建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計論述

1、<p>　　建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計論述</p><p>　　摘要:隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，建筑行業(yè)不斷發(fā)展。建筑是人們生產(chǎn)生活的重要組成部分，建筑的質(zhì)量水平影響其使用價值和經(jīng)濟(jì)價值。建筑物地基建設(shè)是為整體建筑物提供穩(wěn)定保障的基礎(chǔ)，而且隨著高層建筑的不斷發(fā)展，地基的建設(shè)就更為重要。本文闡述了建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計等級，分析了建筑物基礎(chǔ)的具體分類，研究了建筑物基礎(chǔ)類型的選擇和設(shè)計，提出了建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的具體

2、問題。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑地基；建筑結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　一、地基結(jié)構(gòu)設(shè)計等級 </p><p>　　地基結(jié)構(gòu)設(shè)計等級分為甲級、乙級、丙級三種。甲級用于30層以上的高層建筑、重要的工業(yè)與民用建筑物、大面積的多層地下建筑物、體型復(fù)雜層數(shù)相差超過10層的高低

3、層連成一體建筑物、復(fù)雜地質(zhì)條件下的坡上建筑物、對地基變形有特殊要求的建筑物、對原有工程影響較大的新建建筑物、場地和地基條件復(fù)雜的一般建筑物、位于復(fù)雜地質(zhì)條件上地下室的基坑工程、開挖深度大于15m的基坑工程以及周邊環(huán)境條件復(fù)雜、環(huán)境保護(hù)要求高的基坑工程等；乙級用于除甲級、丙級以外的基坑工程、工業(yè)與民用建筑物；丙級用于次要的輕型建筑物、場地和地基條件簡單,荷載分布均勻的七層及七層以下民用建筑及一般工業(yè)建筑物以及非軟土地區(qū)且場地地質(zhì)條件簡單、

4、基坑周邊環(huán)境條件簡單、環(huán)境保護(hù)要求不高且開挖深度小于5.0m的基坑工程。 </p><p>　　二、建筑物基礎(chǔ)的分類 </p><p>　　基礎(chǔ)是建筑物的組成部分，基礎(chǔ)承受建筑物上部結(jié)構(gòu)傳下來的全部荷載，是建筑物地面以下的承重構(gòu)件。地基是基礎(chǔ)下面承受荷載的土層，承受著基礎(chǔ)傳來的全部荷載。建筑物的地基基本有兩大類，一種是天然地基，天然地基是天然形成的地質(zhì)基礎(chǔ)，不需要經(jīng)過人工加固處理，對建筑物

5、有足夠承載力。一種是人工地基，即基本的地質(zhì)條件難以滿足建筑物的承載需要，需要經(jīng)過人工加固處理，包括土層的承載力較差和上部荷載較大兩種情況。高層建筑不斷發(fā)展，人工地基成為建筑物地基的主要形式，為了使原有地基具有足夠的承載力，在進(jìn)行建筑物建設(shè)時大都會對通過換土、水泥攪拌、壓實、化學(xué)加固等方法對原有土層進(jìn)行人工加固和改良。 </p><p>　　基礎(chǔ)作為建筑物的承載構(gòu)件，按基礎(chǔ)受力特點，具體可分為柔性基礎(chǔ)和剛性基礎(chǔ)；按

6、基礎(chǔ)所使用的材料可分為磚基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、鋼筋混凝土基礎(chǔ)、三合土基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)、 毛石混凝土基礎(chǔ)等類型；按基礎(chǔ)的構(gòu)造形式具體可以分為條形基礎(chǔ)、獨立柱基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。在進(jìn)行建筑物建造時要結(jié)合施工的具體情況，如地質(zhì)特點、水文條件、工程結(jié)構(gòu)類型等進(jìn)行具體的基礎(chǔ)選擇。 </p><p>　　三、建筑物基礎(chǔ)類型的選擇和設(shè)計 </p><p>　　由于建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，

7、建筑物對地基結(jié)構(gòu)的要求越來越細(xì)化，在進(jìn)行建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要注意綜合因素的考慮，選擇出經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)形式。一方面要考慮建筑工程項目選址區(qū)域的水文條件、地質(zhì)條件、地區(qū)抗震烈度等；另一方面還要注意滿足建筑物的整體要求，包括建筑物的荷載大小、施工條件、材料供應(yīng)、建筑體型與功能要求、受力分布情況及相鄰建筑基礎(chǔ)情況等全面的因素。本文重點論述大型基礎(chǔ)設(shè)計中較多見的樁基礎(chǔ)。 </p><p>　?。ㄒ唬┙ㄖ镉械叵率?&l

8、t;/p><p>　　建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑物功能更為全面?，F(xiàn)在的高層建筑一般都設(shè)有地下室。一般情況下有地下室的建筑物可采用筏板基礎(chǔ)；在有地下室，地基較好，建筑物無防水要求，柱網(wǎng)、荷載較均勻的情況下，應(yīng)使用筏板基礎(chǔ)、鋼筋混凝土交叉條形基礎(chǔ)，或是選用獨立柱基，抗震設(shè)防區(qū)加柱基拉梁；當(dāng)基礎(chǔ)地基較差，為滿足地基強(qiáng)度和沉降要求，可采用樁基或人工處理地基；當(dāng)有防水要求時，可選用筏板基礎(chǔ)或箱形基礎(chǔ)；另外建筑物屬于框架結(jié)構(gòu)，有地

9、下室且上部結(jié)構(gòu)對防水要求高，不均勻沉降要求嚴(yán)格，柱網(wǎng)均勻時，可采用箱型基礎(chǔ)，柱網(wǎng)不均勻時，就采用筏板基礎(chǔ)；如果地下室設(shè)置有均勻的鋼筋混凝土隔墻時，采用箱形基礎(chǔ)；要注意建筑物地基結(jié)構(gòu)施工時無論采用何種基礎(chǔ)都要處理好基礎(chǔ)底板與地下室外墻的連結(jié)節(jié)點。 </p><p>　　（二）建筑物無地下室 </p><p>　　建筑物屬于砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先采用剛性條形基礎(chǔ)，如毛石條形基礎(chǔ)、四合土條形基礎(chǔ)、灰土條

10、形基礎(chǔ)、混凝土條形基礎(chǔ)、毛石混凝土條形基礎(chǔ)等，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于2.5m時, 可采用鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)即柔性基礎(chǔ)。多層框架結(jié)構(gòu)，無地下室，荷載過大，地基較差的情況時，這時需采用十字交叉梁條形基礎(chǔ)，以便減少不均勻沉降、增強(qiáng)整體性；框架結(jié)構(gòu)地基較好，無地下室，荷載較小時，可選用獨立柱基，在抗震設(shè)防區(qū)可按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》設(shè)柱基拉梁?？蚣艚Y(jié)構(gòu)無地下室，地基較好，荷載較均勻時,可選用框架柱獨立柱基, 剪力墻下條基, 抗震設(shè)防地區(qū)，柱基下設(shè)拉梁并與

11、剪力墻下條基連結(jié)在一起。剪力墻結(jié)構(gòu)不論有無地下室，地基較好，這種情況下可以選用交叉條形基礎(chǔ)。如采用上述基礎(chǔ)不能滿足地基基礎(chǔ)強(qiáng)度和變形要求,又不宜采用樁基或人工地基時, 可采用筏板基礎(chǔ)。 </p><p><b>　?。ㄈ痘A(chǔ)設(shè)計 </b></p><p>　　當(dāng)天然地基或人工地基的地基承載力或變形不能滿足設(shè)計要求，或經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比較采用淺基礎(chǔ)反而不經(jīng)濟(jì)時,可采用樁基礎(chǔ)

12、。 </p><p>　　1、樁平面布置原則:⑴同一結(jié)構(gòu)單元不應(yīng)同時采用摩擦樁和端承樁；⑵各樁樁頂受荷均勻，上部結(jié)構(gòu)的荷載重心與樁的重心相重合，群樁在承受水平力和彎矩方向有較大的抵抗矩 ；⑶大直徑樁宜采用一柱一樁；⑷筒體采用群樁時，在滿足樁的最小中心距要求的前提下，樁宜盡量布置在筒體以內(nèi)或不超出簡體外緣一倍板厚范圍之內(nèi)；⑸ 在伸縮縫或防震縫處可采用兩柱共用同一承臺的布樁形式；⑹剪力墻下的布樁量要考慮剪力墻兩端應(yīng)力

13、集中的影響，而剪力墻中和軸附近的樁可按受力均勻布置；⑺在縱橫墻交叉處都應(yīng)布樁，橫墻較多的多層建筑在橫墻兩側(cè)的縱墻上布樁，門洞口下面不宜布樁。 </p><p>　　2、樁端進(jìn)入持力層的最小深度：⑴應(yīng)選擇較硬土層或巖層作為樁端持力層。樁端進(jìn)入持力層深度, 對于粘性土、粉土不宜小于2d ( d為樁徑) ;砂土及強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖不宜小于1.5d; 對于碎石土及強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖不宜小于1d, 且不小于0.5 m。⑵樁端進(jìn)入中、微

14、風(fēng)化巖的嵌巖樁, 樁全斷面進(jìn)入巖層的深度不宜小于0.5 m, 嵌入灰?guī)r或其他未風(fēng)化硬質(zhì)巖時, 嵌巖深度可適當(dāng)減少, 但不宜小于0.2 m。⑶當(dāng)場地有液化土層時, 樁身應(yīng)穿過液化土層進(jìn)入液化土層以下的穩(wěn)定土層, 進(jìn)入深度應(yīng)由計算確定, 對碎石土、礫、粗中砂、堅硬粘性土和密實粉土且不應(yīng)小于0.5 m, 對其他非巖石土且不宜小于1.5 m。⑷當(dāng)場地有季節(jié)性凍土或膨脹土層時, 樁身進(jìn)入上述土層以下的深度應(yīng)通過抗拔穩(wěn)定性驗算確定, 其深度不應(yīng)小于

15、4倍樁徑, 擴(kuò)大頭直徑及1.5 m。 </p><p><b>　　3、樁型選擇原則 </b></p><p>　　樁型的選擇應(yīng)根據(jù)建筑物的使用要求,上部結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及分布、工程地質(zhì)情況、施工條件及周圍環(huán)境等因素綜合確定。 </p><p>　?、蓬A(yù)制樁(包括混凝土方形樁及預(yù)應(yīng)力混凝土管樁)適宜用于持力層層面起伏不大的強(qiáng)風(fēng)化層、風(fēng)化殘積土

16、層、砂層和碎石土層, 且樁身穿過的土層主要為高、中壓縮性粘性土, 穿越層中存在孤石等障礙物的石灰?guī)r地區(qū)、從軟塑層突變到特別堅硬層的巖層地區(qū)均不適用。其施工方法有錘擊法和靜壓法兩種。 </p><p>　?、瞥凉芄嘧?包括小直徑d < 500 mm, 中直徑d =500 mm～600 mm) 適用持力層層面起伏較大、且樁身穿越的土層主要為高、中壓縮性粘性土; 對于樁群密集, 且為高靈敏度軟土?xí)r則不適用。由于

17、該樁型的施工質(zhì)量很不穩(wěn)定, 故宜限制使用。 </p><p>　?、窃陲柡驼承酝林胁捎蒙鲜鰞深悢D土樁尚應(yīng)考慮擠土效應(yīng)對于環(huán)境和質(zhì)量的影響, 必要時采取預(yù)鉆孔。 </p><p>　?、热斯ね诳讟哆m用于地下水水位較深, 或能采用井點降水的地下水水位較淺而持力層較淺且持力層以上無流動性淤泥質(zhì)土者。成孔過程可能出現(xiàn)流砂、涌水、涌泥的地層不宜采用。⑸鋼樁(包括h型鋼樁和鋼管樁) 工程費用昂貴,一般

18、不宜采用。當(dāng)場地的硬持力層極深, 只能采用超長摩擦樁時, 若采用混凝土預(yù)制樁或灌注樁又因施工工藝難以保證質(zhì)量, 或為了要趕工期, 此時可考慮采用鋼樁。鋼樁的持力層應(yīng)為較硬的土層或風(fēng)化巖層。⑹夯擴(kuò)樁, 當(dāng)樁端持力層為硬粘土層或密實砂層, 而樁身穿越的土層為軟土、粘性土、粉土, 為了提高樁端承載力可采用夯擴(kuò)樁。由于夯擴(kuò)樁為擠土樁, 為消除擠土效應(yīng)的負(fù)面影響, 應(yīng)采取與上述預(yù)制樁和沉管灌注樁類似的措施。 </p><p&g

19、t;<b>　　四、地基計算 </b></p><p>　　地基計算包括地基承載力計算，地基變形計算，地基穩(wěn)定性計算。 </p><p>　?。ㄒ唬┑鼗嬎闱笆紫葢?yīng)確定基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)埋深根據(jù)下列相關(guān)條件進(jìn)行確定： </p><p>　　1、建筑物的用途，有無地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的形式和構(gòu)造； </p><p>

20、;　　2、作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)； </p><p>　　3、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件； </p><p>　　4、相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深； </p><p>　　5、地基土凍脹和融陷的影響。 </p><p>　　除巖石地基外，基礎(chǔ)埋深不應(yīng)小于0.5米。高層建筑基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。位于巖石地基上的高層建筑，其

21、基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足抗滑穩(wěn)定性要求。在抗震設(shè)防區(qū)，除巖石地基外，天然地基上箱形和筏形基礎(chǔ)埋深不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱或樁筏基礎(chǔ)的埋置深度（不計樁長）不宜小于建筑物高度的1/18。當(dāng)存在相鄰建筑物時，新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑物基礎(chǔ)。當(dāng)埋深大于原有建筑物基礎(chǔ)時，兩基礎(chǔ)間應(yīng)保持一定凈距，其數(shù)值應(yīng)根據(jù)建筑物荷載大小、基礎(chǔ)形式和土質(zhì)情況確定。 </p><p>　?。ǘ┑鼗休d力計算應(yīng)滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)

22、計規(guī)范》GB50007-2011第5.2.1條、5.2.2條相關(guān)規(guī)定。 </p><p>　?。ㄈ┑鼗冃斡嬎?；地基變形特征可分為沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜。建筑物地基變形值，不應(yīng)大于地基變形允許值。建筑物地基變形允許值按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011第5.3.4條中表5.3.4規(guī)定采用，建筑物地基最終變形量按照第5.3.5條進(jìn)行計算。 </p><p>　　（四

23、）地基穩(wěn)定性計算；地基穩(wěn)定性可采用圓弧滑動面法進(jìn)行驗算。具體可按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011第5.4.1條、5.4.2條、5.4.3條相關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗算，山區(qū)地基（包括丘陵地帶）的設(shè)計，還必須按照第6.1.1條中可能出現(xiàn)的設(shè)計條件進(jìn)行分析認(rèn)定，避免發(fā)生滑坡、泥石流、崩塌等引起房屋倒塌的事故。 </p><p>　　五、地基結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題 </p><p>　　地基

24、基礎(chǔ)設(shè)計時，按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積、埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)量時，上部的荷載效應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值；計算地基變形時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不計入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值；基礎(chǔ)底板的配筋，應(yīng)按抗彎計算確定，地基反力采用的是荷載效應(yīng)基本組合時的地基反力設(shè)計值。承臺配筋計算時，采用相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組

25、合時的樁豎向力設(shè)計值。計算擋土墻土壓力、基礎(chǔ)或斜坡穩(wěn)定及滑坡推力時，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，但其分項系數(shù)均為1.0。 </p><p>　　另外在樁基設(shè)計方面，要注意樁的種類不宜過多，無論是預(yù)制樁還是鉆孔樁，否則給施工和設(shè)計都帶來很大的麻煩。相對來講，鉆孔樁可以種類多些，預(yù)制樁不宜超過兩種；樁身尺寸的選擇主要與單樁承載力、巖土工程情況、樁的類型有關(guān)，同時還與施工工藝、樁長、承臺類型及尺寸

26、、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素有關(guān)。當(dāng)采用摩擦型樁時，宜采用較小直徑和較長的樁，以增加側(cè)阻效率來增加豎向承載力。簡單地通過加大樁徑來提高單樁承載力不是一種理想的方法，因為隨著樁徑的增加，樁身混凝土用量增加得更快。端承樁的樁身尺寸就不能按摩擦型樁的原則定，而是要滿足承載力要求，對樁身穩(wěn)定性、施工費用和工期進(jìn)行權(quán)衡，一般是粗一點、短一些為好。嵌巖樁宜選較大樁徑，一般不宜小于600mm；深軟土中樁，也宜選用稍大直徑的樁，以增加樁身抗施工側(cè)力的能力。人工挖孔

27、樁的最小樁徑不宜小于800mm，沉管灌注樁不宜小于325mm，靜壓樁不宜小于300×300。樁徑大小對工期也有一定的影響，一般情況下同一施工工藝的小樁的樁數(shù)多，工期相對較長，當(dāng)滿足其他條件要求時，小樁徑將帶來經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　做獨立基礎(chǔ)時，應(yīng)根據(jù)地基承載力確定是否考慮計算底層磚墻荷載，當(dāng)?shù)鼗^好時，可通過地梁加腋的方法來自承重；布樁時，應(yīng)計算布樁系數(shù)及每平方米荷載，做到心中有數(shù)；地下室、

28、基礎(chǔ)在與上部抗震縫對應(yīng)處應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造和連接；畫樁位圖時，應(yīng)將軸力圖放在一起，并且永久保留以便校核。 </p><p><b>　　六、結(jié)束語 </b></p><p>　　建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，是整個建筑設(shè)計施工的重點，是建筑物結(jié)構(gòu)保障穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，是建筑物質(zhì)量保證的根本。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工中地基和基礎(chǔ)是最為重要的，地基和基礎(chǔ)是地下隱蔽工程，一

29、旦發(fā)生事故就容易造成災(zāi)難性后果。而建筑基礎(chǔ)設(shè)計關(guān)鍵是基礎(chǔ)類型的選擇，基礎(chǔ)的設(shè)計對整個結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要，應(yīng)該根據(jù)工程實際情況進(jìn)行具體的選型，以保證地基結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)、合理。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]丁瑜婷. 探索地基結(jié)構(gòu)設(shè)計及處理方法[J]. 江西建材,2012,06:37-38. </p><p