簡析建筑地基基礎工程的結構設計及其計算條件

宮文娟

中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司

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簡析建筑地基基礎工程的結構設計及其計算條件

宮文娟

中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司

建筑地基基礎工程的質量直接關系到建筑的安全和穩定，所以建筑地基結構設計時必須綜合建筑主體的上部結構荷載、地基土體的承載能力以及工程造價等各方面的因素，對基礎進行詳細正確的設計。本文簡述了建筑地基基礎工程結構設計的等級，對建筑地基基礎工程的結構設計及其計算的條件進行了簡要分析。

建筑地基基礎工程；設計等級；結構設計；計算條件

一、建筑地基基礎工程結構設計的等級分析

建筑地基基礎工程設計等級主要分為甲級、乙級、丙級三種。甲級用于30層以上的高層建筑、大面積的多層地下建筑物、體型復雜層數相差超過10層的高低層連成一體建筑物、復雜地質條件下的坡上建筑物、對地基變形有特殊要求的建筑物、對地基條件復雜的一般建筑物以及周邊環境條件復雜、環境保護要求高的基坑工程等；乙級用于除甲級、丙級以外的基坑工程、工業與民用建筑物；丙級用于次要的輕型建筑物、場地和地基條件簡單，荷載分布均勻的七層及七層以下民用建筑及一般工業建筑物以及非軟土地區且場地地質條件簡單、基坑周邊環境條件簡單、環境保護要求不高的基坑工程。

二、建筑地基基礎工程的結構設計

1 、建筑地基結構工程的樁基礎設計。當天然地基承載力不能滿足設計要求時，建筑地基基礎工程可采用樁基礎。（1）樁平面布置。同一結構單元不應同時采用摩擦樁和端承樁；各樁樁頂受荷均勻，上部結構的荷載重心與樁的重心相重合，群樁在承受水平力和彎矩方向有較大的抵抗矩；大直徑樁宜采用一柱一樁；筒體采用群樁時，在滿足樁的最小中心距要求的前提下，樁宜盡量布置在筒體以內或不超出簡體外緣一倍板厚范圍之內；在伸縮縫或防震縫處可采用兩柱共用同一承臺的布樁形式；剪力墻下的布樁量要考慮剪力墻兩端應力集中的影響，而剪力墻中和軸附近的樁可按受力均勻布置；在縱橫墻交叉處都應布樁，橫墻較多的多層建筑在橫墻兩側的縱墻上布樁，門洞口下面不宜布樁。（2）樁端進入持力層的最小深度。應選擇較硬土層或巖層作為樁端持力層。樁端進入持力層深度，對于粘性土、粉土不宜小于2d（d為樁徑）；砂土及強風化軟質巖不宜小于1.5d；對于碎石土及強風化硬質巖不宜小于1d，且不小于0.5m。樁端進入中、微風化巖的嵌巖樁，樁全斷面進入巖層的深度不宜小于0.5m，嵌入灰巖或其他未風化硬質巖時，嵌巖深度可適當減少，但不宜小于0.2m。（3）樁型選擇原則。樁型的選擇應根據建筑物的使用要求，上部結構類型、荷載大小及分布、工程地質情況、施工條件及周圍環境等因素綜合確定。預制樁適宜用于持力層層面起伏不大的強風化層、風化殘積土層、砂層和碎石土層，且樁身穿過的土層主要為高、中壓縮性粘性土，穿越層中存在孤石等障礙物的石灰巖地區、從軟塑層突變到特別堅硬層的巖層地區均不適用。其施工方法有錘擊法和靜壓法兩種。

2 、有地下室的地基基礎結構設計。建筑工程有地下室時可采用筏板基礎；通常建筑工程在有地下室、建筑物無防水要求以及柱網、荷載較均勻的情況下，應使用筏板基礎、鋼筋混凝土交叉條形基礎，或是選用獨立柱基，抗震設防區加柱基拉梁；當基礎地基較差，為滿足地基強度和沉降要求，可采用樁基或人工處理地基；當有防水要求時，可選用筏板基礎或箱形基礎；另外建筑物屬于框架結構，有地下室且上部結構對防水要求高，不均勻沉降要求嚴格，柱網均勻時，可采用箱型基礎，柱網不均勻時，就采用筏板基礎；如果地下室設置有均勻的鋼筋混凝土隔墻時，采用箱形基礎；要注意建筑物地基結構施工時無論采用何種基礎都要處理好基礎底板與地下室外墻的連結節點。

3 、無地下室的地基基礎結構設計。建筑物屬于砌體結構應優先采用剛性條形基礎，如灰土條形基礎、混凝土條形基礎、毛石混凝土條形基礎等，當基礎寬度大于2.5m時，可采用鋼筋混凝土擴展基礎即柔性基礎。多層框架結構，無地下室，荷載過大，地基較差的情況時，這時需采用十字交叉梁條形基礎，以便減少不均勻沉降、增強整體性；框架結構地基較好，無地下室，荷載較小時，可選用獨立柱基，在抗震設防區可按《建筑抗震設計規范》設柱基拉梁。框剪結構無地下室，地基較好，荷載較均勻時，可選用框架柱獨立柱基，剪力墻下條基，抗震設防地區，柱基下設拉梁并與剪力墻下條基連結在一起。剪力墻結構不論有無地下室，地基較好，這種情況下可以選用交叉條形基礎。如采用上述基礎不能滿足地基強度和變形要求，又不宜采用樁基或人工地基時，可采用筏板基礎。

三、建筑地基基礎工程結構設計計算的條件

1 、地基基礎埋深確定的條件。根據以下條件進行確定：（1）建筑物的用途，有無地下室、設備基礎和地下設施，基礎的形式和構造；（2）工程地質和水文地質條件；（3）作用在地基上的荷載大小和性質；（4）相鄰建筑物的基礎埋深；（5）地基土凍脹和融陷的影響。除巖石地基外，基礎埋深不應小于0.5米。高層建筑基礎的埋置深度應滿足地基承載力、變形和穩定性要求。位于巖石地基上的高層建筑，其基礎埋深應滿足抗滑穩定性要求。在抗震設防區，除巖石地基外，天然地基上箱形和筏形基礎埋深不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱或樁筏基礎的埋置深度（不計樁長）不宜小于建筑物高度的1/18。當存在相鄰建筑物時，新建建筑物的基礎埋深不宜大于原有建筑物基礎。

2 、地基變形計算的條件。地基變形特征可分為沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜。建筑物地基變形值，不應大于地基變形允許值。建筑物地基變形允許值按照《建筑地基設計規范》GB50007-2011第5.3.4條中表5.3.4規定采用，建筑物地基最終變形量按照第5.3.5條進行計算。

3 、地基穩定性計算的條件。地基穩定性可采用圓弧滑動面法進行驗算。具體可按照《建筑地基設計規范》GB50007-2011第5.4.1條、5.4.2條、5.4.3條相關規定進行驗算，山區地基（包括丘陵地帶）的設計，還必須按照第6.1.1條中可能出現的設計條件進行分析認定，避免發生滑坡、泥石流、崩塌等引起房屋倒塌的事故。

結束語

綜上所述，建筑地基基礎直接關系到建筑物的安全和穩定，是建筑結構工程穩定的根本，建筑地基基礎工程結構設計的過程中，應該根據工程實際情況進行選型，以保證其設計的科學、合理。

［1］《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011

［2］周振華.談高層建筑地基基礎施工質量控制［J］.科技信息，2010

［3］丁瑜婷.探索地基結構設計及處理方法［J］.江西建材，2012