建筑物地基基础设计若干问题的分析

2015-07-16 133 0

   前言
 
  地基基础的完好程度直接关系到整幢房屋的强度和稳定性,涉及居住和使用安全。建筑物地基基础设计应根据建筑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。具体而言,应注意以下几个方面的问题:
 
  一、地基基础的设计与选择
 
  常见的基础形式有独立基础,条形基础,筏形基础,桩基础,通过不同的基础组合使用以达到设计要求。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。无地下室、地基较差、荷载较大时为增强整体性,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。
 
  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。
 
  二、静压桩的适用性问题
 
  目前,几乎所有可以采用打入式施工的混凝土桩都能采用静压法沉桩。然而,静压法沉桩的应用也遇到了麻烦。经专家研究认为,当地表软弱土层较厚,压桩法施工中移动压桩机时,因机器重量较大,可能导致桩身倾斜;若再加上厚厚的软弱土层下有较坚硬的土层,就容易发生断桩。这一现象表明,在地表软弱土层较厚的情况下选用压桩施工方法时必须谨慎。如果能对压桩机的移动作出改进,使之对已打入土层中的桩不造成影响,那么对静压桩使用的限制自然可以取消。当这一改进措施尚未实现,而现有压桩机需要继续使用时,就必须从结构专业的角度,对静压桩的使用作出限制。目前的研究分析表明,影响静压桩垂直度及导致断桩的主要因素是:一是压桩机移动时的影响力大小;二是预制桩抵抗附加侧向作用能力的大小;三是桩在软土中的长度与桩长之比;四是上层软土与下层硬土抵御受挤压变形的能力之比。
 
  三、结构缝设置不合理、缝宽度不足问题
 
  在一些超长建筑物设计当中,为减少温度变化对结构的不利影响,合理地设置伸缩缝是必要的。有些设计人员提出用后浇带代替伸缩缝,笔者认为此种做法并不一定妥当,因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响,不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后,若结构再受温度变化的影响,后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其它构造加强措施,如加强顶层屋面的保温隔热措施,对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋,或采用预应力混凝土结构等。
 
  地下室结构宜尽量不设缝。有些设计人员常在高层建筑地下室与裙房地下室之间设置沉降缝,这虽可解决两者间的差异沉降问题,但地下室设缝会带来一系列的问题,如地下室底板和外墙在沉降缝处的节点处理非常复杂,施工困难,易出现渗漏水等质量问题,另外还常会导致高层部分的基础有效埋深不足。因此,笔者认为对地下室结构宜尽量不设缝,而采取其它技术措施来解决差异沉降问题,如采用桩基,使绝对沉降和差异沉降控制在允许范围内,或在主裙楼之间留设施工后浇带,待主楼封顶后再连成整体。地下室埋于土中,建成后受温度变化的影响相对较小,因此对长度较长的地下室可采取留设后浇带、采用补偿收缩混凝土、局部提高配筋率等措施来解决混凝土干缩和温度应力的影响。地下室底板和外墙的混凝土强度等级不宜太高。目前普遍采用商品混凝土,一般来说,混凝土强度等级越高,水泥用量越大,混凝土的收缩量也越大。对需要抗震设防的建筑,其伸缩缝、沉降缝的宽度均应符合防震缝宽度的要求。
 
  四、高低层连体建筑物地基基础设计
 
  随着经济的日益发展及土地资源的日趋紧张,我国出现了越来越多的高层建筑物,由于建筑使用功能的需要,高层部份往往与裙房及地下车库连成一体,为了避免因高低部分差异沉降过大而造成连接部分开裂甚至破坏,地基变形设计是实际工程设计中重要的一个环节。解决高低层连体建筑物主楼与裙房之间差异沉降的主要原则是尽量减少主楼的沉降量,而相应增加裙房的沉降量。常见方法如下:(1)主体结构中尽量采用轻质材料,比如轻质隔墙,轻骨料,钢结构,现浇混凝土空心板等;(2)主体结构尽可能坐落在低压缩性地基土层上,而裙房尽可能坐落在高压缩性地基土层上;(3)主楼采用筏形基础,裙房采用独立基础或条形基础;(4)主楼座落在复合地基上,裙房落在天然地基上。此时可引入变刚度调平理论来优化设计以降低造价;(5)充分利用建筑物施工期间的沉降量,设沉降后浇带,待主楼施工完毕后,再施工裙房部分。
 
  五、软土地基基础设计
 
  软土地基设计的关键是控制地基变形问题。桩基和条形基础、弹性地基梁、箱形基础、筏板基础等基础形式,对解决地基沉降和不均匀沉降都有明显的效果,但造价都很高。对于一般性建筑物,可以采用以下几种措施来控制地基变形:(1)在结构类型较简单,地基较均匀的条件下,采用相同的基础形式和相同的埋深对防止地基沉降和不均匀沉降是有利的。(2)在结构类型较复杂,地基差异较大的情况下,根据地质资料估算地基变形。根据变形情况采用不同的基础形式和不同的埋深来调整地基沉降量,使同一建筑物各部分沉降均匀。(3)通过调整基础底面积,采用不同的基底压力来控制地基变形差异,使地基沉降均匀。(4)在考虑建筑整体刚度的同时,恰当地加强基础强度,减少地基不均匀沉降。
 
  结语
 
  总之,基础是建筑物和地基之间的连接构件。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。这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。
 
  参考文献:
 
  [1]陈清云.地基设计若干问题之辨析[J].福建建筑.2010(7)
 
  [2]黄永亮.论建筑地基常见问题及其处理办法[J].科技信息.2009(8)
 
  [3]吴强.地基基础设计中的土与结构共同作用问题分析[J].西部探矿工程.2006(9)

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