设计经济合理。
B. 数据处理、计算量巨大，必须采用电算实现。
10.1.6高层基础设计中应用共同作用理论的 意义
有效利用上部结构的刚度，使基础的结构尺寸大大减小。
如：若把上部结构与基础作为一个整体考虑，可以减小箱形基础的高 度；若上部结构为剪力墙体系，可以把箱基改为筏基。
（1）对主楼和裙房分别采用不同形式的基础，在某些条件下可以使主楼和
（3）开始全面考虑上部结构－基础－地基共同工作阶段
① 设计方法：统一考虑上部结构、基础、地基三者共同作用，采用
有限单元法（特别是子结构分析技术）得到三者共同作用的基本方程。 上述方法称为子结构法。
其它的简化方法有：等效刚度法、弹性杆法等。
② 该方法的特点： A. 真实反映高层建筑的上部结构、基础、地基的实际工作状态，
10.1 高层建筑地基与基础的特点和设计原则
10.1.1 高层建筑地基与基础 10.1.2 高层建筑地基与基础的特点
高：层数多，总高度高；
重：自重大，荷载大； 由于建筑物高耸，使得竖向荷载大而集中，水平荷载（风荷载和 地震作用）引起的倾覆力矩很大，因此多层房屋基础形式及设计方法 一般不能简单搬用于高层建筑。 大：高层建筑通常由主楼和裙房构成，占地面积较大。 主楼和裙房间荷载差异较大的相邻基础间往往采用沉降缝分开， 地基和基础受力和构造复杂。
(3)按地基承载力设计值计算所需的条形基础底面积A，进而 确定底板宽度b。
(4)按墙下条形基础设计方法确定翼板厚度及横向钢筋的配筋。
(5)基础梁的纵向内力计算与配筋：根据柱下条形基础的计算 条件，选用简化法或弹性地基梁法计算其纵向内力，再根 据纵向内力计算结果，按一般钢筋混凝土受弯构件进行基 础梁纵向截面验算与配筋计算，同时应满足设计构造要求。
10.1.5我国高层建筑基础设计方法的发展过程 （1）基本不考虑共同工作阶段
① 设计方法：将上部结构、基础、地基及分割成三个部分，各自
独立求解。 以图1-1所示的高层框架为例，求解可分为三步：
第一步，将框架柱沿基础顶面切开，框架视为柱底为嵌固端的
独立结构，利用结构力学的方法求解结构内力及柱底内力； 第二步，将柱底内力反作用于基础梁，并假定梁底的地基反力
浪费。
（2）仅考虑基础与地基共同工作阶段
①设计方法：不考虑上部结构刚度的影响，先按柱底嵌固于基础，用结
构力学方法求柱底内力，然后按照基础底面与地基变形协调条件，对 两者进行分析。
如：弹、塑性地基上的梁、板和箱基计算理论，都是以该方法为基础
分析的。 ②该方法的特点：
A. 比第一阶段先进；
B. 对基础的内力和变形分析偏大，偏于保守。
深：基础埋置深度较深。 为了抵抗水平力产生的较大的倾覆力矩，保持建筑物的整体稳 定性，基础埋深一般都较大。《高层建筑混凝土结构技术规程》 （JGJ3-2010)要求基础埋深一般为建筑物高度的1/15～1/18。 施工难度大，造价高、工期长。
10.1.3 高层建筑地基与基础设计基本原则
基础设计和地基设计两大部分。满足原则： （1）承载力要求
柱下条形基础设计、计算步骤
(1)求荷载合力重心位置。柱下条形基础的
柱荷载分布如图a所示，其合力作用点 距N1的距离为：
N x M x N
i i i
i
(2)确定基础梁的长度和悬臂尺寸。选定基 础梁从左边柱轴线的外伸长度为a1，则 基础梁的总长度L和从右边柱轴线的外
伸长度a2分别为：
L 2 x a1 a2 L a a1
（3）内力计算方法
1）横向的弯矩、剪力由翼板 来承担，内力计算与墙下条形
基础相同
2）纵向内力的计算方法：静 定分析法、倒梁法、弹性地基 梁法。
柱下条形基础构造
（4）构造要求
1）基础梁横截面一般呈倒T形，混凝土强度等级可采用C20 ；
2）梁高一般采用柱距的1／4～1／8，当柱荷较大时，可在柱两侧的局部
高层建筑结构设计
Designing Structures of High-rise Building
10
Designing Bases of Highrise Buildings 10 高层建筑基础设计
Wan Shengwu
Department of Civil Engineering ,WUST 2012.9
增高(加腋)。
3）底板厚度不宜小于200mm，当底板厚度为200～250mm时，宜 用等厚度底板，当底板厚度大于250mm时，宜用变厚度底板， 其坡度i≤1：3；
4）条形基础的端部应向外挑出一定长度以增大基础底面积，
并使基底反力分布比较合理，挑出长度宜为第一跨距的 0.25～0.30倍； 5）梁的宽度应略大于该方向柱的边长。现浇柱与条形基础梁 的交接处，其平面尺寸应满足构造要求； 6）基础梁顶面和底面纵筋最小配筋率为0.2; 7）翼板横向受力钢筋由计算确定，直径≥10mm,间距≤250mm。
（2）地基变形要求
（3）抗滑移、抗倾覆
10.1.4 地基－基础－上部结构相互作用的概念
上部结构、地基、基础是共同作用的整体系统，三者同时满足静力平 衡条件、变形协调条件及各自的物理条件（即材料自身的本构关系）。 上部结构、地基、基础各自的刚度均对其它部分的受力及变形性能产 生影响。 高层建筑基础设计的特点——共同作用分析。把上部结构、基础、地 基看成一个彼此协调工作的整体系统进行分析，利用三个条件求解整 个系统的内力和变形。 共同作用分析的特点：高维甚至无穷纬超静定。只有采用计算机与数 值分析方法进行。
为直线分布，按结构力学方法求解基础梁；
第三步，按总荷载求出基底平均反
力，按柔性荷载(即荷载可以随
结构的变形而移动)计算地基的 变形，并将地基的平均沉降值
近似的当作基础的沉降。
② A. 该方法的特点： 仅满足了静力平衡条件，不满
足三者的变形协调条件，基础
的变形和内力与实际偏离； B. 设计中往往保守，造成很大的
裙房的基础和上部结构连接成一个整体（即不设置沉降缝），更好的 满足建筑功能要求。
（2）采用共同作用理论合理设计地基与基础，若以变形控制设计，可以减
少基础内力与沉降，降低造价。
10.2 高层建筑基础类型及其设计要点
10.2.1 柱下条下条形基础
十字交叉条形基础
（1）适用范围 荷载较大，地基较软 （2）受力特点 纵横两个方向的截面内均存在 弯矩和剪力。