江军

摘要：对于地基变形以及结构分类等方面的适应能力进行了介绍，并对于一些设计问题进行了论述，进一步指出了地基的设计和上部主体结构之间有着密切的联系。

关键词: 上部结构, 刚性结构, 柔性结构, 地基基础

中图分类号：S611文献标识码： A

一、研究上部刚度对基础设计影响的意义

地基基础会受到上部结构的影响，这种理论到如今已经被科学证实并得到了发展，而通过共同作用分析，能够使基础设计的质量以及水平得到提高和改善，并获得更大的经济效益，具体有如下方面的体现：

第一是对于上部结构进行有效利用，使结构尺寸尽量减小或者降低到最小，将上部基础以及结构作为整体进行考虑，而筏板和箱型的基础指标也可以减小，另外还可以减小桩筏的桩数。

第二是对于建筑层数和结构形式有较大差异的裙房和主楼，可以分别采用不同的基础，在分析比较的过程中，如果说要实现建筑方面的功能需求，可以将上部结构与裙房以及主房基础相连接。

第三是可以通过共同分析的有关理论进行合理的设计，达到降低造价以及减小沉降的效果。

二、上部结构的分类及其对地基变形的适应能力

2.1上部的柔性结构通常指的是与板材结构相类似的钢排架或者说土排架结构。柔性结构可以说是将以上内容作为基础，出现的具有比较强的适应能力的结构。我们见到很多古老建筑中存在地基变形问题，有些就是因为使用了排架作为主体，然而在建筑这种类型的建筑物的时候，还有着地面堆载等其他因素产生的影响。

2.2上部结构中刚性结构主要是指水塔或者烟囱等一些具有一定高度的建筑物，或者说体型简单，长高比在2.5以内的一些高层建筑。另一种半刚性结构也就是指更为广泛的刚性结构，比方说我们经常接触到的框架或者砌体结构都是其中的内容。上部刚性结构相对于上部柔性结构来说，适应变形能力虽然说比较差，但是刚醒结构对于一些不平整或者说不均匀的地基抵抗能力比较强。而在如今很多地基基础设计的内容之中有明确规定，这种抵抗应当是在确保知道地基变形的具体数字的基础上，才能进行选用以及设计地基的。而半刚性结构有着其他两种结构之间的能力，比方说对于部分的挠曲功能进行承受，对于一些地基的变形进行调整，然而假如说调整部分已经超过了半刚性结构的调整范围，就会导致主体结构出现构件方面的损坏，从而会导致建筑物产生开裂等不良状况。

三、研究上部结构刚度对基础设计的影响的共同作用分析

在共同作用的分析过程中，上部基础以及上部结构的组成通常是包括梁和板单元在内的，所以说上部结构的刚度矩阵以及上部基础的刚度矩阵可以通过很多方法进行建立，比方说有限差分法、有限单元法、解析方法或者有线条分法等等，还可以利用变形协调以及地基的刚度矩阵进行结合。在地基方面，应当确定要采用的地基模型，比方说是采用线弹性、非线弹性或者是弹塑性哪种地基模型，然后再进行刚度矩阵的建立。另外还可以利用有限差分法、有限单元法或者上述解析方法进行刚度矩阵的建立。然而在习惯上使用的都是一些力学结构法进行柔度矩阵的建立，然后通过求逆的方法得到相应的模型的刚度矩阵，与上部基础以及上部结构之后总的刚度矩阵进行结合，得到地基的沉降以及反力。在共同分析的过程中，可以依照具体的结果，将上部结构看做是一种刚性接触展开简化分析，还可以考虑上部基础以及上部结构的实际刚度进行结合展开共同分析。

四、不同刚度类型的建筑地基基础设计问题

建筑工程由上部结构与地基基础两部分组成, 上部主体结构的安全与否,不仅取决于自身各种构件的强度, 同时还受地基基础变形的影响。而地基基础的设计又要充分考虑上部结构的刚度问题, 不同的上部结构形式对地基基础变形的适应能力不同，因而了解上部结构的刚度特点对地基基础的设计十分重要。不同刚度类型的建筑地基基础设计应该结合多种不同因数去考虑，首先我们应该考虑的是吊车因为建筑的自身问题不同而导致的横向转动下沉问题，其次有些刚性建筑应该控制好材料与其高度的适应性与整体性问题，最后关于应该用最为广泛的半刚性结构，多数要注意主体结构与地基之间的的距离。吊车对地基变形有较严格的控制，对于围护结构如外挂式及轻型板材或柱间开窗面积较大者，一般可不考虑地基变形的影响；对于嵌砌于柱间的围护结构及山墙抗风柱间的砌体，则柱间沉降差应小于0.001L。地面堆载可引起基础的横向转动下沉, 设计时应充分重视。

刚性结构建筑因其高度较高, 单位面积上对地基产生的附加压力较大, 一般采用深基础或自身刚度较大、整体性很强的浅基础, 地基的变形计算特别是倾斜控制是地基基础设计的重要内容。半刚性结构的应用范围最广, 主体结构对地基不均匀沉降敏感，较易产生裂缝, 也是工程事故多发的结构型式，地基基础设计应注意以下两个问题。

（1) 方案的合理性。地基基础设计方案的选定, 不仅取决于上部结构的荷载大小, 还取决于地基主要持力层的岩性及地基变形。地基变形的控制在现行地基基础设计规范中都有具体指标, 疏忽变形计算有时会导致基础方案的失当, 在高压缩性低承载力的岩土地基中应予以重填。值得一提的是, 有时地质报告质量较差, 得出的基础方案结论失当, 设计人员应仔细加以甄别。

（2) 设计的均匀性。合理的地基基础设计方案是保证结构安全的前提, 而地基基础设计的均匀性是防止因变形而导致主体局部开裂的关键因素。设计的均匀性是指考虑上部结构荷载大小以及地基土的实际情况而调整基础各部位尺寸以使变形趋于统一的状态。

地基基础设计一般关注上部结构跟地基的承载能力结合岩石的质量建造，建造地基首先要考虑地基的均匀性其包括：上部结构与地形的重心，场地的面积，地基的材质，地基的基本形状等等，需要注意这些来保证地基建造的良好性以上种种问题均能造成基础设计的不均匀, 从而产生不均匀沉降, 造成半刚性的主体建筑开裂, 甚至产生安全隐患。

结语

总之，如果要分析在基础设计之中，上部结构刚度会产生什么样的影响，应当了解上部结构具有什么样的刚度类型，并依照不同的类型进行进一步的讨论，讨论上部结构以及与上部结构相对应的地基变形方面的能力。并对于不同刚度类型所具有的上部结构进行讨论，探讨在地基设计的过程中出现的一些问题，并加以详细的认识以及了解。上部结构刚度条件对于基础设计的影响直接关乎了整个建筑工程的始终，所以在基础设计上要严格的按照其所对应建筑物的上部结构刚度条件，谨慎的选用合理有效可行的设计方案。

参考文献

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