基础或者是筏形的基础的时候，基础的埋深就应该从室外地面的标高算起；若采取的是独立基础或者是条形基础的时候，则应该从室内地面的标高算起；天然的地基则从箱形基础及筏形基础的底板下皮高程算起；桩基从承台的下皮高程算起；如果室内的地坪不等高，则应该从较低的一侧开始计算。
嵌固端的定义，若按计算模型而言，是指除能承受轴力（N）、弯矩（M），剪力（V）之外，X方向水平位移（U），Y方向水平位移（（V）、竖向位移（ ）、转角位移（e）均为零的部位；若按在地震作用下的屈服机制而言，就是预期塑性铰出现的部位。
（二）合理确定及选取高层建筑基础埋深及结构嵌固端的重要意义
第一，合理确定高层基础埋深的重要性：一是能够确保地基的稳定性，防止出现倾覆及滑移现象；二是能够满足地基的承载力及结构的稳定性要求，有效降低地基的沉降量及不均匀沉降所导致的房屋整体倾斜；三是能够防范建筑物在风荷载及地震作用等水平作用影响下的倾斜和滑移；四是能够降低地震的反应。第二，合理选取高层建筑结构嵌固端的意义：一是高层建筑结构嵌固端是上部结构的底部嵌固部位；二是通过刚度和承载力调整，迫使塑性铰在该预期部位出现，并能承担上部结构在该处屈服超强引起的极限弯矩和出现塑性铰时的最大剪力以及相应的最大最小的轴向力；三是在高层建筑结构设计中，选取合理的嵌固端对保证地基基础的承载力、刚度和有足够的抗滑移、抗转动能力，使整个高层建筑结构成为一个稳定的体系，防止产生过大的差异沉降和倾覆有重要作用。
二、工程实例
某工程项目拟建总建筑面积为79650平方米，其主要组成部分为四栋一类高层住宅，其中一号楼的的总建筑高度为79米，二号楼的总建筑高度为98.7米，建筑结构全部采用的是框架—剪力墙结构。依据该建筑工程的整体使用功能及工程造价的具体要求，该建筑工程未设置地下室。该拟建工程项目位于山区附近，总体地势呈现西高东低的趋势，经勘查，地势高低最大差为6m左右。同时该施工场地地质条件良好，适宜进行建筑。
（一）地基基础设计
1.基础选型
根据地勘报告揭示地层分布特征及场地土的持力层底面坡度、持力层及其下卧层在基础宽度方向上厚度的差值及土的物理力学性质指标、建筑的基础型式，综合判定建筑在天然地基條件下，地基属不均匀地基。根据当地施工经验及岩土工程条件，该工程选用嵌岩桩基础。持力层选用场地内连续分布的中风化花岗岩，并做扩底灌注桩。
2.基础设计
（1）柱下单桩
本工程一、二号楼均采用框架一剪力墙结构，结构嵌固部位均为桩顶，结构抗震等级均为三级。基础采用嵌岩桩基础，桩嵌入完整中风化花岗岩层不小于一倍桩径。桩基础采用单柱单桩。
（2）桩基础设计埋深的选定
由于本工程未设置地下室，本着安全、经济的原则，在尽量满足规范要求的前提下将拟建建筑桩顶标高适当浅埋。
（3）可行性分析
第一，高层建筑要求一定埋置深度，埋置深度可从室外地坪算至基础底。其主要目的是：其一，提高基础的稳定性，防止基础在水平风力和水平地震作用下发生滑移和倾斜；其二，提高地基的承载力，减少基础的沉降量；其三，增大地下室外墙的土压力、摩擦力，限制基础的倾斜，使基底下土反力的分布趋于平缓；其四，增大结构阻尼，减少输人加速度，减少底部地震剪力，减轻地震灾害影响。第二，据相关资料表明，地基基础的埋深不是必须满足1/15—1/18的要求，但应满足规范抗滑及抗倾覆稳定的要求。尤其对于岩石地基，当采取有效措施时，可适当放宽基础埋深要求。
（二）该工程基础埋深设计
对于本工程，因建筑使用功能无地下室，若按《高规》要求，基础埋置深度宜为房屋高度的1/18，对施工不便且不经济。综合考虑本工程建筑物高度、体型、地基土质、设防烈度等因素，并在采取有效措施的情况下，可适当降低基础埋置深度要求。主要依据如下：第一，本工程拟建场地内及附近无不良地质情况，场地稳定；基础持力层为完整中风化岩层，地基承载力高，基础变形小，不需要通过加大基础埋深来提高地基的承载力和减少基础的沉降量；第二，本工程设防烈度低（6度），场地条件好（II类场地，上部覆盖层薄），结构地震作用小（底部楼层水平地震剪力采用人工调整以达到规范楼层最小地震剪力系数值），基础埋深对增大结构阻尼，减少输人加速度，减少地震剪力，减轻地震灾害的作用有限。第三，本工程结构采用框架一剪力墙结构，结构选型和结构构件布置合理，结构抗倾覆弯矩远大于结构倾覆弯矩且基础无零应力区，结构在水平荷载下能保持整体稳定。
（三）抗滑移验算
1#楼：结构总竖向恒荷载225700kN，结构抗滑移力225700 x 0.40（软质岩石摩擦系数）=90280kN；均大于风荷载底层剪力（X向2760KN ； Y向2240KN）及底层地震剪力（X向1553KN；Y向1609KN）。
1#楼结构抗滑移满足要求。
2#楼：结构总竖向恒荷载362800kN，结构抗滑移力362800 x 0.40（软质岩石摩擦系数）=145120kN，均大于风荷载底层剪力（X向4700kN；Y向3500kN）及底层地震剪力（X向2500kN；Y向2500kN）。
2#楼结构抗滑移满足要求。
（四）注意事项
第一，对柱及墙和桩的连接节点位置依据一般结构的构件进行设计，建议将基础层直接按照结构层进行计算，依据计算的结果，对于桩顶下3倍桩径且大于5米范围之内及基础梁采取相应的加强措施，例如可以采用加密箍筋的方法；第二，在室内地坪的标高为-5.9米位置增设刚性板，用于提高地基基础的整体性，并确保其能有效传递水平荷载力。且刚性板的厚度不能低于120mm，板双层双向配筋率不得低于0.25%；第三，应将建筑周边的回填土密实回填，且分层夯实，确保每层回填土的厚度小于250mm，压实的系数不低于0.94；第四，做好施工过程中的沉降观测。第一层施工结束就观测一次，后期没施工完毕一层即观测一层。竣工之后每年观测4次，第二年观测不得少于2次。后期则每年一次即可，待其沉降稳定位置。观测中若出现异常情况，应及时进行处理。
总之，地基基础的选型及设计对于建筑工程的结构安全发挥着十分重要的作用。文章结合工程实例，通过分析和计算，探讨了高层建筑嵌岩桩基础埋深设计问题，经计算，该设计方案能够实安全、经济且适用的目标，希望能够给予同类工程提供参考和借鉴。
【参考文献】
[1]刘长江.高层建筑埋置深度确定相关技术问题探讨[J].甘肃科技，2008，02
[2]刘冬柏，王璇.高层建筑基础埋深的几个问题讨论[J].中外建筑，2010，04
[3]王海波.高层建筑基础设计以及地基处理研究[J].江西建材，2014，01