简析建筑地基基础工程的结构设计及其计算条件

宫文娟

中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司



简析建筑地基基础工程的结构设计及其计算条件

宫文娟

中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司

建筑地基基础工程的质量直接关系到建筑的安全和稳定，所以建筑地基结构设计时必须综合建筑主体的上部结构荷载、地基土体的承载能力以及工程造价等各方面的因素，对基础进行详细正确的设计。本文简述了建筑地基基础工程结构设计的等级，对建筑地基基础工程的结构设计及其计算的条件进行了简要分析。

建筑地基基础工程；设计等级；结构设计；计算条件

一、建筑地基基础工程结构设计的等级分析

建筑地基基础工程设计等级主要分为甲级、乙级、丙级三种。甲级用于30层以上的高层建筑、大面积的多层地下建筑物、体型复杂层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物、复杂地质条件下的坡上建筑物、对地基变形有特殊要求的建筑物、对地基条件复杂的一般建筑物以及周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程等；乙级用于除甲级、丙级以外的基坑工程、工业与民用建筑物；丙级用于次要的轻型建筑物、场地和地基条件简单，荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物以及非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高的基坑工程。

二、建筑地基基础工程的结构设计

1 、建筑地基结构工程的桩基础设计。当天然地基承载力不能满足设计要求时，建筑地基基础工程可采用桩基础。（1）桩平面布置。同一结构单元不应同时采用摩擦桩和端承桩；各桩桩顶受荷均匀，上部结构的荷载重心与桩的重心相重合，群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩；大直径桩宜采用一柱一桩；筒体采用群桩时，在满足桩的最小中心距要求的前提下，桩宜尽量布置在筒体以内或不超出简体外缘一倍板厚范围之内；在伸缩缝或防震缝处可采用两柱共用同一承台的布桩形式；剪力墙下的布桩量要考虑剪力墙两端应力集中的影响，而剪力墙中和轴附近的桩可按受力均匀布置；在纵横墙交叉处都应布桩，横墙较多的多层建筑在横墙两侧的纵墙上布桩，门洞口下面不宜布桩。（2）桩端进入持力层的最小深度。应选择较硬土层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d（d为桩径）；砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d；对于碎石土及强风化硬质岩不宜小于1d，且不小于0.5m。桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩，桩全断面进入岩层的深度不宜小于0.5m，嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时，嵌岩深度可适当减少，但不宜小于0.2m。（3）桩型选择原则。桩型的选择应根据建筑物的使用要求，上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定。预制桩适宜用于持力层层面起伏不大的强风化层、风化残积土层、砂层和碎石土层，且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性粘性土，穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区、从软塑层突变到特别坚硬层的岩层地区均不适用。其施工方法有锤击法和静压法两种。

2 、有地下室的地基基础结构设计。建筑工程有地下室时可采用筏板基础；通常建筑工程在有地下室、建筑物无防水要求以及柱网、荷载较均匀的情况下，应使用筏板基础、钢筋混凝土交叉条形基础，或是选用独立柱基，抗震设防区加柱基拉梁；当基础地基较差，为满足地基强度和沉降要求，可采用桩基或人工处理地基；当有防水要求时，可选用筏板基础或箱形基础；另外建筑物属于框架结构，有地下室且上部结构对防水要求高，不均匀沉降要求严格，柱网均匀时，可采用箱型基础，柱网不均匀时，就采用筏板基础；如果地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时，采用箱形基础；要注意建筑物地基结构施工时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。

3 、无地下室的地基基础结构设计。建筑物属于砌体结构应优先采用刚性条形基础，如灰土条形基础、混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础等，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。多层框架结构，无地下室，荷载过大，地基较差的情况时，这时需采用十字交叉梁条形基础，以便减少不均匀沉降、增强整体性；框架结构地基较好，无地下室，荷载较小时，可选用独立柱基，在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》设柱基拉梁。框剪结构无地下室，地基较好，荷载较均匀时，可选用框架柱独立柱基，剪力墙下条基，抗震设防地区，柱基下设拉梁并与剪力墙下条基连结在一起。剪力墙结构不论有无地下室，地基较好，这种情况下可以选用交叉条形基础。如采用上述基础不能满足地基强度和变形要求，又不宜采用桩基或人工地基时，可采用筏板基础。

三、建筑地基基础工程结构设计计算的条件

1 、地基基础埋深确定的条件。根据以下条件进行确定：（1）建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造；（2）工程地质和水文地质条件；（3）作用在地基上的荷载大小和性质；（4）相邻建筑物的基础埋深；（5）地基土冻胀和融陷的影响。除岩石地基外，基础埋深不应小于0.5米。高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上箱形和筏形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18。当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础。

2 、地基变形计算的条件。地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。建筑物地基变形值，不应大于地基变形允许值。建筑物地基变形允许值按照《建筑地基设计规范》GB50007-2011第5.3.4条中表5.3.4规定采用，建筑物地基最终变形量按照第5.3.5条进行计算。

3 、地基稳定性计算的条件。地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。具体可按照《建筑地基设计规范》GB50007-2011第5.4.1条、5.4.2条、5.4.3条相关规定进行验算，山区地基（包括丘陵地带）的设计，还必须按照第6.1.1条中可能出现的设计条件进行分析认定，避免发生滑坡、泥石流、崩塌等引起房屋倒塌的事故。

结束语

综上所述，建筑地基基础直接关系到建筑物的安全和稳定，是建筑结构工程稳定的根本，建筑地基基础工程结构设计的过程中，应该根据工程实际情况进行选型，以保证其设计的科学、合理。

［1］《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

［2］周振华.谈高层建筑地基基础施工质量控制［J］.科技信息，2010

［3］丁瑜婷.探索地基结构设计及处理方法［J］.江西建材，2012