建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論述

1、<p>　　建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jì)等級(jí)，分析了建筑物基礎(chǔ)的具體分類(lèi)，研究了建筑物基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇和設(shè)計(jì)，提出了建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的具體

2、問(wèn)題。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑地基；建筑結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　一、地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等級(jí) </p><p>　　地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等級(jí)分為甲級(jí)、乙級(jí)、丙級(jí)三種。甲級(jí)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(guò)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(duì)地基變形有特殊要求的建筑物、對(duì)原有工程影響較大的新建建筑物、場(chǎng)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(kāi)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(jí)用于除甲級(jí)、丙級(jí)以外的基坑工程、工業(yè)與民用建筑物；丙級(jí)用于次要的輕型建筑物、場(chǎng)地和地基條件簡(jiǎn)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(chǎng)地地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、

4、基坑周邊環(huán)境條件簡(jiǎn)單、環(huán)境保護(hù)要求不高且開(kāi)挖深度小于5.0m的基坑工程。 </p><p>　　二、建筑物基礎(chǔ)的分類(lèi) </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(lái)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(lái)的全部荷載。建筑物的地基基本有兩大類(lèi)，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(guò)人工加固處理，對(duì)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(mǎn)足建筑物的承載需要，需要經(jīng)過(guò)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(shí)大都會(huì)對(duì)通過(guò)換土、水泥攪拌、壓實(shí)、化學(xué)加固等方法對(duì)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(diǎn)，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(lèi)型；按基礎(chǔ)的構(gòu)造形式具體可以分為條形基礎(chǔ)、獨(dú)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(shí)要結(jié)合施工的具體情況，如地質(zhì)特點(diǎn)、水文條件、工程結(jié)構(gòu)類(lèi)型等進(jìn)行具體的基礎(chǔ)選擇。 </p><p>　　三、建筑物基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇和設(shè)計(jì) </p><p>　　由于建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，

7、建筑物對(duì)地基結(jié)構(gòu)的要求越來(lái)越細(xì)化，在進(jìn)行建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(xiàng)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(mǎn)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(diǎn)論述大型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中較多見(jiàn)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。現(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(wú)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(dú)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(mǎn)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(shí)，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(duì)防水要求高，不均勻沉降要求嚴(yán)格，柱網(wǎng)均勻時(shí)，可采用箱型基礎(chǔ)，柱網(wǎng)不均勻時(shí)，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(shí)，采用箱形基礎(chǔ)；要注意建筑物地基結(jié)構(gòu)施工時(shí)無(wú)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(diǎn)。 </p><p>　?。ǘ┙ㄖ餆o(wú)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(shí), 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(wú)地下室，荷載過(guò)大，地基較差的情況時(shí)，這時(shí)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(wú)地下室，荷載較小時(shí)，可選用獨(dú)立柱基，在抗震設(shè)防區(qū)可按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)柱基拉梁?？蚣艚Y(jié)構(gòu)無(wú)地下室，地基較好，荷載較均勻時(shí),可選用框架柱獨(dú)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(wú)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(mǎn)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(shí), 可采用筏板基礎(chǔ)。 </p><p><b>　?。ㄈ痘A(chǔ)設(shè)計(jì) </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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，或經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較采用淺基礎(chǔ)反而不經(jīng)濟(jì)時(shí),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(shí)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(shí)，在滿(mǎn)足樁的最小中心距要求的前提下，樁宜盡量布置在筒體以?xún)?nèi)或不超出簡(jiǎn)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(tái)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(mén)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(duì)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(duì)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(shí), 嵌巖深度可適當(dāng)減少, 但不宜小于0.2 m。⑶當(dāng)場(chǎng)地有液化土層時(shí), 樁身應(yīng)穿過(guò)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(jì)算確定, 對(duì)碎石土、礫、粗中砂、堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土且不應(yīng)小于0.5 m, 對(duì)其他非巖石土且不宜小于1.5 m。⑷當(dāng)場(chǎng)地有季節(jié)性?xún)鐾粱蚺蛎浲翆訒r(shí), 樁身進(jìn)入上述土層以下的深度應(yīng)通過(guò)抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)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(lèi)型、荷載大小及分布、工程地質(zhì)情況、施工條件及周?chē)h(huán)境等因素綜合確定。 </p><p>　　⑴預(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(guò)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(jiān)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(duì)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?lèi)擠土樁尚應(yīng)考慮擠土效應(yīng)對(duì)于環(huán)境和質(zhì)量的影響, 必要時(shí)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(diǎn)降水的地下水水位較淺而持力層較淺且持力層以上無(wú)流動(dòng)性淤泥質(zhì)土者。成孔過(guò)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(fèi)用昂貴,一般

18、不宜采用。當(dāng)場(chǎng)地的硬持力層極深, 只能采用超長(zhǎng)摩擦樁時(shí), 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?yàn)榱艘s工期, 此時(shí)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(shí)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(lèi)似的措施。 </p><p&g

19、t;<b>　　四、地基計(jì)算 </b></p><p>　　地基計(jì)算包括地基承載力計(jì)算，地基變形計(jì)算，地基穩(wěn)定性計(jì)算。 </p><p>　?。ㄒ唬┑鼗?jì)算前首先應(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(wú)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(mǎn)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(mǎn)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(jì)樁長(zhǎng)）不宜小于建筑物高度的1/18。當(dāng)存在相鄰建筑物時(shí)，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(shí)，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>　　（二）地基承載力計(jì)算應(yīng)滿(mǎn)足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)

22、計(jì)規(guī)范》GB50007-2011第5.2.1條、5.2.2條相關(guān)規(guī)定。 </p><p>　　（三）地基變形計(jì)算；地基變形特征可分為沉降量、沉降差、傾斜、局部?jī)A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(jì)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(jì)算。 </p><p>　　（四

23、）地基穩(wěn)定性計(jì)算；地基穩(wěn)定性可采用圓弧滑動(dòng)面法進(jìn)行驗(yàn)算。具體可按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(yàn)算，山區(qū)地基（包括丘陵地帶）的設(shè)計(jì)，還必須按照第6.1.1條中可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)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(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 </p><p>　　地基

24、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)，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(jì)算地基變形時(shí)，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(jì)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(jì)算確定，地基反力采用的是荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基反力設(shè)計(jì)值。承臺(tái)配筋計(jì)算時(shí)，采用相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組

25、合時(shí)的樁豎向力設(shè)計(jì)值。計(jì)算擋土墻土壓力、基礎(chǔ)或斜坡穩(wěn)定及滑坡推力時(shí)，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(xiàng)系數(shù)均為1.0。 </p><p>　　另外在樁基設(shè)計(jì)方面，要注意樁的種類(lèi)不宜過(guò)多，無(wú)論是預(yù)制樁還是鉆孔樁，否則給施工和設(shè)計(jì)都帶來(lái)很大的麻煩。相對(duì)來(lái)講，鉆孔樁可以種類(lèi)多些，預(yù)制樁不宜超過(guò)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(lèi)型有關(guān)，同時(shí)還與施工工藝、樁長(zhǎng)、承臺(tái)類(lèi)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(shí)，宜采用較小直徑和較長(zhǎng)的樁，以增加側(cè)阻效率來(lái)增加豎向承載力。簡(jiǎn)單地通過(guò)加大樁徑來(lái)提高單樁承載力不是一種理想的方法，因?yàn)殡S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(mǎn)足承載力要求，對(duì)樁身穩(wěn)定性、施工費(fèi)用和工期進(jìn)行權(quán)衡，一般是粗一點(diǎn)、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(duì)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(duì)較長(zhǎng)，當(dāng)滿(mǎn)足其他條件要求時(shí)，小樁徑將帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　做獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地基承載力確定是否考慮計(jì)算底層磚墻荷載，當(dāng)?shù)鼗^好時(shí)，可通過(guò)地梁加腋的方法來(lái)自承重；布樁時(shí)，應(yīng)計(jì)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(duì)應(yīng)處應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造和連接；畫(huà)樁位圖時(shí)，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(yǔ) </b></p><p>　　建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)施工的重點(diǎn)，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(jì)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(jì)關(guān)鍵是基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇，基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行具體的選型，以保證地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)及處理方法[J]. 江西建材,2012,06:37-38. </p><p