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地基基础设计与选择初探

2011-08-15

山西建筑 2011年29期
关键词:褥垫筏板条形

温 浩

基础是建筑物以及构筑物的主要承重部分,所以基础的设计和选择是非常重要的。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以及地区抗震烈度等综合考虑,选择经济合理的基础形式。

常见的基础形式有独立基础,条形基础,筏形基础,桩基础。不同的基础组合使用以达到设计要求。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2.5 m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,可采用板式筏形基础。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接节点。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接在一起。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接在一起,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。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。

基础和上部结构实际是作为一个整体作用在地基上,现在基础设计的一些做法往往不考虑上部的影响,结构上部传下的荷载作用在基础顶面上,基础置于地基上进行基础受力计算。一定要注意复合地基与群桩受力的本质区别,复合地基桩土作为一个整体共同受力,为调整桩和土的刚度,其上往往铺设300 mm厚的褥垫层,褥垫层不能太薄,还有一点大家要注意,如果处理后的地基承载力偏高,在这种情况下褥垫层厚度也不宜过厚,防止褥垫层的承载力不足,当褥垫层较薄时褥垫层受力状态较好,可不考虑褥垫层的承载力问题,其竖向抗压强度是很高的,当褥垫层厚度较大时,要考虑褥垫层的承载力是否满足要求。一些工程采用的筏板下均布桩基,而桩基没有好的桩端持力层,也就是桩的竖向刚度太小,这种情况下再按桩基进行计算就会与实际情况偏差较大,桩的竖向刚度偏小,桩顶就不能对基础起到有效的支撑作用,有些设计人员在这种情况下在群桩顶铺设一定厚度的褥垫层,这种做法也可以,通过褥垫层的调节使桩土共同承担上部荷载,要注意桩间土如果有可能存在二次固结沉降时,不宜采用此做法。桩基基础布桩时桩尽量布在竖向承重构件下,这样传力最直接,基础受力最小;当地下室混凝土外墙的土夯填密实后,整个楼座的一部分竖向荷载通过外墙与土的摩擦力传给四周土,需要的情况下可考虑其有利作用;还有一种情况要引起大家的注意,有地下室的墙下单排布桩的情况,特别是桩上部桩周土比较软弱时,挡土墙的下部不能按完全固结考虑。

下面再谈谈关于有地下水时基础的受力情况,带地下室楼座的基础筏板有向上的水压力时,基底反力由两部分组成,一部分为均布的水压力,另一部分为土压力,土压力按弹性地基梁板的受力模式,当水压力越大,基础受力越接近倒楼盖的受力模式,基础设计时要注意这种情况;对于独立基础带防水底板有地下水时对独立基础处配筋计算问题,有些人直接按正常的独立基础进行计算,当水压力大于防水底板加其上覆土重时,未考虑防水底板向上的水压力对独基的影响,显然计算结果有偏差,有人按倒楼盖无梁楼盖加柱帽(即独基)的形式进行计算,如果水浮力略小于基底总压力时,独基底以及防水底板底的反力接近均布,此情况按倒楼盖计算比较符合实际情况,如果水浮力小于基底总压力较多时,独基下的底反力包括两部分,一部分为水压力,另一部分为土压力(根据水压力的大小独基的四周一定范围内会只有水压力,没有土压力),而防水底板处只有水压力,基础以及防水底板底部底反力是不均布的,计算时要考虑这些因素。还有我觉得基础规范中的一点应进一步明确,GB 50007-2002建筑地基基础设计规范5.2.1-2条在偏心荷载作用下 Pkmax≤1.2fa,我考虑在偏心荷载作用下地基承载力特征值之所以提高,是考虑到偏心荷载往往是短期作用的荷载,所以地基承载力特征值可适当放大,但是当这种偏心荷载为长期存在的一种荷载时,地基承载力特征值不宜放大。

[1] 汪玉庆.塑料排水板加固软土地基[J].青海交通科技,2001(3):79-80.

[2] 陈春明.公路工程中钢筋砼圆管涵常见病害分析[J].中国新技术新产品,2010(3):14-15.

[3] 张明义.基础工程[M].北京:中国建材工业出版社,2008.

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