摘要:多層建筑的上部結構的整體剛度和抗震性能至關(guān)重要,而與之相適應的基礎選型成為影響結構安全和建筑經(jīng)濟的重要因素。通過(guò)大量工程實(shí)踐,發(fā)現有些建筑在基礎選型上與上部結構不相適應,與所處地基條件也不很協(xié)調,在發(fā)揮地基、基礎及上部結構空間協(xié)調作用上不能較緊密地配合,協(xié)同工作,以發(fā)揮更大的、更充分的作用。有的建筑物基礎選型時(shí)不顧上部結構,建筑場(chǎng)地的地基條件也考慮不周,孤立地設計基礎,建成使用后出現一些問(wèn)題。所以,認真總結經(jīng)驗,正確選擇基礎形式,用以指導工程設計是十分必要的。本文針對這個(gè)問(wèn)題,對多層建筑基礎類(lèi)型選擇具體應用進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:多層建筑 基礎選型 應用
0 引言
基礎工程造價(jià)占整個(gè)建筑物造價(jià)的比重相當大,遇到地基條件較差,處理地基須投入較多資金時(shí),則基礎造價(jià)更高。合理的基礎選型,既能在技術(shù)先進(jìn),也能在經(jīng)濟上合理。
1 多層建筑基礎選型條件
1.1 由設計單位提出來(lái)要求,勘察部門(mén)提供的擬建工程場(chǎng)地范圍的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)報告,必須詳細提供地質(zhì)構造和持力層范圍內土層的物理力學(xué)性能及勘察結論意見(jiàn),據以作為基礎選型的基本依據。不得以鄰近建筑物的勘察資料代替擬建工程的勘察報告。對于小區的地質(zhì)勘察普查資料,僅能作為參考,不得作為設計依據。
1.2 對于雜填土地基或軟弱地基,因其承載力較低,且地基變形較大,一般應進(jìn)行地基處理。不能只靠加大基礎斷面、增強基礎剛度來(lái)承擔上部結構荷載,因為基礎再大,相對于上部結構還是較柔的。所以地基處理要與基礎選型結合起來(lái)進(jìn)行設計。
1.3 根據建筑結構平面布置、結構類(lèi)型、上部結構荷載大小及其分布,以及建筑物所處的抗震設防區,結合建筑場(chǎng)地地基實(shí)際情況,將地基、基礎與上部結構視為一整體,綜合考慮基礎的選型?;A形式與構造要與上部結構相適應、相協(xié)調,要與所處地基相吻合,三者既是獨立部分,又有機聯(lián)系、相輔相成,使其發(fā)揮空間作用,共同工作。
1.4 建筑物所在場(chǎng)地周?chē)o鄰建筑物情況,鄰近建筑物基礎與新構建工程基礎干擾,即新建工程基礎放不下去,被迫改變基礎形式。建筑物使用功能要求,可能提供的建筑材料,以及工期要求,都有可能影響基礎形式的選擇,必須結合實(shí)際情況和技術(shù)經(jīng)濟分析,妥善對基礎進(jìn)行選型,以求選擇的基礎形式既經(jīng)濟合理、技術(shù)先進(jìn),又符合客觀(guān)實(shí)際。
1.5 當地的施工習慣作法,承建工程的施工隊伍的施工經(jīng)驗,施工隊伍的裝備和技術(shù)水平,這些條件也是基礎選型應考慮的因素??紤]了這些條件,使基礎設計符合實(shí)際,可加快施工進(jìn)度。
2 多層建筑常用的幾種基礎形式分析
2.1 墻下條形基礎。常用的磚、毛石、混凝土剛性基礎,主要是承受抗壓強度,也承受抗拉、抗剪強度,但抗拉、抗剪強度不高?;A內產(chǎn)生的拉應力、剪應力通過(guò)剛性角控制,使其不超過(guò)材料的允許值。它一般適用于建造5層以下民用建筑及輕型生產(chǎn)用房,如果地基承載力較高,且地基比較均勻,層數還可以適當增加。這種基礎的特點(diǎn)是,造價(jià)低、施工快,通過(guò)地圈梁的加強,增強基礎的整體剛度,能承受上部結構較大的荷載及適應一定的地基變形。常用的鋼筋混凝土柔性基礎也是墻下條形基礎的較好形式。當上部結構荷載較大,地基承載力又較低,且地基又不很均勻,采用剛性基礎往往會(huì )使基礎斷面過(guò)大,如果要保持淺基礎,則基礎露出地面,如果加深基礎又要增加土方量基礎造價(jià)。即使采用剛性基礎,也難避免在基礎產(chǎn)生較大的抗拉、抗剪應力時(shí),出現基礎裂縫、不均勻下沉,以致引起上部結構墻體裂縫。這時(shí)一般采用鋼筋混凝土條形基礎,它可以承受較大的彎矩和剪力,用基礎斷面大小和配筋量來(lái)滿(mǎn)足受力要求。如果地基不均勻,還可加肋梁,以增強抗彎能力,調整不均勻沉降。一般6層以上民用建筑或輕型廠(chǎng)房可以采用這種基礎。
2.2 獨立基礎。剛性或柔性獨立基礎一般多用于柱下基礎,根據柱荷載偏心距大小,基礎斷面可為方形或矩形。當柱距較大時(shí),常為獨立基礎,這樣較為經(jīng)濟。為增強基礎整體性,也可采用拉梁適當拉結,以增強適應地基變形和抗震能力。多層建筑上部結構為框架體系時(shí),如地基承載力較高,地基變形較小,荷載及柱網(wǎng)分布較均勻,宜選用獨立基礎,但在縱橫兩個(gè)方向宜拉梁適當拉接。拉梁斷面選擇要適當,不宜過(guò)大,可通過(guò)計算確定。一般民用建筑中的內柱,多數可考慮采用獨立基礎,而不用條形基礎,在滿(mǎn)足承載力及變形要求下,其經(jīng)濟效果是較好的。
2.3 柱下條形基礎及十字交叉基礎。當柱荷載較大或地基較差時(shí),采用獨立基礎不能滿(mǎn)足承載力要求,擴大基礎面積又受到場(chǎng)地限制時(shí),可考慮采用條形基礎。條形基礎具有較大的剛度,對于調整不均勻沉降有良好的作用,但當柱距較大時(shí),條基的剛度也差,調整不均勻沉降的能力也降低,所以選用柱下條形基礎應控制在柱距不宜過(guò)大(6~7m)的條件下,能較好發(fā)揮作用。當地基承載力較低而柱荷載又較大時(shí),或地基變形和柱荷載的分布在兩個(gè)方向都不均勻時(shí),一方面要求擴大基礎底面積,以滿(mǎn)足承載和地基變形的要求,同時(shí)又要求基礎具有較大剛度,來(lái)調整不均勻沉降,這時(shí)可考慮設置十字交叉基礎。十字交叉基礎具有較大的空間剛度,是一種較好的基礎形式,但它有自己的適用范圍,不可任意濫用,只有當條形基礎不能滿(mǎn)足要求時(shí),才采用十字交叉基礎。
2.4 鋼筋混凝土筏片基礎。當地基承載力較低,且地基土質(zhì)不均勻,而上部結構荷載卻很大,采用十字交叉基礎,有的基礎之間的空隙所剩無(wú)幾,有的基礎底面積重疊,已不能提供足夠的基礎底面積時(shí),這時(shí)可采用筏片基礎。對于有地下室的結構,它本身不要求防水或防潮,筏片基礎恰好就是地下室的底板結構。當荷載不太大時(shí),常采用平板式筏片;當荷載較大時(shí),可采用梁板式筏片。由于筏片基礎的整體剛度較大,故能將各柱或墻體的不均勻沉降調整得較為均勻。對于某些不均勻地基,且土質(zhì)又較軟,應先進(jìn)行地基處理。提高地基承載力,減少地基的壓縮性,再在處理過(guò)的地基上做筏片基礎。這種地基與基礎同時(shí)結合考慮,技術(shù)和經(jīng)濟效果均較理想。那種認為不管地基如何軟弱和不均勻,只要做筏片基礎就萬(wàn)無(wú)一失的想法是不全面的,實(shí)際工程中的教訓還是有的,應引以為戒。
2.5 樁基礎。樁基礎具有承載力高、沉降量小的特點(diǎn)。一般建筑物應盡量采用淺基礎,若地基變形和強度方面都無(wú)法滿(mǎn)足要求時(shí),則可采用此種形式的深基礎。下列情況可考慮采用樁基礎:
2.5.1 建筑物上部結構荷載較大,而地基上部軟弱,下部有可作為樁端持力層的堅實(shí)土層時(shí);
2.5.2 天然地基上的淺基礎沉降量過(guò)大,即使進(jìn)行地基處理也不能滿(mǎn)足建筑物要求時(shí);
2.5.3 對較為重要的建筑物,雖然地基承載力尚好,但由于對控制沉降有較高要求,不允許有過(guò)大沉降,也可考慮采用;
2.5.4 對土層不很厚,土質(zhì)又較差,如做條形基礎,土方量較大,可考慮采用鉆孔,灌注短樁。
基礎選型一般宜先考慮天然淺基,這是因為淺基具有造價(jià)較低、施工方便的優(yōu)點(diǎn),當天然地基不能滿(mǎn)足變形和強度要求時(shí),才考慮樁基。樁基的優(yōu)點(diǎn)較多,但須結合建筑場(chǎng)地和地基情況選用,選用不當會(huì )提高造價(jià),造成浪費,甚至得到相反的效果。如果地基上部土層較好,下部軟弱,樁通過(guò)較強土層支承于較弱土層上,反而會(huì )使建筑物沉降。
樁分為預制樁和灌注樁,而灌注樁又分為等徑灌注樁和大直徑擴底墩。擴底墩的優(yōu)點(diǎn)是承載力高,沉降小,造價(jià)低,一樁一墩,省去承臺,能承受較大的豎向荷載及水平荷載。此處爆擴短樁也有不少應用。
縱觀(guān)國內建筑物出現的一些上部結構裂縫事故,不少與地基基礎有關(guān)?;A設計至關(guān)重要,基礎選型更為關(guān)鍵,地基、基礎及上部結構是一個(gè)整體,不能孤立地選型,應整體考慮。
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