建筑基础结构设计中沉降问题的改善策略探讨

梁莹

【摘要】建筑基础的不均匀沉降事关重大，轻则致使建筑物出现裂缝，重则会导致建筑物出现倾斜、变形甚至是坍塌，故而容不得小觑。本文结合笔者多年的建筑基础结构设计实践经验，就建筑基础结构设计中沉降问题的影响因素与改善策略展开全面探讨，以期可对众建筑结构设计人员有所启发与帮助。

【关键词】基础结构设计;沉降问题;影响因素;改善策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.053

1、建筑基础结构设计中沉降问题的影响因素

1.1地基承载力

承载力越大的地基，承载力及抗变形力也较强，因此，产生沉降的几率也相对较小。对于地质条件好、承载力强的建筑基础，沉降量往往较小，因而可考虑采用天然地基;而对于承载力差或为软弱地基且软弱土层厚度较大时，软弱地基的压缩性较大，沉降量往往较大，故而需要采取人工桩基础控制沉降。

1.2基础结构形式

合理选择整体性好、抗弯刚度大的基础形式，如筏板、箱形基础，或组合形式的桩筏或桩箱基础，对于沉降控制效果显著。筏板或箱形基础的长、宽差较小时，沉降量越大;而桩基础的桩基长度、数量及布设形式也与沉降量直接相关，如桩长大、桩数多的桩基，沉降量较小，桩基布设与荷载分布越协调，不均匀沉降也越小。

1.3上部结构荷载

建筑上部结构荷载大小、分布、变形等要求不同，也会对基础结构产生不同的影响。其中，上部结构整体性差，荷载分布不均、变形量大时，易对基础产生附加应力及变形而导致基础沉降不均。另外，对于基础地质条件较差，沉降控制困难的，宜采取轻型结构及材料降低上部结构自重及荷载分布对基础沉降的影响。

2、建筑基础结构设计中沉降问题的改善策略

2.1合理选定基础类型

当前，在我国房建工程施工中，较为常用的基础类型主要有浅基础中的筏板基础、箱型基础，以及深基础中的桩基础。

（1）筏板与箱形基础的抗弯刚度大、整体性较好，能够有效协调建筑基础的不均匀沉降情况。尤其是在软弱地基上进行高层建筑施工中，应优先选择耗材较小、施工便捷的筏板基础。而如若采用筏板基础无法有效控制建筑基础沉降时，再考虑选择抗弯刚度以及整体性能更加优异的箱形基础，虽然该种基础形式的材料消耗更大、技术要求更高，但相对筏板基础其能够更好的控制基础沉降问题。

（2）建筑基础采用桩基础形式时，既可单独施工也可与筏板与箱形基础组合成为桩筏基础或桩箱基础。基桩与桩间土间因较大的摩阻力，也在一定程度上加大了对上部结构的承荷能力。且若桩端持力层为承载能力较强的基岩时，也能够有效减少基础的沉降现象。另外，对于高层建筑上部结构荷载较大或分布不均时，在桩基设计选择桩基长度、数量以及布置形式时，可采用桩基变刚度调平设计，以确保桩基支承反力与荷载分布保持协调，进而实现调平基础、降低基础沉降的目的。

2.2采用低敏感形结构

砌体承重以及钢砼框架结构对基础的不均匀沉降极为敏感，而排架结构、三铰拱结构等以铰接连接的结构形式，对于建筑基础的不均匀沉降有较强的适应能力，在支座位置出现相对位移的情况下不会产生附加应力，因此，能够最大限度防止建筑基础的不均匀沉降病害。通常，对于铰接结构多适用于公共建筑、工业厂房以及仓库等建筑形式。但需要注意的是，对于较为严重的基础沉降不均的情况，依然会对铰接结构的屋盖系统、纵横连接构件以及建筑围护结构造成破坏，因此，对存在较严重基础沉降不均的地段，需要妥当采取切实可行的防范措施。

2.3合理设置墙体圈梁

墙体圈梁的合理布设能够显著提升建筑砌体结构的抗弯能力，增加建筑的抗弯刚度。对于建筑砌体承重结构而言，基础不均匀沉降的破坏主要为墙体开裂，因此，通过在墙体内合理布设圈梁，能夠有效规避与防止砌体出现开裂现象。对于墙体正向挠曲而言，下层圈梁能够发挥其作用而避免墙体开裂;相反对于墙体反向挠曲而言，生成圈梁能够发挥其作用而防止墙体的沉降开裂。但是，由于墙体挠曲往往不易判断，故需要在墙体上层、下层方向均设置一定的圈梁，并满足如下要求：

（1）对于多层建筑而言，应在基础顶面位置附近以及顶层门窗顶部位置分别布设一道，其他可按照隔层的方式进行布设，必要时也可每层均进行布设，圈梁的布设位置应在窗顶下方或楼板下方。对于工业厂房及仓库等建筑形式，需根据基础梁、连梁以及过梁的要求进行合理布设。

（2）圈梁的设置应以贯通全部外墙体、承重纵墙以及主要内横墙为原则，并在平面上形成闭合的系统。如若建筑地基为软基且墙体开洞较大时，可以在削弱位置加强配筋或通过钢混边框进行加强处理。

2.4合理降低建筑自重

对于建筑的基底压力而言，建筑物的自重（涵盖了基础以及回填土的重量）占了较大比例，据相关统计发现，工业建筑中建筑物自重占比约50%，民用建筑的建筑物自重占比约60%。因此，降低建筑物自重能够有效规避地基沉降的几率。具体措施主要有：

（1）选择轻型结构，如可结合建筑工程实际，合理选择预应力砼、轻钢及各种轻型空间结构。

（2）减轻墙体重量，对于软基或沉降几率较大的地区，可选择空心砌块、多孔砖以及其他类型的轻质墙体结构。

（3）减轻基础及覆土重，根据前期地质勘察报告选择回填土少、自重轻的基础形式，例如空心或壳体基础，对于室内地坪标高较高时，也可选择架空底板的方式代替基础覆土，或根据承载力要求合理设置地下室或半地下室。

2.5有效增加基础刚度

对于体型结构复杂、荷载分布差异大的框架结构建筑，可结合实际选择箱形基础、筏板基础或桩基础等基础形式，以有效提升建筑基础的整体刚度，避免荷载分布不均匀而导致的基础沉降不均。对于单独柱基础的钢砼框架结构因对基础的不均匀沉降较为敏感，因此，可通过基础梁设置提升结构刚度，降低不均匀沉降的几率。基础梁的设计往往需要具有较强的设计经验，其底面多置于基础表面或稍高，截面高度为l/14～l/8的柱距，从上至下通长、均匀配筋，每侧配筋率约为0.4%～1.0%。

结语：

致使建筑基础产生沉降的成因众多且较为复杂，无论是设计不合理或是施工不规范又或是突发地质灾害等均会导致建筑基础发生不均匀沉降，进而为建筑物带来无法逆转的损害，影响到所涉建筑的安全、长久使用。对此，需要对建筑基础设计给予着重关注，切实抓好基础结构设计质量，并通过科学选定建筑基础结构类型、合理设置墙体圈梁、有效降低建筑自重、切实增加基础刚度等一系列有效举措，最大限度上规避建筑基础的沉降问题，保障建筑安全。

参考文献：

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