高层剪力墙结构平板式筏形基础优化设计实践

　　摘要：为解决高层建筑剪力墙结构筏板基础设计中存在的问题，本文对平板式筏形基础优化设计要点进行研究，提出具体的控制措施，为相关人员提供参考。

　　关键词：高层建筑;剪力墙结构;筏板基础;优化设计

　　0引言：

　　根据高层剪力墙结构筏板基础设计现状，通过加强优化设计，在确保结构稳定和安全的同时，能够有效的提高基础的经济性，降低工程造价，更合理的利用资源，鉴于此，本文主要探讨高层剪力墙结构平板式筏形基础优化设计要点。

　　1案例背景

　　本文以某高层建筑项目为例，本工程为高层住宅，地上28层，地下1层，结构形式为剪力墙结构，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，基本风压为0.35kN/m2 地，基本雪压为0.3 kN/m2 ，基础持力层为强风化泥灰岩，地基承载力特正值为500KPa，在初步的基础设计方案中，拟采用平板式筏形基础，混凝土采用C30混凝土，钢筋采用HRB400。

　　2优化设计要点

　　2.1基础建模

　　本工程上部结构采用YJK3.0建模计算，基础采用YJK基础设计模块，对筏板基础进行有限元设计分析。筏板计算采用弹性地基梁板法，基础沉降采用分层总和法。地质资料根据地勘报告输入，地质资料应输入准确，以便软件准确计算基床系数，计算基础沉降。

　　2.2基底面积与基底反力控制

　　在高层建筑剪力墙筏板基础设计中，设计人员需要根据上部荷载和地基承载力，调整筏板周边外挑长度，在规范允许下，使基底反力尽量做到最大，并结合筏板的抗冲切、抗剪结果，确定合理的筏板外挑长度，从而优化筏板面积。达到节约筏板混凝土量的目的，节约基础工程造价。同时应确保各工况荷载组合作用下的基底反力均应满足规范要求。

　　2.3合理确定筏板厚度。

　　本工程初步拟定筏板厚度为1.0m进行试算，并逐步加厚，对计算结果进行分析。经过有效的计算分析，若筏板基础的厚度小于1.0m时，因筏板刚度过小，无法将上部荷载较均匀的传递到地基上，造成局部基底反力过大甚至超限，不能满足上部结构的荷载要求。适当增加筏板基础的厚度，能有效提高筏板基础的刚度，筏板的跨中位置所产生基底反力会增大，同时，筏板基础的支座部位承载力则会减小，基底反力趋于均匀[1]。

　　本工程筏板基础的设计厚度为1.0m时，竖向构件所在区域基底反力局部会超限，随着筏板厚度的增加，筏板基底反力表现为逐渐均匀。若筏板基础设计厚度超过1.5m，基础底部的反力并没有显著的变化，这表明随着筏板基础厚度增加到一定数值时，其自身的调节效果逐渐下降，故在高层建筑筏板基础优化设计期间，设计人员要考虑筏板刚度与基底反力的关系，合理确定筏板基础厚度。

　　2.4筏板配筋与筏板厚度

　　设计人员应根据不同的筏板厚度计算得出的筏板配筋结果，分析筏板的配筋率。在不改变钢筋强度和混凝土强度等级的情况下，随着筏板厚度的增加，筏板的计算配筋会减小，但是筏板的构造配筋会增加，当筏板设计厚度在1m到1.5m之间时，筏板基础的配筋率宜控制在0.16%到0.27%之间[2]。

　　此外，随着筏板厚度的增加，筏板计算配筋不断减小，筏板的总配筋量达到最优值时，应同时考虑筏板混凝土量所造成的影响。因为随着筏板厚度的增加，筏板总的混凝土量也会增加。经过计算分析得出，適当提高筏板的混凝土强度等级，可以有效的减小筏板厚度、降低筏板的计算配筋。节约工程造价。局部配筋计算值过大时，可以设置筏板加厚区，能有效减小筏板平均厚度，同时降低筏板的构造配筋和计算配筋，能有效的降低筏板基础的工程造价。

　　2.5加强工程造价控制

　　在筏板基础设计工作当中，设计人员需要遵守经济性设计原则，在具体设计环节，加强工程造价控制力度，具体流程见表一。

　　通过优化设计，本项目筏板混凝土强度采用C35，钢筋采用HRB400钢筋，筏板外挑长度1.2～1.8米，筏板厚度为1200mm，设局部加厚区，加厚区厚度为1400mm、1600mm。

　　3结语：

　　综上所述，本文通过对高层剪力墙结构筏板基础优化设计要点进行全面分析，在确保结构的稳定性与安全性得同时，降低工程造价，为相关人员提供良好的帮助和借鉴。

　　参考文献：

　　[1]吕恒柱，侯善民，徐从荣.百米高层住宅刚性桩复合地基桩型选择及案例分析[J].建筑结构，2021，51(08)：90-96+89.

　　[2]刘晓玉，谭潇，岳云鹏.罕遇地震下不同基础埋深的某高层建筑结构的抗震性能分析[J].建筑结构，2019，49(S2)：328-334.

　　推荐阅读：工程机械电气控制系统故障研究