关键词：高层建筑结构；基础设计；桩基设计简化
1.高层建筑结构的基础设计基本要求
高层建筑的主要特征是层数多，高度大，重量大，因此对基础的设计提出了更高、更严的要求。
1.1高层建筑的基础设计，应综合考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求。还应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，确保施工安全。
1.2基础设计应根据上部结构和地质状况进行，宜考虑地基、基础与上部结构相互作用的影响。需要降低地下水位的，应在施工时采取有效措施，避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等正常使用和安全。同时还应注意降水的时间要求，以免停止降水后，水位过早上升，使建筑物发生上浮等问题。
1.3高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。宜采用筏形基础，必要时可采用箱形基础；当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基或复合地基。
1.4在抗震设防区域，高层建筑宜避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震时不致由于地基失稳而破坏，或者产生过量下沉或倾斜。
2.高层建筑结构常用的几种基础形式
2.1墙下条形基础
常见的条形基础是混凝土刚性基础，它的作用是承受抗压强度、抗剪强度，但是效果不理想。一般来说这种基础适合建设5层以下的建筑。它的优点是价格低，施工方便，可因地制宜的改造整体的刚度。此外，效果较好的墙下条形基础有钢筋混凝土柔性基础，它能够很好的解决上部结构荷载较大，地基承载力又较低，且地基又不很均匀的问题，因此在高层建筑中得到了较为广泛的应用。
2.2独立基础
独立基础可分为刚性独立基础和柔性独立基础，他们在柱下基础中使用较多。根据不同的竖向荷载偏心距，独立基础的平面形状一般可设计为方形或矩形。当上部结构有比较大的柱距时，独立基础相较于其他基础明显性价比更高。在高层建筑的上部结构为框架体系且地基承载力高（如岩石地基）时，选择独立基础比较经济合理。
2.3柱下条形基础及十字交叉基础
在柱荷载较大或者地基条件恶劣而不能采独立基础的时候，柱下钢筋砼条形基础是相对不错的选择。它的刚度较大，能够一定程度上调整沉降的均匀度，不过柱间距较大时这种形式则不宜采用，因此，采用这种形式是在柱间距不过大的前提下。十字交叉基础比较适合地基的承载力比较小但柱荷载却比较大的时候，它能够很好的完成经济又安全目标设计效果。
2.3钢筋混凝土筏形基础
钢筋混凝土筏形基础适用于若采用独立基础时基础之间的空隙较小并且独立基础的底面积出现重叠的情况。在有地下室的结构中，筏形基础同时作为底板结构应用较多。此外，根据荷载的大小可以选择合适的筏形基础。筏形基础的优点是整体的刚度较大，可调整结构的不均匀沉降，保证正常使用。不过钢筋混凝土筏形基础也不是万能的，要达到理想效果需要根据具体情况来实施。
2.4桩基础
桩基础属深基础，承载力高、沉降量小是其优点。在地基变形和强度方面都无法满足要求时可考虑采用桩基础。桩基础适应于以下情形：建筑物的上部结构荷载较大，而地基上层土负载能力小，下部有可作为桩端持力层或能为桩侧提供较大侧阻的坚实土层时；天然地基上的浅基础沉降量过大，即使进行地基处理也不能满足建筑物要求时；对较为重要的建筑物，虽然地基承载力尚好，但由于对控制沉降有较高要求，不允许有过大沉降时；对上部土层不厚且土质又较差，如做条形基础开挖土方量较大时（此时可考虑采用灌注短桩）。
3.高层建筑结构桩基础简化设计分析
桩基础设计是整个高层建筑结构的基础设计部分。在以往的桩基础工程设计中，时常发生试桩和静载试验的结果都无法满足设计要求的情况，设计师常在对设计参数进行调整之后，意图通过加密桩的方式来进行调整，这种情况下，静载的试验结果由往往会高于设计要求很多，此时虽然在安全性方面可以保证，但是经济系数却已大大的提高，因此有必要对高层建筑结构中的桩基础进行合理的简化设计以保证安全性和经济性。
3.1“桩土分离模式”进行单桩简化
在进行单桩计算时，可以通过有限元分析来达到简化的目的。因为传统的结构设计计算方法采用的计算模型都会不同程度回避桩土结构间的相互作用，对其不做过多的考虑。比如使用地基反力系数法把土层对桩的反作用力等复杂因素通过Winker进行假定，认为其仅仅为单纯的反力系数作用于桩上。而有限元分析却可以综合考虑这些客观存在的事实条件。它可以对力学响应的非线性、土地材料性质的空间差异性和比较复杂的几何边界条件等进行综合的分析，不仅求解力学问题简便，还便于研究人员对此二次开发，相较传统的计算理论有明显的优势。
3.2“桩土复合模式”进行群桩简化
在进行计算时，可以通过有限元分析的方法来模拟桩的沉降和荷载关系，以达到简化算法的目的。在实际中，通过群桩基础规范法计算出来的沉降和实际荷载作用下的沉降相比，其值要大得多。为了尽量使其值接近实际且简化运算，可以采用将垂直于桩轴线的桩土共同作用的平面作为各向同性的面，把桩土三维结构体系作为横观各向同性体。依据桩土各自的弹性模量和泊松比以及桩土这两种材料复合成新的横观各向同性体的九个材料参数（其中只有五个材料参数是独立的），用等效复合体模型计算桩土荷载沉降反应分析。同时要注意群桩上面作用荷载的特点与单桩静力试桩有很大的差别。而对计算的简化，可以通过下面的建模方法来达到：把等效复合体模型的参数计算变成程序，修改桩、土的五个参数，在matlab软件上运行即可得复合模型的九个参数。计算时需注意xoz平面是各向同性的平面。在实际工程经验中已证明，上述方法模拟的群桩基沉降，比规范上要精确许多，在工程实测中有着重要的现实意义。
结束语
总之，高层建筑结构设计中的基础设计是一项系统复杂的工作。作为结构设计师，做好高层建筑结构设计中的基础设计是确保建筑工程质量的关键，保证基础设计安全是结构整体安全的前提和基础。因此，在高层建筑结构设计工作中不仅要做好上部结构各细节的设计，更应从概念上做好基础设计，并在实践中总结经验教训，在科学合理的前提下创新，保证从基础就确保房屋建筑结构设计质量，进而确保房屋建筑整体的质量。
参考文献
[1]覃毅.超高层建筑结构基础设计的分析[J].建材发展导向.2015.
[2]席艳，杨利.论高层建筑结构的基础设计[J].城市建设理论研究.2011.
[3]周虎.高层建筑结构桩基础设计浅析[J].建筑工程技术与设计.2016.