地基与基础结构设计分析

胡甜甜

(湖北中江建筑设计院有限公司 湖北省武汉市 430070)

地基与基础结构设计分析

胡甜甜

(湖北中江建筑设计院有限公司 湖北省武汉市 430070)

地基基础的设计对于建筑物的安全和造价控制特别是对于高层建筑起着举足轻重的作用。作为岩土工程学科的一个方面，涉及的范围相当广泛。为了让建筑设计和施工人员更好地了解和认识地基与基础在设计和施工过程中的作用以及重要性。

地基与基础；结构设计；原则

引言

在建筑施工过程中，将建筑物和土壤直接接触的部分叫做基础，将直接用来支承建筑重量的土层称为地基。基础是用来连接建筑上部分结构（如房屋墙、柱，桥梁墩、台）与地基间过度的结构，起到承上启下的作用。基础将建筑物竖向传来的荷载传递给地基。地基基础设计就是将上部结构荷载通过基础的二次传力，将大部分荷载传给其正下方的地基，用变刚度调平等方法来改变地基刚度和承载力使结构各部分的沉降和地基反力趋于均匀。

1.地基与基础设计基本原则

为保证设计的基础及地基的安全，经济可行，基础工程设计计算的原则有： 1）基础底面的压力小于地基承载力容许值。2）地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值。3）地基及基础的刚度与整体稳定性有足够保证。4）基础本身的强度耐久性满足要求。

地基与基础的设计原则上同一个结构的单元，应设在承载能力与和变形能力基本一致的土层上，不应设在承载能力与变形能力不同的土层上。同一个建筑的结构单元，通常宜用同一形式的地基，不应采用类型不同的地基。同一个结构单元，应用同一类型基础，不可采用不同的基础。

在软弱的地基及严重不均的土层上，应采取相应的措施，提高基础整体性能与竖向的刚度。采用天然地基最佳，若地基差，可通过在经济上的比较，若天然地基的造价高时，可以采用桩基或者其他的人工基础。

2.地基的处理方法

利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：1）淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；2）冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；3）对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。

地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。

经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值；根据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。地基处理后，建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的增强体和施工工艺。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。

3.常见的几种结构体系建筑物的地基基础应用

3.1 砌体结构建筑六层或六层以下的多层民用建筑和砖墙承重的轻型厂房可采用砌体条形基础（毛石或砖）；地下水位较低且具有施工经验石，可采用刚性灰土基础；地下水位较高或冬季施工时，宜采用钢筋混凝土扩展基础；在软弱地基上，多层建筑可设置筏形或浅埋板式基础。

3.2 框架结构建筑

1）如没有地下室、地基又较好、荷载且不大的时候，可以选用混凝土独立基础，柱基间可以按照相关的要求，考虑有无必要设置基础系梁。

2）有地下室并且对防水有要求时，若地基较好，可以用混凝土独立基础并加防水板的方法。防水板下部应铺设有一定厚度的易压缩性能的材料，来减少柱基沉降的影响。

3）有地下室并且对防水有要求时，若地基较差，可以用有梁或者无梁的筏形基础。

4）有地下室的独柱基础，从基础底面至地下室地面距离不应小于1米，对防水要求过高的地下室，应在防水板的下部铺设延性好的防水材料，或在防水板上部设置架空层。

3.3 框剪结构建筑

1）如无地下室，地基条件较好且承载较均匀时，可选用单独柱基加基础系梁。如地基较差或荷载较大时，为加强基础整体性和增加基础底面积，可选用钢筋混凝土十字交叉条形基础，当条形基础不能满足地基承载力或变形要求时，可选用钢筋混凝土筏形基础。

2）有地下室，而没有防水的要求时，可以用独立柱基或者十字交叉基础。与此同时，要验算地下室外墙承载力。在有防水的要求时，若地基很好，可以用独立柱基或者条形基础另外加上防水板的方法，这时需要注意基础的沉降量对于防水板不利的影响并采取相应的措施（例如框架结构的建筑）。若地基过差或者条形基础不够满足地基承载能力及变形性能的要求时，可以用钢筋混凝土筏形基础或者箱形基础。

3.4 剪力墙结构建筑

无地下室或有地下室但无防水要求时，如地基较好，宜优先选用交叉条形基础。有防水要求时，可选用箱形基础或筏形基础。当基础埋置深度不小于3m时，如原无地下室，应建议甲方增设地下室，或与勘察单位研究改用桩基础的可能性和经济性，同时也研究设置架空层的可能性与经济性。若地基的土质差，采用上面的各类基础无法满足建筑设计的要求，或者经过基础经济上的比较，天然地基的造价较高时，可以用桩基础或者其他的人工基础。高层建筑地下室，若需做成停车场或机房等对空间的要求较大时，也可以不设计为箱形基础，可优先采用筏形基础。

4.结语

基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基，竖向结构体系将荷载集中于柱呈点状分布如框架结构，或将荷载集中于墙呈线形分布如多层住宅，或呈点状分布同时又具有线形分布的荷载如高层住宅。建筑物的地基与基础设计要按照建筑工程地质与水文地质条件、建筑外形和功能的要求、荷载的大小与分布情况、相邻建筑物基础情况、施工条件及材料供应、地区的抗震烈度等因素综合考虑，选择经济合理的基础形式尤为重要。

[1]余蓉.地基基础形式的变化对邻近基坑性状影响的研究[D].太原理工大学，2013.

[2]杨舟海.现代房屋建筑地基基础工程施工技术[J].价值工程，2012，22：108-109.

TU7

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1007-6344（2016）07-0071-01