浅谈建筑工程地基与基础的结构设计

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2013-02-04浏览：15次

　　摘要：目前，随着科学发展，社会建设需求，在地基基础设计中包括了对基础的设计和对地基的处理，二者是密不可分的。而且地基处理的质量会直接影响到基础的选型和造价两个方面。目前针对地基的处理和基础设计进行浅要探讨。在地基基础设计中，基础的选型一定要根据上部结构的荷载、地基土体的承载力以及工程造价综合各方面的情况来进行确定的。

　　关键词：地基与基础,结构设计,方法

　　1地基设计时注意点

　　地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0;在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值;根据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。地基处理后，建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的增强体和施工工艺。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。

　　2 基础的设计

　　房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应和地区抗震烈度等综合考虑，选择经济合理的基础型式。多层内框架结构，如地基土较差时，中柱宜选用柱下钢筋混凝土条形基础，中柱宜用钢筋混凝土柱。框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小可采用单独柱基，在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》第6.1.11条设柱基拉梁。无地下室、地基较差、荷载较大为增强整体性，减少不均匀沉降，可采用十字交叉梁条形基础。如采用上述基础不可以满足地基基础强度和变形要求，又不宜采用桩基或人工地基时，可采用筏板基础(有梁或无梁)。框架结构、有地下室、上部结构对不均匀沉降要求严、防水要求高、柱网较均匀，可采用箱形基础;柱网不均匀时，可采用筏板基础。有地下室，无防水要求，柱网、荷载较均匀、地基较好，可采用独立柱基，抗震设防区加柱基拉梁。或采用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础。筏板基础上的柱荷载不大、柱网较小且均匀，可采用板式筏形基础。当柱荷载不一样、柱距较大时，宜采用梁板式筏基。无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点。框剪结构无地下室、地基较好、荷载较均匀，可选用单独柱基，墙下条基，抗震设防地区柱基下设拉梁并且和墙下条基连结在一起。无地下室，地基较差，荷载较大，柱下可选用交叉条形基础并且和墙下条基连结在一起，以增强整体性，如还不可以满足地基承载力或变形要求，可采用筏板基础。剪力墙结构无地下室或有地下室，无防水要求，地基较好，宜选用交叉条形基础。当有防水要求时，可选用筏板基础或箱形基础。高层建筑一般都设有地下室，可采用筏板基础;如地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时，采用箱形基础。本地基较差，为满足地基强度和沉降要求，可采用桩基或人工处理地基。多栋高楼与裙房在地基较好(如卵石层等)、沉降差较小、基础底标高相等时基础可不分缝(沉降缝)。本地基一般，经过计算或采取对策(如高层设混凝土桩等)控制高层和裙房间的沉降差，则高层和裙房基础也可不设缝，建在同一筏基上。施工时可设后浇带以调整高层与裙房的初期沉降差。

　　3 桩端进入持力层的最小深度

　　3.1应选择较硬上层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度，相比粘性土、粉土不宜小于2d(d为桩径);砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d;相比碎石土及强风化硬质岩不宜小于1d，且不小于0.5m。

　　3.2桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩，桩全断面进入岩层的深度不宜小于0.5m，嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时，嵌岩深度可适当减少，但不宜小于0.2m。

　　3.3 当场地有液化土层时，桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定土层，进入深度应由计算确定，对碎石土、砾、粗中砂、坚硬粘性土和密实粉土且不该小于0.5m，对其他非岩石土且不宜小于1.5m。

　　3.4 当场地有季节性冻土或膨胀土层时，桩身进入上述土层以下的深度应经过抗拔稳定性验算确定，其深度不该小于4倍桩径，扩大头直径及1.5m。

　　4 桩型选择原则

　　桩型的选择应根据建筑物的应用要求，上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等原因综合确定。

　　4.1预制桩(包括混凝土方形桩及预应力混凝土管桩)适宜用于持力层层面起伏不大的强风化层、风化残积土层、砂层和碎石土层，且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性粘性土，穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区、从软塑层突变到特别坚硬层的岩层地区均不适用。其施工方法有锤击法和静压法两种。

　　4.2 沉管灌注桩(包括小直径D<500mm，中直径D=500mm～600mm)适用持力层层面起伏较大、且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性粘性土;相比桩群密集，且为高灵敏度软土时则不适用。由于该桩型的施工质量很不稳定，故宜局限应用。

　　4.3 在饱和粘性土中采用上述两类挤土桩尚应考虑挤土效应相比环境和质量的影响，必要时采取预钻孔。

　　4.4 人工挖孔桩适用于地下水水位较深，或能采用井点降水的地下水水位较浅而持力层较浅且持力层以上无流动性淤泥质土者。成孔整个过程大概出现流砂、涌水、涌泥的地层不宜采用。

　　5 后浇带的设计

　　一定指出的是，后浇带只能处理施工期间的混凝土自收缩，它不可以处理由于温度变化引起的结构应力集中，更不可以替代伸缩缝。有部分结构设计者将后浇带和伸缩缝等同起来的看法是错误的，由于两者的作用并不相同。

　　如果地下室结构超长过多，单靠设置后浇带不足以处理混凝土收缩和温度变化难题时，可以考虑采用补偿收缩混凝土，在适当位置设置膨胀增强带。采用这种方法，不但可以继续增大伸缩缝最大间距，并且可以用膨胀增强带取代部分施工后浇带，从而实现混凝土的连续浇筑即无缝施工。但应注意，采用膨胀增强带取代部分施工后浇带时，膨胀增强带的位置应设置在结构温度应力集中部位，并应制订严格的技术保障对策，包管混凝土原材料的质量和微膨胀剂的配合比准确，结构设计应对地下室结构各部位混凝土的局限膨胀率提出明确要求。

　　5.1高层建筑采用桩基或其他地基基础处理方法，或补偿基础，尽量扩大高层建筑基础与地基接触面积，减小高层建筑基础底面接触压力，而裙房则采用埋深较浅的独立柱基或条形基础等，调节高层建筑与裙房之间的差别沉降。

　　5.2尽量减小裙房部分基础与地基的接触面积，即尽量增大裙房部分的基础底面接触压力。

　　5.3联合高层建筑埋置深度要求，调整高层建筑地下室高度，使地基持力层落在压缩性小、地基承载力高的土层上，可可行地减小高层建筑的沉降量。进行地基基础设计时，结构设计者应联合工程具体情况，多方面相比，选择经济合理的方案(进行工作的具体计划或对某一问题制定的规划)

　　6结束语

　　总之，基础设计关键是上部荷载的准确性，上部荷载准确性关键是结构选型，即结构计算模型与软件的计算条件(模型)吻合程度。像纯砖混，框架，剪力墙等吻合程度是好的，导荷准确可直接用于基础设计。

　　参考文献：

　　[1] 余景雄. 论地基结构设计及处理的研究[J]. 建材与装饰(下旬刊). 2008(04)

　　[2] 廖志强. 建筑地基结构设计论述[J]. 建材与装饰(中旬刊). 2008(03)

　　[3] 李枫,曹君. 试析建筑中地基的设计与处理[J]. 黑龙江科技信息. 2011(10)

《浅谈建筑工程地基与基础的结构设计》

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