住宅结构设计之地基处理
建筑物的地基问题可概括为四个方面：
1.强度及稳定性问题。地基的抗剪强度不足，地基会产生局部或整体剪切破坏。
2.压缩及不均匀沉降问题。在上部结构自重及外荷载作用下产生过大变形，影响正常使用或因不均匀沉降使结构开裂破坏。
3.地基的渗漏量或水力比降超过容许值时，会发生水量损失，或因潜蚀和管涌而可能导致失事。
4.地震机器以及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。当建筑物的天然地基存在上述问题时，即须采用地基处理措施以保证建筑物的安全与正常使用。
地基问题的处理恰当与否，关系到整个工程质量、投资和进度，因此其重要性日益明显。我国地域辽阔，在各种地基土中，不少为软弱土和不良土，因此新建工程中越来越多地遇到不良地基，地基处理的要求也就越来越迫切和广泛。地基处理的方法很多，大致可分为排水固结法、振密挤密法、置换拌入法、灌浆法、加筋法、冷热处理法、托换技术及其它。可根据不同地基情况进行选用。
浅基础
1．墙下条形基础。
(1)刚性条形基础：是墙基础中常见的形式，通常用砖或毛石砌筑。为保证基础的耐久性，砖的强度等级不能太低，在严寒地区宜用毛石;毛石需用未风化的硬质岩石。砌筑的砂浆，当土质潮湿或有地下水时要用水泥砂浆。刚性基础台阶宽高比及基础砌体材料最低强度等级的要求，有规范规定。
(2)墙下钢筋混凝土条形基础：当基础宽度较大，若再用刚性基础，则其用料多、自重大，有时还需要增加基础埋深，此时可采用柔性钢筋混凝土条形基础，使宽基浅埋。如果地基不均匀，为增强基础的整体性和抗弯能力，可采用有肋梁的钢筋混凝土条形基础，肋梁内配纵向钢筋和箍筋，以承受由不均匀沉降引起的弯曲应力。
2．独立基础。
是柱基础中最常用和最经济的形式。也可分为刚性基础和钢筋混凝土基础两大类。刚性基础可用砖、毛石或素混凝土，基础台阶高宽比(刚性角)要满足规范规定。一般钢筋混凝土柱下宜用钢筋混凝土基础，以符合柱与基础刚接的假定。
3．柱下梁式基础。
同一排上若干柱子的基础联合在一起，就成为柱下条形基础。此种基础有相当大的抗弯刚度，不易产生太大的挠曲，故基础上各柱下沉较均匀。当土的压缩性或柱荷载分布在两个方向上都很不均匀，为了扩大底面积和加大基础空间刚度以调整不均匀沉降，可在柱网下纵横两个方向设梁，成为柱下交叉梁基础。
4．筏形基础。
用于多层与高层建筑，分平板式和梁板式。由于其整体刚度相当大，能将各个柱子的沉降调整得比较均匀。
5．箱形基础。
由钢筋混凝土底板、顶板和纵横墙体组成的整体结构，其抗弯刚度非常大，只能发生大致均匀的下沉，但要严格避免倾斜。箱形基础是高层建筑广泛采用的基础形式。但其材料用量较大，且为保证箱基刚度要求设置较多的内墙，墙的开洞率也有限制，故箱基作为地下室时，对使用带来一些不便。因此要根据使用要求比较确定。
深基础
当浅层土质不良，无法满足建筑物对地基变形和强度方面的要求时，可以利用下部坚实土层或岩层作为持力层，采取有效的施工方法建造深基础。
1．桩基础。
由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基;若柱身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中，桩基础应用广泛，其特点为：
(1)桩支承于坚硬的(基岩、密实的卵砾石层)或较硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层建筑的全部竖向荷载(包括偏心荷载)。
(2)桩基具有很大的竖向单桩刚度(端承桩)或群刚度(摩擦桩)，在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。
(3)凭借巨大的单桩侧向刚度(大直径桩)或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。
(4)桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等，其适用条件和要求在《建筑桩基技术规范》中均有规定。
2．沉井基础。
沉井是用混凝土(或钢筋混凝土)等建筑材料制成的井筒结构物。施工时，先就地制作第一节井筒，然后用适当的方法在井筒内挖土，使沉井在自重作用下克服阻力而下沉。随着沉井的下沉，逐步加高井筒，沉到设计标高后，在其下端浇筑混凝土封底，如沉井作为地下结构物使用，则在其上端再接筑上部结构;如只作为建筑物基础使用的沉井，常用素混凝土或砂石填充井筒。
3、地下连续墙。
按顺序在土中钻、挖、冲孔成槽，安放钢筋网(笼)，浇灌混凝土而逐步形成的墙称为地下连续墙，这种施工工艺开始用作为截水止漏的防渗墙，逐渐演变为新的地下墙体和基础类型。它承担侧壁的土压力和水压力，又起着把上部结构的荷载传递至地基持力层的作用。既可用于高层建筑的多层地下室，又可用于船坞工程和各种地下结构中。
篇2:高层建筑大空间剪力墙结构
高层建筑大空间剪力墙结构
底部大空间剪力墙结构
剪力墙结构有较多的墙体，室内不露梁、柱，适合住宅、旅馆客房的建筑功能要求。但是，住宅、旅馆底层需设置商店、大门厅及餐厅等大空间，这就形成底部大空间剪力墙结构，对上部与底部之间要设置转换层进行转换。底部大空间剪力墙结构的布置，主要考虑两个关键问题：
1.保证大空间层有充分的刚度，防止沿竖向刚度过于悬殊。为此，大空间楼层应有落地剪力墙或落地筒体，其数量满足规范规定。对于一般平面，令转换层的上下层刚度比γ(其公式和符号见规范)在非抗震设计时，γ应尽量接近于1，不应大于3;抗震设计时，γ应尽量接近于1，不应大于2。即大空间层的刚度尽可能与上部标准层接近，以防止变形集中而产生震害。
2.加强转换层的刚度与承载力，保证转换层可以将上层剪力可靠地传递到落地墙上去。因转换层楼面受很大内力，楼板变形显着，故其厚度不宜小于180毫米，混凝土强度等级不宜低于C30，并应采用双向上下层配筋。楼板开洞位置要远离外侧边，不要在大空间范围内将楼板开大洞，如需设楼、电梯间时，应用钢筋混凝土剪力墙围成筒体。除上述外，底部大空间剪力墙结构还有很多设计要求，规范中都有规定。
大底盘大空间剪力墙结构
高层住宅往往在下部楼层设置商业用房，因而形成底部大空间剪力墙结构。这些商业用房往往扩大其面积，形成大面积裙房，裙房多采用框架结构。这种具有大空间裙房作为底盘，上层为一个或多个剪力墙塔楼的建筑，称为大底盘大空间剪力墙结构，是高层商住楼的一种广泛应用的体系。静力试验表明：杆系-薄壁杆系三维空间分析方法可用于大底盘大空间剪力墙结构的工程设计;主体结构的竖向荷载基本上由主体结构本身承受，故竖向荷载内力计算时可不考虑裙房的作用;水平荷载作用下主体结构承受总弯矩90%以上，承受总剪力80%以上;裙房柱刚度很小，裙房所承担的剪力和弯矩主要由裙房剪力墙所承担。
动力试验表明：底盘逐渐加大时，上部结构与底盘的偏心距逐渐增加，由于扭转和刚度的变化，地震反应也逐渐加大。此外，大底盘存在楼板变形和扭转的影响。目前高层建筑资料对此种结构的适用范围、结构布置(如大底盘的长宽与主体结构的长度比例、主体结构刚度与大底盘刚度的变化控制、转换层应设在底盘顶层等)、构造措施、截面设计以及结构计算等均有详细规定，可作设计参考。
篇3:高层建筑结构转换层
高层建筑结构转换层
现代高层建筑向多功能和综合用途发展，在同一竖直线上，顶部楼层布置住宅、旅馆，中部楼层作办公用房，下部楼层作商店、餐馆和文化娱乐设施。不同用途的楼层，需要大小不同的开间，采用不同的结构形式。
建筑要求上部小开间的轴线布置、较多的墙体，中部办公用房要小的和中等大小的室内空间，下部公用部分，则希望有尽可能大的自由灵活空间，柱网要大，墙尽量少。
这种要求与结构的合理、自然布置正好相反，因为结构下部楼层受力很大，即正常应当下部刚度大、墙多、柱网密，到上部逐渐减少。为了满足建筑功能的要求，结构必须以与常规方式相反进行布置，上部小空间，布置刚度大的剪力墙，下部大空间，布置刚度小的框架柱。为此，必须在结构转换的楼层设置转换层，称结构转换层。
按结构功能，转换层可分为三类：
1.上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。
2.上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变，但是通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，并常用于外框筒的下层形成较大的入口。
3.同时转换结构形式和结构轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时，柱网轴线与上部楼层的轴线错开，形成上下结构不对齐的布置。转换层的结构形式：当内部要形成大空间，包括结构类型转变和轴线转变时，可采用梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式转换层;当框筒结构在底层要形成大的入口，可以有多种转换层的形式，如梁式、桁架式、墙式、合柱式和拱式等。目前，国内用得最多的是梁式转换层，它设计和施工简单，受力明确，一般用于底部大空间剪力墙结构。当上下柱网、轴线错开较多，难以用梁直接承托时，可以做成厚板或箱式转换层，但其自重较大，材料耗用较多，计算分析也较复杂。