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摘要：本文作者结合实际工作经验，对建筑基础结构设计进行了探讨，供同行参考。
关键词：建筑基础；结构设计；探讨
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
结构设计师好比是设计一个人的骨骼，侧重于建筑物的结构安全性能，比如梁、板、柱的材料强度和截面尺寸等，以确保建筑物的抗震等级、承载能力等。作为一个设计人员，要理解规范及规程的定义，结合其专业从基本构件算起，工作中要仔细认真、勤于思考，善于总结积累经验。
1 浅基础
1.1 按材料分类
基础应当具有承受荷载、抵抗变形和适应环境影响的能力,即要求基础具有足够的强度、刚度和耐久性。选择基础材料,首先要满足这些技术要求, 并与上部结构相适应。常用的基础材料有砖、毛石、灰土、三合土、混凝土和钢筋混凝土等。
1.1.1 砖基础。砖砌体具有一定的抗压强度。在地下水位以下或当地基土潮湿时,应采用水泥砂浆砌筑。砖基础取材容易,应用广泛。
1.1.2 毛石基础。毛石是指未加工的石材。毛石基础应采用未风化的硬质岩石,禁用风化毛石。由于毛石之间的间隙较大,如果砂浆黏结的性能较差,则不能用于多层建筑,且不宜用于地下水位以下。
1.1.3 灰土基础。灰土基础宜在比较干燥的土层中使用,其本身具有一定的抗冻性。在我国华北和西北地区,广泛用于 5 层及 5 层以下的民用建筑。
1.1.4 三合土基础。三合土是由石灰、砂和骨料加水混合而成。施工时,石灰、砂、骨料按体积配合比为 1:2 :4 或 1 :3 :6 拌和均匀后,再分层夯实。三合土的强度较低,一般只用于 4 层及 4 层以下的民用建筑。
1.1.5 混凝土基础。混凝土基础的抗压强度、耐久性和抗冻性都比较好,其混合强度等级一般为 C15 以上。这种基础常用在荷载较大的墙柱处。
1.2 按构造分类
天然地基上的浅基础按其构造分有独立基础、条形基础、柱下十字形基础、片筏基础、箱形基础以及锚拉基础等。
1.2.1 独立基础。独立基础包括柱下独立基础和墙下独立基础,它从材料性能上可以分成无筋扩展基础和扩展基础。无筋扩展基础是指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土條形基础。从形式上,柱下独立基础又可以分为台阶式、锥式、板式以及墩式等种类。在工程中,独立基础一般用于上部荷载不太大,而且地基承载力较高的情况。柱下独立基础是柱基础的主要类型,常用于一般框、排架柱基以及古建筑中的亭、台、楼、阁等建筑的基础。对于墙下地质条件好、上部荷载不大的情况,为了减小土方开挖量和节省基础材料,有时往往也采用墙下独立基础的形式。这时,应在独立基础之间放置钢筋混凝土过梁或砖砌拱来承担墙体所传来的上部荷载。究竟采用无筋扩展基础还是扩展基础,应视工程实际条件而定。无筋扩展基础要受台阶宽高比的限制,而钢筋混凝土独立基础则不受此限制,所以,同样的荷重条件和地质条件下,无筋扩展基础埋深要大些;另外,钢筋混凝土基础的造价又要高于无筋扩展基础。
1.2.2条形基础。墙下条形基础广泛用于纵横墙交叉的建筑中。一般其材料为砖、石、混凝土等。应该注意的是,条形基础下的地基反力分布十分复杂,不能简单地理解为线性分布,加上砌体的抗剪和抗弯能力差,故设计时应满足有关的构造要求,以增强抵抗不均匀沉降的能力。柱下条形基础也十分常见,可理解为将一排柱子的独立基础联合在一起便形成柱下条形基础,它具有较大的刚度以及调整地基变形的能力。这种基础通常用于软弱地基、不均匀地基和填土地基上的基础设计, 对上部柱子传来的荷载能起到一定的分布和调整作用。
1.2.3 柱下十字形基础。柱下十字形基础增强了整个建筑物的刚度,其调整不均匀沉降的能力较之柱下条形基础有进一步的增强,而且有时还能跨越地基中可能出现的溶洞、暗塘。目前,国内外多、高层结构常采用这种形式的基础。
1.2.4 筏形基础。筏形基础整体性强,能减少不均匀沉降。应用时,当地质条件基本均匀和土质较软弱时,不仅能减少土方开挖量,而且还能减少基底附加压力,效果很好。所以,在实际工程中,它广泛用于多层和高层建筑、水池、油库、油罐以及大型储液结构物等建筑中。
1.2.5 箱形基础。箱形基础具有很大的整体刚度,能减小不均匀沉降。箱形基础还具有“ 补偿性设计”的优点,能减小地基的基底附加压力和沉降,且其形成的地下室可作人防、空洞、车库等许多建筑功能使用。另外,箱形基础抗震性能很好,可以有效地减少震害。所以,在高层建筑中应用极为广泛。箱形基础有用钢量大、造价高、施工周期长等特点,不能盲目采用。实际情况中,尽量做到经济、合理。只有在上述情况不能或不必满足时,才考虑采用深基础的形式,以避免过多的浪费。此外,还有一些特殊用途的基础,如专门用于高耸结构中的锚拉基础、壳体基础等,也有其专门的适用范围。
2 深基础
2.1 桩基础
桩基础由若干根桩和承台两个部分组成。桩是全部或部分埋入地基土中的钢筋混凝土柱体。承台是框架柱下的锚固端,使得上部结构荷载可以向下传递。同时,它又将全部桩顶箍住,把上部结构荷载传递给各桩,使其共同承受外力。在建筑结构中,桩基础多用于以下情况:
2.1.1 荷载较大, 地基上部土层较弱, 适宜的地基持力层位置较深,采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理。
2.1.2 当高层建筑荷载较大,箱形基础、筏形基础不能满足沉降变形、承载能力要求时,往往采用桩 - 箱基础、桩 - 筏基础的形式。对于桩 - 箱基础,宜将桩布置在墙下;对于带梁的桩 - 筏基础,宜将桩布置在梁下;这种布桩方法对箱、筏底板的抗冲切、抗剪十分有利,可以减小箱基或筏基的底板厚度。
2.2 地下连续墙深基础
地下连续墙的嵌固深度由基坑支挡计算和使用功能相结合决定。宽度往往由其强度、刚度要求决定,与基坑深浅和侧壁土质有关。地下连续墙可以穿过各种土层进入基岩,有地下水时无须采取降低地下水位的措施。用它作为建筑物的深基础时,可以地下、地上同时施工,尤其在工期紧张的情况下,为采用“逆作法”施工提供了可能。目前,在桥梁基础、高层建筑箱基、地下车库、地铁车站、码头等工程中,都有实用成功的实例。它既是地下工程施工时的临时支护结构,又是永久建筑物的地下结构部分。
3 结束语
基础应埋入地下一定深度,进入较好的地层。一般将基础底面到室外设计地面的距离,称为埋置深度,简称基础埋深。通常把埋置深度不大,只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础,称作浅基础。若浅层土质不良,须将基础埋置于较深的良好土层中,并需借助特殊施工方法建造的基础,称为深基础。此外,还有深浅结合的基础,如桩 - 筏基础、桩 - 箱基础等。基础工程为隐蔽工程，一旦失事，损失巨大，补救十分困难，因此，基础设计在土木工程中占有十分重要的位置。
参考文献：
[1] 王明天，段中平，范伟明.优化技术在深圳京基金融中心中的应用[J].建筑结构，2010(03).
[2] 黄明丽.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2011(11).
[3] 徐良贤.高层住宅结构设计的技术性探究[J].中华民居；2011（10）.
[4] 梁栋.论高层建筑的抗震设计及减灾方法[J].中国新技术新产品；2012（01）.
[5] 付国军.探讨高层建筑工程深基抗支护施工技术[J].现代物业；2012（01）.
[6] 刘俊民.浅谈高层建筑的结构设计体会[J].科技经济市场；2011（12）.
关键词：建筑基础；结构设计；探讨
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
结构设计师好比是设计一个人的骨骼，侧重于建筑物的结构安全性能，比如梁、板、柱的材料强度和截面尺寸等，以确保建筑物的抗震等级、承载能力等。作为一个设计人员，要理解规范及规程的定义，结合其专业从基本构件算起，工作中要仔细认真、勤于思考，善于总结积累经验。
1 浅基础
1.1 按材料分类
基础应当具有承受荷载、抵抗变形和适应环境影响的能力,即要求基础具有足够的强度、刚度和耐久性。选择基础材料,首先要满足这些技术要求, 并与上部结构相适应。常用的基础材料有砖、毛石、灰土、三合土、混凝土和钢筋混凝土等。
1.1.1 砖基础。砖砌体具有一定的抗压强度。在地下水位以下或当地基土潮湿时,应采用水泥砂浆砌筑。砖基础取材容易,应用广泛。
1.1.2 毛石基础。毛石是指未加工的石材。毛石基础应采用未风化的硬质岩石,禁用风化毛石。由于毛石之间的间隙较大,如果砂浆黏结的性能较差,则不能用于多层建筑,且不宜用于地下水位以下。
1.1.3 灰土基础。灰土基础宜在比较干燥的土层中使用,其本身具有一定的抗冻性。在我国华北和西北地区,广泛用于 5 层及 5 层以下的民用建筑。
1.1.4 三合土基础。三合土是由石灰、砂和骨料加水混合而成。施工时,石灰、砂、骨料按体积配合比为 1:2 :4 或 1 :3 :6 拌和均匀后,再分层夯实。三合土的强度较低,一般只用于 4 层及 4 层以下的民用建筑。
1.1.5 混凝土基础。混凝土基础的抗压强度、耐久性和抗冻性都比较好,其混合强度等级一般为 C15 以上。这种基础常用在荷载较大的墙柱处。
1.2 按构造分类
天然地基上的浅基础按其构造分有独立基础、条形基础、柱下十字形基础、片筏基础、箱形基础以及锚拉基础等。
1.2.1 独立基础。独立基础包括柱下独立基础和墙下独立基础,它从材料性能上可以分成无筋扩展基础和扩展基础。无筋扩展基础是指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土條形基础。从形式上,柱下独立基础又可以分为台阶式、锥式、板式以及墩式等种类。在工程中,独立基础一般用于上部荷载不太大,而且地基承载力较高的情况。柱下独立基础是柱基础的主要类型,常用于一般框、排架柱基以及古建筑中的亭、台、楼、阁等建筑的基础。对于墙下地质条件好、上部荷载不大的情况,为了减小土方开挖量和节省基础材料,有时往往也采用墙下独立基础的形式。这时,应在独立基础之间放置钢筋混凝土过梁或砖砌拱来承担墙体所传来的上部荷载。究竟采用无筋扩展基础还是扩展基础,应视工程实际条件而定。无筋扩展基础要受台阶宽高比的限制,而钢筋混凝土独立基础则不受此限制,所以,同样的荷重条件和地质条件下,无筋扩展基础埋深要大些;另外,钢筋混凝土基础的造价又要高于无筋扩展基础。
1.2.2条形基础。墙下条形基础广泛用于纵横墙交叉的建筑中。一般其材料为砖、石、混凝土等。应该注意的是,条形基础下的地基反力分布十分复杂,不能简单地理解为线性分布,加上砌体的抗剪和抗弯能力差,故设计时应满足有关的构造要求,以增强抵抗不均匀沉降的能力。柱下条形基础也十分常见,可理解为将一排柱子的独立基础联合在一起便形成柱下条形基础,它具有较大的刚度以及调整地基变形的能力。这种基础通常用于软弱地基、不均匀地基和填土地基上的基础设计, 对上部柱子传来的荷载能起到一定的分布和调整作用。
1.2.3 柱下十字形基础。柱下十字形基础增强了整个建筑物的刚度,其调整不均匀沉降的能力较之柱下条形基础有进一步的增强,而且有时还能跨越地基中可能出现的溶洞、暗塘。目前,国内外多、高层结构常采用这种形式的基础。
1.2.4 筏形基础。筏形基础整体性强,能减少不均匀沉降。应用时,当地质条件基本均匀和土质较软弱时,不仅能减少土方开挖量,而且还能减少基底附加压力,效果很好。所以,在实际工程中,它广泛用于多层和高层建筑、水池、油库、油罐以及大型储液结构物等建筑中。
1.2.5 箱形基础。箱形基础具有很大的整体刚度,能减小不均匀沉降。箱形基础还具有“ 补偿性设计”的优点,能减小地基的基底附加压力和沉降,且其形成的地下室可作人防、空洞、车库等许多建筑功能使用。另外,箱形基础抗震性能很好,可以有效地减少震害。所以,在高层建筑中应用极为广泛。箱形基础有用钢量大、造价高、施工周期长等特点,不能盲目采用。实际情况中,尽量做到经济、合理。只有在上述情况不能或不必满足时,才考虑采用深基础的形式,以避免过多的浪费。此外,还有一些特殊用途的基础,如专门用于高耸结构中的锚拉基础、壳体基础等,也有其专门的适用范围。
2 深基础
2.1 桩基础
桩基础由若干根桩和承台两个部分组成。桩是全部或部分埋入地基土中的钢筋混凝土柱体。承台是框架柱下的锚固端,使得上部结构荷载可以向下传递。同时,它又将全部桩顶箍住,把上部结构荷载传递给各桩,使其共同承受外力。在建筑结构中,桩基础多用于以下情况:
2.1.1 荷载较大, 地基上部土层较弱, 适宜的地基持力层位置较深,采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理。
2.1.2 当高层建筑荷载较大,箱形基础、筏形基础不能满足沉降变形、承载能力要求时,往往采用桩 - 箱基础、桩 - 筏基础的形式。对于桩 - 箱基础,宜将桩布置在墙下;对于带梁的桩 - 筏基础,宜将桩布置在梁下;这种布桩方法对箱、筏底板的抗冲切、抗剪十分有利,可以减小箱基或筏基的底板厚度。
2.2 地下连续墙深基础
地下连续墙的嵌固深度由基坑支挡计算和使用功能相结合决定。宽度往往由其强度、刚度要求决定,与基坑深浅和侧壁土质有关。地下连续墙可以穿过各种土层进入基岩,有地下水时无须采取降低地下水位的措施。用它作为建筑物的深基础时,可以地下、地上同时施工,尤其在工期紧张的情况下,为采用“逆作法”施工提供了可能。目前,在桥梁基础、高层建筑箱基、地下车库、地铁车站、码头等工程中,都有实用成功的实例。它既是地下工程施工时的临时支护结构,又是永久建筑物的地下结构部分。
3 结束语
基础应埋入地下一定深度,进入较好的地层。一般将基础底面到室外设计地面的距离,称为埋置深度,简称基础埋深。通常把埋置深度不大,只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础,称作浅基础。若浅层土质不良,须将基础埋置于较深的良好土层中,并需借助特殊施工方法建造的基础,称为深基础。此外,还有深浅结合的基础,如桩 - 筏基础、桩 - 箱基础等。基础工程为隐蔽工程，一旦失事，损失巨大，补救十分困难，因此，基础设计在土木工程中占有十分重要的位置。
参考文献：
[1] 王明天，段中平，范伟明.优化技术在深圳京基金融中心中的应用[J].建筑结构，2010(03).
[2] 黄明丽.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2011(11).
[3] 徐良贤.高层住宅结构设计的技术性探究[J].中华民居；2011（10）.
[4] 梁栋.论高层建筑的抗震设计及减灾方法[J].中国新技术新产品；2012（01）.
[5] 付国军.探讨高层建筑工程深基抗支护施工技术[J].现代物业；2012（01）.
[6] 刘俊民.浅谈高层建筑的结构设计体会[J].科技经济市场；2011（12）.