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摘要:简析地基基础在建筑设计施工中的作用及其重要性,本文主要对各种基础在实际工作中的应用做个详细阐述。
关键词:地基基础、柱下条形基础、筏形基础、桩基础
中图分类号:TU47文献标识码: A
在建筑工程中,基础是建筑物与土壤直接接触的部分,而地基则是直接支承建筑物重量的土层。基础是连接上部结构(例如房屋的墙和柱,桥梁的墩和台等)与地基之间的过度结构,起承上启下作用。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上说,竖向结构体系将荷载集中于点或分布成线形,但地基作为最终的支承机构,提供的是一种分布的承载能力。
如果地基的承载能力满足要求,则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时因为土或上部荷载的条件,需要采用满铺的伐形基础。伐形基础的优点是扩大了地基接触面积,但与独立基础相比,它的造价通常要高的多,因此只在必要时才使用。不论哪一种情况,基础的概念都是把集中荷载分散到地基上,使荷载不超过地基的长期承载力。因此,分散的程度与地基的承载能力成反比。有时,柱子可以直接支承在下面的方形基础上,墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时,只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用,就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来,以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱,或者建筑物比较高的情况下,才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构,墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件,这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。
如果地基承载力不足,就可以判定为软弱地基,就必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时,应按局部软弱土层考虑。勘察时,应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况,根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史,明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素
在初步计算时,最好先计算房屋结构的大致重量,并假设它均匀的分布在全部面积上,从而等到平均的荷载值,可以和地基本身的承载力相比较。如果地基的容许承载力大于4倍的平均荷载值,则用单独基础可能比伐形基础更经济;如果地基的容许承载力小于2倍的平均荷载值,那么建造满铺在全部面积上的伐形基础可能更经济。如果介于二者之间,则用桩基或沉井基础。
地基基础设计的基本原则是同一建筑结构单元宜设置在承载力和变形性能基本相同的地基土上,不宜设置在承载力和变形性能截然不同的地基土上(如部分为老土,部分为新土;部分为一般土或硬土,部分为软土)。同一建筑结构单元,一般宜采用相同类型的地基,不宜采用不同类型的地基(如部分采用天然地基,部分采用刚性桩基;部分采用天然地基,部分采用复合地基;部分采用复合地基,部分采用刚性桩基)。同一建筑结构单元,宜采用相同类型的基础,不宜采用不同类型的基础(如部分采用箱基、筏基,部分采用条形基础;部分采用条形基础部分采用单独桩基;内框架砖房、底层框架砖房,一般外墙宜采用条形基础,内柱宜采用十字交叉条形基础)。
地基基础设计选型时应考虑以下几点因素: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以及地区抗震烈度等。
在基础工程中我们常见的建筑工程地基基础的类型,通常按基础所用的材料和受力特点分,有刚性基础和非刚性基础;依据构造形式分,有条形基础、独立基础、筏形基础、箱形基础。 如果地基的承载能力足够,则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件,需要采用满铺的伐形基础。伐形基础具有扩大地基接触面的优点,但与独立基础相比,它的造价通常要高的多,因此只在必要时才使用。
砌体结构优先采用刚性条形基础,如灰土条形基础、C15素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等,当基础宽度大于2.5m时,可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。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。如采用上述基础不能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,可采用板式筏形基礎。当柱荷载不同、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与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与墙下条基连结在一起,以加强整体性,如还不能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。
当地基较差,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)。当地基一般,通过计算或采取措施(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,建在同一笺基上。施工时可设后浇带以调整高层与裙房的初期沉降差。
当高层与裙房或地下车库基础为整块筏板钢筋混凝土基础时,在高层基础附近的裙房或地下车库基础内设后浇带,以调整地基的初期不均匀沉降和混凝土初期收缩。
不论哪一种情况,基础的概念都是把集中荷载分散到地基上,使荷载不超过地基的长期承载力。因此,分散的程度与地基的承载能力成反比。有时,柱子可以直接支承在下面的方形基础上,墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时,只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用,就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来,以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱,或者建筑物比较高的情况下,才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构,墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件,这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。
参考文献:
[1]赵明华,俞晓.土力学与基础工程.武汉理工大学出版社,2008.
[2]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007-2011.中国建筑工业出版社,2010.转贴于 233网校论文中心 http
作者简介:李威(1987-8):男江苏南京人江苏省建工设计研究院有限公司 助理工程师,从事建筑结构方向研究。
关键词:地基基础、柱下条形基础、筏形基础、桩基础
中图分类号:TU47文献标识码: A
在建筑工程中,基础是建筑物与土壤直接接触的部分,而地基则是直接支承建筑物重量的土层。基础是连接上部结构(例如房屋的墙和柱,桥梁的墩和台等)与地基之间的过度结构,起承上启下作用。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上说,竖向结构体系将荷载集中于点或分布成线形,但地基作为最终的支承机构,提供的是一种分布的承载能力。
如果地基的承载能力满足要求,则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时因为土或上部荷载的条件,需要采用满铺的伐形基础。伐形基础的优点是扩大了地基接触面积,但与独立基础相比,它的造价通常要高的多,因此只在必要时才使用。不论哪一种情况,基础的概念都是把集中荷载分散到地基上,使荷载不超过地基的长期承载力。因此,分散的程度与地基的承载能力成反比。有时,柱子可以直接支承在下面的方形基础上,墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时,只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用,就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来,以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱,或者建筑物比较高的情况下,才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构,墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件,这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。
如果地基承载力不足,就可以判定为软弱地基,就必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时,应按局部软弱土层考虑。勘察时,应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况,根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史,明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素
在初步计算时,最好先计算房屋结构的大致重量,并假设它均匀的分布在全部面积上,从而等到平均的荷载值,可以和地基本身的承载力相比较。如果地基的容许承载力大于4倍的平均荷载值,则用单独基础可能比伐形基础更经济;如果地基的容许承载力小于2倍的平均荷载值,那么建造满铺在全部面积上的伐形基础可能更经济。如果介于二者之间,则用桩基或沉井基础。
地基基础设计的基本原则是同一建筑结构单元宜设置在承载力和变形性能基本相同的地基土上,不宜设置在承载力和变形性能截然不同的地基土上(如部分为老土,部分为新土;部分为一般土或硬土,部分为软土)。同一建筑结构单元,一般宜采用相同类型的地基,不宜采用不同类型的地基(如部分采用天然地基,部分采用刚性桩基;部分采用天然地基,部分采用复合地基;部分采用复合地基,部分采用刚性桩基)。同一建筑结构单元,宜采用相同类型的基础,不宜采用不同类型的基础(如部分采用箱基、筏基,部分采用条形基础;部分采用条形基础部分采用单独桩基;内框架砖房、底层框架砖房,一般外墙宜采用条形基础,内柱宜采用十字交叉条形基础)。
地基基础设计选型时应考虑以下几点因素: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以及地区抗震烈度等。
在基础工程中我们常见的建筑工程地基基础的类型,通常按基础所用的材料和受力特点分,有刚性基础和非刚性基础;依据构造形式分,有条形基础、独立基础、筏形基础、箱形基础。 如果地基的承载能力足够,则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件,需要采用满铺的伐形基础。伐形基础具有扩大地基接触面的优点,但与独立基础相比,它的造价通常要高的多,因此只在必要时才使用。
砌体结构优先采用刚性条形基础,如灰土条形基础、C15素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等,当基础宽度大于2.5m时,可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。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。如采用上述基础不能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,可采用板式筏形基礎。当柱荷载不同、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与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与墙下条基连结在一起,以加强整体性,如还不能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。
当地基较差,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)。当地基一般,通过计算或采取措施(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,建在同一笺基上。施工时可设后浇带以调整高层与裙房的初期沉降差。
当高层与裙房或地下车库基础为整块筏板钢筋混凝土基础时,在高层基础附近的裙房或地下车库基础内设后浇带,以调整地基的初期不均匀沉降和混凝土初期收缩。
不论哪一种情况,基础的概念都是把集中荷载分散到地基上,使荷载不超过地基的长期承载力。因此,分散的程度与地基的承载能力成反比。有时,柱子可以直接支承在下面的方形基础上,墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时,只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用,就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来,以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱,或者建筑物比较高的情况下,才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构,墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件,这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。
参考文献:
[1]赵明华,俞晓.土力学与基础工程.武汉理工大学出版社,2008.
[2]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007-2011.中国建筑工业出版社,2010.转贴于 233网校论文中心 http
作者简介:李威(1987-8):男江苏南京人江苏省建工设计研究院有限公司 助理工程师,从事建筑结构方向研究。