時間:2022-06-06 02:54:40
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關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu); 基礎(chǔ)設(shè)計 ;住宅建筑
Abstract: With the rapid socio-economic development, the growing urban population and land for construction was increasingly tense, high-rise residential buildings has been a rapid development. For residential architectural design, the design is particularly important on the basis that it is a residential building structural safety guarantee.Key words: building structure; the basis of design; residential construction
中圖分類號:TU2 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,建筑業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)亦得到了快速發(fā)展,并取得了巨大的成就及輝煌的成績。新時代下,配合可持續(xù)發(fā)展的主題,住宅建筑強調(diào)構(gòu)筑物與人文、環(huán)境及科技的和諧統(tǒng)一;必須由傳統(tǒng)高效消耗型發(fā)展模式轉(zhuǎn)向高效生態(tài)型發(fā)展模式。住宅的生態(tài)性,即是以綠色為基礎(chǔ),涵蓋生態(tài)、環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展原則的新理念。近年來,因住宅建筑基礎(chǔ)設(shè)計不當(dāng),而導(dǎo)致墻體開裂、房屋傾斜甚至倒塌的事故時有發(fā)生,大家越來越關(guān)注住宅建筑美觀的同時,也更加關(guān)心住宅建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計及基礎(chǔ)設(shè)計。
一.住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是住宅建筑發(fā)揮使用功能的基礎(chǔ),需遵守住宅建筑的功能、美觀、經(jīng)濟和環(huán)保四項基本要求。具體設(shè)計階段包括四個部分:方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件設(shè)計、繪施工圖,基礎(chǔ)設(shè)計在這四個階段均需參與。一個滿足安全、適用、經(jīng)濟、便于施工等原則的基礎(chǔ)設(shè)計方案,是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員努力追求的目標。
二.住宅建筑的基礎(chǔ)設(shè)計
1、基礎(chǔ)設(shè)計的要求及類型選擇
1.1 基礎(chǔ)設(shè)計的要求
住宅建筑由于層數(shù)多,上部結(jié)構(gòu)荷載很大,使其基礎(chǔ)具有埋置深度大、材料用量多、施工周期長、工程造價高等特點。為此,住宅建筑基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)滿足以下幾個方面的要求:
(1)基礎(chǔ)的總沉降量和差異沉降量應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的允許值;
(2)滿足天然地基或復(fù)合地基承載力及樁基承載力的要求;
(3)地下結(jié)構(gòu)滿足建筑防水的要求;
(4)應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟效益,不僅考慮基礎(chǔ)本身的用料和造價,還應(yīng)考慮土方、降水、施工條件和工期等因素。
1.2 基礎(chǔ)類型的選擇
住宅建筑基礎(chǔ)的選型應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、工程質(zhì)地、抗震設(shè)防要求、施工條件、周圍建筑物和環(huán)境條件等因素綜合考慮確定,應(yīng)選用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。
天然地基上的筏形基礎(chǔ)比較經(jīng)濟,宜優(yōu)先采用,必要時也可以采用箱型基礎(chǔ);當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好、荷載較小且能滿足地基承載力和變形的要求時,也可以采用交叉梁基礎(chǔ)或其他基礎(chǔ)形式;當(dāng)?shù)鼗休d力和變形不能滿足設(shè)計要求上時,可采用樁基或其它合適的基礎(chǔ)形式。
基礎(chǔ)是否發(fā)生傾斜是住宅建筑是否安全的關(guān)鍵因素。住宅建筑由于質(zhì)心高、荷載重,對基礎(chǔ)底面一般難免有偏心,故在沉降過程中,建筑物總重量對基礎(chǔ)底面形心將產(chǎn)生新的傾覆力矩增量,而此傾覆力矩增量又產(chǎn)生新的傾斜增量,傾斜可能隨之增長,直至地基變形穩(wěn)定為止。因此,為減少基礎(chǔ)產(chǎn)生傾斜,應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)豎向荷載重心與基礎(chǔ)底面形心相重合。在新《高層規(guī)程》規(guī)定中,刪去了02規(guī)程中偏心距計算公式及其要求,并不是放松要求,而是因為實際工程平面形狀復(fù)雜時,偏心距及其限值難以準確計算。
2、基礎(chǔ)埋置深度的確定
住宅建筑必須有足夠的埋置深度,這主要是因為一方面足夠的埋置深度可以保證高層建筑在水平荷載(風(fēng)荷載和地震力)作用下的地基穩(wěn)定性,減少建筑物的整體傾斜;另一方面可以使地基的附加壓力減小,提高地基的承載力,減少基礎(chǔ)的沉降量,另外還有助于限制基礎(chǔ)在水平荷載作用下的擺動,使基礎(chǔ)的底面上反力分布趨于平衡。基礎(chǔ)的埋置深度對房屋造價、施工技術(shù)措施、工期以及保障房屋正常使用等都有很大的影響,因此,基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇一個合適的埋置深度。
基礎(chǔ)的埋置深度指有效埋深,一般指自室外地面算起,天然地基算至基礎(chǔ)底面的下皮標高,樁基礎(chǔ)算至承臺的下皮標高;當(dāng)室外地面不等高時,應(yīng)按照較低的一側(cè)算起;當(dāng)?shù)叵率抑車鸁o可靠側(cè)限時,應(yīng)從具有側(cè)限的地面算起。《高層規(guī)程》規(guī)定,高層建筑基礎(chǔ)的埋置深度,對天然地基或復(fù)合地基可取房屋高度的1/15;對樁基礎(chǔ),可取房屋高度的1/18(樁長不計算在內(nèi))。當(dāng)建筑物采用巖石地基或采取有效措施時,在滿足地基承載力、穩(wěn)定性要求及有可靠依據(jù)時,基礎(chǔ)的埋置深度可適當(dāng)減少。
3、主要的基礎(chǔ)設(shè)計方法
住宅建筑常用的基礎(chǔ)形式有筏形基礎(chǔ)、樁形基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)和交叉梁基礎(chǔ),本文由于篇幅有限,僅就其中應(yīng)用十分廣泛的筏形基礎(chǔ)和樁形基礎(chǔ)的設(shè)計方法簡單介紹。
3.1筏形基礎(chǔ)設(shè)計
3.1.1 筏形基礎(chǔ)及其設(shè)計方法
筏形基礎(chǔ)也稱為片筏基礎(chǔ)或筏式基礎(chǔ),是住宅建筑中常用的一種形式,它適用于住宅建筑地下部分用作商場、停車場、機房等大空間房屋的情況。筏形基礎(chǔ)整體剛度大,能有效調(diào)節(jié)基底不均勻沉降,并有較好的防滲性能。
筏形基礎(chǔ)可分為平板式和梁板式。平板式是一塊厚度相等的鋼筋混凝土平板,其厚度通常為1-2.5m,故混凝土用量大,但施工方便,建造速度快。梁板式的底板厚度較小,在兩個方向上沿柱列布置有肋梁,以加強底板剛度,改善底板受力。
筏形基礎(chǔ)的設(shè)計方法根據(jù)采用的假定條件不同可分為剛性板方法和彈性板方法兩大類。當(dāng)?shù)鼗帘容^均勻、上部結(jié)構(gòu)剛度較好、平板式筏形基礎(chǔ)的厚跨比或梁板式筏形基礎(chǔ)的肋梁高跨比不小于1/6、柱間距及柱荷載的變化不超過20%時,高層住宅建筑的筏形基礎(chǔ)可僅考慮局部彎曲作用,按倒樓蓋法(即剛性板方法)進行計算。
3.1.2 筏形基礎(chǔ)的配筋計算及構(gòu)造
筏形基礎(chǔ)的底板一般僅進行正截面承載力計算,肋梁應(yīng)進行正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力計算。對平板式筏基,按柱上板帶的正彎矩配置板內(nèi)底部鋼筋,按跨中板帶的負彎矩配置板內(nèi)上部鋼筋。鋼筋間距不應(yīng)小于150mm,宜為200-300mm,受力鋼筋直徑不宜小于12mm。采用雙向鋼筋網(wǎng)片配置在板的頂面和底面。筏形基礎(chǔ)的配筋除滿足計算要求外,平板式筏形基礎(chǔ)的底板和梁板式筏形基礎(chǔ)的肋梁,其縱橫方向的底部鋼筋尚應(yīng)有1/2―1/3貫通全跨,且其配筋率不應(yīng)小于0.15%,頂部鋼筋按計算配筋全部貫通。
筏形基礎(chǔ)的混凝土強度等級不宜低于C30,墊層厚度通常取100mm。當(dāng)有防水要求時,混凝土的抗?jié)B等級按規(guī)范要求確定。當(dāng)采用剛性防水方案時,同一建筑的基礎(chǔ)應(yīng)避免設(shè)置變形縫,可沿基礎(chǔ)長度每隔30-40m留一道貫通頂板、底板及墻板的施工后澆帶。
3.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計
3.2.1 樁基礎(chǔ)及其類型
樁基礎(chǔ)是住宅建筑中廣泛采用的基礎(chǔ)形式,適用于建筑上部結(jié)構(gòu)荷載較大、地基在較深范圍內(nèi)為軟弱土且采用人工地基不具備條件或不經(jīng)濟的情況。樁基礎(chǔ)由承臺和樁身兩部分組成(如圖3.1所示),承臺承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載,并把它分布到各根樁上。因此,在承受豎向荷載時,樁基礎(chǔ)的作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載通過樁尖傳遞到深層教堅硬的地基中,或通過樁身傳遞給樁身周圍的地基中;對于水平荷載,主要是依靠承臺側(cè)面以及樁上段周圍土體的擠壓力來抵抗。
樁基礎(chǔ)的分類方法比較多,按照樁的傳力方式可分為摩擦型樁和端承型樁,按樁身材料的不同可分為混凝土樁、鋼樁和組合材料樁。樁的類型選擇應(yīng)該根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、施工條件和經(jīng)驗、制樁材料供應(yīng)條件等綜合考慮,做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理,確保工程質(zhì)量。
圖3.1 樁基礎(chǔ)示意圖
3.2.2 樁的布置和承臺構(gòu)造
樁的布置至少應(yīng)符合以下四個條件:
(1)等直徑樁的中心距不應(yīng)小于3倍樁橫截面的邊長或直徑;擴底樁中心距不應(yīng)小于擴底直徑的1.5倍,且兩個擴大頭間的凈距不宜小于1m。
(2)布樁時宜使各樁承臺承載力合力點與相應(yīng)豎向永久荷載合力作用點重合,并使樁基在水平力產(chǎn)生的力矩較大方向有較大的抵抗矩。
(3)平板式樁筏基礎(chǔ)的樁宜布置在柱下或墻下,必要時可滿堂布置,核心筒下可適當(dāng)加密布樁;梁板式樁筏基礎(chǔ)的樁宜布置在基礎(chǔ)梁下或柱下。
(4)柱頂嵌入承臺的長度,對大直徑樁不宜小于100mm,對中小直徑的樁不宜小于50mm,混凝土樁的樁頂縱筋應(yīng)伸入承臺內(nèi),其錨固長度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準。
樁基承臺是上部結(jié)構(gòu)與樁之間相聯(lián)系的結(jié)構(gòu)部分,其平面形狀有三角形、矩形、多邊形和圓形等。樁基承臺的構(gòu)造,除要滿足抗沖切、抗剪切、抗彎承載力和上部結(jié)構(gòu)的要求外,承臺的寬度不應(yīng)小于500mm。邊樁中心至承臺邊緣的距離不宜小于樁的直徑或邊長,且樁的外邊緣至承臺邊緣的距離不小于150mm;對于條形承臺梁,樁的外邊緣至承臺梁邊緣的距離不小于75mm。承臺的最小厚度不應(yīng)小于300mm。
承臺的配筋:對于矩形承臺,其鋼筋應(yīng)按雙向均勻通長布置,鋼筋之間不宜小于10mm,間距不宜大于200mm;對于三樁承臺,鋼筋應(yīng)按三向板帶均勻布置,且最里面的三根鋼筋圍成的三角形應(yīng)在柱截面范圍內(nèi);承臺梁的主筋除滿足計算要求外,還應(yīng)符合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范關(guān)于最小配筋率的規(guī)定,縱筋直徑不宜小于12mm,架立筋不宜小于10mm,箍筋直徑不宜小于6mm。承臺混凝土強度等級不應(yīng)低于C20,縱向鋼筋的混凝土保護層厚度不應(yīng)小于70mm,當(dāng)有混凝土墊層時不應(yīng)小于40mm。
三、結(jié)束語
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高,對住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了更高的要求,對基礎(chǔ)的設(shè)計也更加注重??傊Y(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)、全面的工作,需要扎實的理論知識,靈活的創(chuàng)新思維和嚴肅的工作態(tài)度,設(shè)計人員必須認真對待每一個基本構(gòu)件的計算,做到知其所以然,不斷學(xué)習(xí)先進的計算理論,加快高強、輕質(zhì)、環(huán)保等新型建材的研究與應(yīng)用,使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】建筑;基礎(chǔ);設(shè)計
前言:基礎(chǔ)是建筑工程的根基部分,是建筑設(shè)計、建設(shè)和施工單位高度重視的關(guān)鍵部位。其重要性在結(jié)構(gòu)、造價、施工工時上有著全面的體現(xiàn),因此在高層建筑基礎(chǔ)實際的設(shè)計工作中要對基礎(chǔ)選型影響因素進行控制,堅持優(yōu)化基礎(chǔ)選型的原則,通過對嵌巖樁基礎(chǔ)、天然地基筏式基礎(chǔ)和樁筏基礎(chǔ)等基礎(chǔ)的有效設(shè)計和全面控制等措施實現(xiàn)優(yōu)化高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計的目標。
一、影響高層建筑基礎(chǔ)選型的因素
基礎(chǔ)設(shè)計通常要根據(jù)工程項目所在地方的現(xiàn)場地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)型式、荷載總值及分布情況等條件初定幾種可選方案,再對不同方案的經(jīng)濟性進行對比分析,并適當(dāng)考慮施工可行性等因素最終確定,進行基礎(chǔ)設(shè)計。而結(jié)構(gòu)上部情況、場地地質(zhì)條件、周圍環(huán)境及經(jīng)濟性是影響建筑基礎(chǔ)設(shè)計的四大因素。
1.1 上部結(jié)構(gòu)對高層建筑基礎(chǔ)選型的影響
上部結(jié)構(gòu)與高層建筑基礎(chǔ)類型、埋深、水浮力等重要參數(shù)存在著直接的影響,由于上部結(jié)構(gòu)種類的不同,會引起筑基礎(chǔ)荷載大小和分布的不同, 要在設(shè)計建筑基礎(chǔ)予以注意。同時,不同類型的建筑上部結(jié)構(gòu)會因自身的類型不同而產(chǎn)生不同的沉降幅度和變形幅度,因此,帶來建筑基礎(chǔ)形式上的不同。地下室的種類和形狀也會對基礎(chǔ)選型有一定影響,要在設(shè)計建筑基礎(chǔ)時做以重點考量。
1.2現(xiàn)場地質(zhì)條件對高層建筑基礎(chǔ)選型的影響
對于抗震設(shè)計的建筑,現(xiàn)場地質(zhì)條件首先決定了該建筑物是否可建造。對于可建造的場地分為有利,一般和不利場地、設(shè)計基本地震加速度和設(shè)計地震分組情況還決定著上部結(jié)構(gòu)計算時地震作用的取值。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗,其對基礎(chǔ)設(shè)計的影響可分為以下三個方面:(1)持力層的影響?;A(chǔ)設(shè)計中,持力層的承載力決定著基礎(chǔ)方案選型和基底面積的大小。不同持力層的承載力差異很大,造成所選基礎(chǔ)方案可能完全不同, 進而對基礎(chǔ)造價造成極大的影響??梢娺x擇合適的基礎(chǔ)持力層的重要性。(2)持力層以下土層的影響。持力層以下的各土層情況,對基礎(chǔ)的影響主要表現(xiàn)為各土層的承載力及壓縮性兩方面。如持力層下在一定深度范圍內(nèi)存在承載力明顯偏低土層,則需按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》要求,進行軟弱下臥層的承載力驗算。持力層及其下土層的壓縮性,是影響基礎(chǔ)沉降量大小的決定性因素。(3)地下水位的影響。地下水位對基礎(chǔ)設(shè)計的影響主要為常年穩(wěn)定水位和抗浮設(shè)計水位兩方面 如穩(wěn)定水位位于基礎(chǔ)底面以上,在設(shè)計時要考慮其腐蝕性、地基土凍脹性對基礎(chǔ)及地下室底板局部的影響,同時影響著基礎(chǔ)的施工工藝等。
1.3 周圍環(huán)境因素對高層建筑基礎(chǔ)選型的影響
一,高層建筑施工的振動和噪聲要對基礎(chǔ)帶來各種影響,因此需要對此加以控制和預(yù)防,以便高層建筑基礎(chǔ)能夠持久、穩(wěn)定和安全。二,高層建筑施工中的空間因素也會給基礎(chǔ)類型帶來一定的影響,要選擇既利于施工有利于穩(wěn)定的高層建筑基礎(chǔ)類型。三,高層建筑施工中擠土效應(yīng),建筑基礎(chǔ)樁基的入土和擠土?xí)a(chǎn)生擠土效益,這會對周邊建筑和地下管網(wǎng)造成影響,應(yīng)該從最小影響原則出發(fā),優(yōu)先選擇擠土效應(yīng)最小的樁基方式進行高層建筑基礎(chǔ)施工。
1.4 經(jīng)濟性分析
對于任何一個工程,其方案的經(jīng)濟性都是首先要考慮的,基礎(chǔ)方案也不例外。要在可供選擇的幾種方案中確定最優(yōu)的基礎(chǔ)方案,還應(yīng)通過對幾種方案進行全面的經(jīng)濟性論證和分析。依據(jù)各方案計算所得的工程量 (如土方量、混凝土及鋼材用量等 )比較, 最終確定一個經(jīng)濟合理的基礎(chǔ)方案經(jīng)濟性分析還要綜合考慮當(dāng)?shù)夭牧腺Y源情況、施工工藝水平,常用做法、工期等因素,使基礎(chǔ)設(shè)計做到就地取材,因材施用,降低運輸成本,縮短工期,從而降低工程造價。
二、高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計的方法
當(dāng)前建筑基礎(chǔ)設(shè)計采用上部結(jié)構(gòu)與地基、基礎(chǔ)共同作用的分析方法,這種方法中地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)之間同時滿足接觸點的靜力平衡以及接觸點的變形協(xié)調(diào)的條件,即將上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者看成是一個彼此協(xié)調(diào)的整體。這種從整體上進行相互作用的分析方法難度較大,計算量龐大,對計算機的性能及存儲量要求較高,只在較復(fù)雜或大型基礎(chǔ)設(shè)計時,按目前可行的方法考慮地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)的相互作用。共同作用分析方法的進步之處僅在于它考慮了上部結(jié)構(gòu)的剛度,這一優(yōu)勢是傳統(tǒng)設(shè)計方式所不具備的。
三、 做好高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計的要點
3.1嵌巖樁基礎(chǔ)
在設(shè)計嵌巖樁基礎(chǔ)時,需要注意以下幾個方面的問題。一是,在按高層建筑基礎(chǔ)規(guī)范進行基礎(chǔ)設(shè)計的同時,需要考慮項目地質(zhì)條件以及借鑒本地區(qū)建筑的設(shè)計經(jīng)驗。二是,嵌巖樁因其成樁方法不一樣,所以其承載性狀也有明顯差別。對于這種情況,想要最大化地發(fā)揮樁側(cè)以及樁端的阻力,就必須考慮不同的設(shè)計方式。在基礎(chǔ)設(shè)計要求上,需要從單方面的承載力控制向雙向變形開始轉(zhuǎn)化。三是,樁端阻力和設(shè)計樁身參數(shù)的值應(yīng)當(dāng)考慮到樁荷載的傳遞規(guī)律,讓樁端阻力和樁側(cè)阻力可以最大化地發(fā)揮出來。四是,要把樁身鋼筋混凝土的強度、樁體沉降標準以及地基給樁所能提供承載力的量這三點作為控制標準來進行嵌巖樁基礎(chǔ)設(shè)計。對于嵌于高強度的巖的樁,樁的承載力常常由混凝土的強度來決定。通常來說,一般的嵌巖深度宜取樁徑的 0.5~1.0倍 。
3.2 天然地基筏式基礎(chǔ)
在我國沿海的地段常常會形成一種上軟下硬的巖土地層。在此種類別的地層結(jié)構(gòu)當(dāng)中,硬土層所處位置較淺。此時,高層建筑可以考慮選擇設(shè)計使用地下室以下附近土層的基礎(chǔ)持力層對其進行解決。需要特別注意的是,確定地基承受力與地基可能變形的驗算,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面設(shè)計可以使用筏式基礎(chǔ)。使用筏式基礎(chǔ)比較簡單,中筒部分設(shè)計可以使用筏板襯托。在基礎(chǔ)之間利用地下室底板的結(jié)構(gòu)設(shè)置好剛度強的連梁,同時考慮平面剛度與較大的底板連接,基礎(chǔ)整體性得到了提升,具備了抵抗不均勻沉降的條件。筏式基礎(chǔ)具有工期短、施工便利、成本低等一系列優(yōu)點。
3.3 樁筏基礎(chǔ)
樁筏基礎(chǔ)其基本原理就是樁與土之間的協(xié)同作用,樁和土在沉降與收縮的過程中慢慢達到相對穩(wěn)定的狀態(tài),筏板底土層和摩擦樁一起承擔(dān)起上部結(jié)構(gòu)的荷載。通常來說,因為要顧及到地下室挖掘開后需要地基補償?shù)惹闆r,所以筏板底土層需要具備相應(yīng)的承載力。對此,在基礎(chǔ)設(shè)計時就要根據(jù)筏板底土層的狀況,分析土層承受上部結(jié)構(gòu)荷載的比例。經(jīng)過對筏板的研究,可以肯定筏板周圍應(yīng)力最強。因此,我們在基礎(chǔ)設(shè)計時,對筏板周圍樁的密度應(yīng)該按照比例增加,中間部分各個豎立構(gòu)件樁的分布適合使用梅花形狀??紤]到摩擦樁的特性,樁筏基礎(chǔ)的樁直徑不宜太大。滿足沖切的要求是確定筏板厚度的主要條件,同時筏板厚度還應(yīng)滿足抗剪以及抗彎的要求。
四、結(jié)束語
綜上所述,在建筑基礎(chǔ)設(shè)計中,必須綜合考慮各方面的影響因素,經(jīng)過嚴密的分析與準確的計算方法,最終選取適合每個特定工程的基礎(chǔ)形式,從而保證設(shè)計方案更具科學(xué)性、合理性與可行性,保證建筑工程項目整體建設(shè)的經(jīng)濟效益。
參考文獻:
[1]余景雄.論地基結(jié)構(gòu)設(shè)計及處理的研究.建材與裝飾,2008
中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A 文章編號:
前言:近年來我國城市快速發(fā)展使得可用城市土地越來越少,而城市人口的不斷增加,使得原本不多的人均土地變得更少。為了緩解城市人口增加帶來的人均土地減少,市政部門一方面擴大城市面積,將原有近郊開發(fā),提高城市土地面積。另一方面積極進行老城區(qū)改造,通過高層建筑的建設(shè)將土地使用率提高。高層建筑物,因其對地基和基礎(chǔ)的承載能力和變形(豎向下沉及水平位移)的要求較高,又因城市空間的局限性,導(dǎo)致城市高層建筑的地基及基礎(chǔ)的設(shè)計等比較復(fù)雜。綜合各種因素及大量的工程實際經(jīng)驗,近些年來大直徑、深長或嵌巖灌注樁往往成為高層建筑地基處理的主選方案??臻g的局限性也使得空間的使用向地下發(fā)展,高層建筑把地下室與基礎(chǔ)結(jié)合起來,做成箱型或者筏型帶樁基礎(chǔ),再利用地下空間的同時更好的解決高層建筑的變形沉降及承載力的問題。
1 地質(zhì)勘察
高層建筑已經(jīng)在城市中推廣開來,為城市的發(fā)展和建設(shè)帶來了諸多便利,一幢高層建筑能提供上萬個工作職位,已相當(dāng)于一個小城市的規(guī)模,人們在同一個屋檐下交流,方便快捷。然而對建筑本身的安全性有了更高的要求。因此,高層建筑工程比起一般工程投資更大,前期工作準備時間更長,技術(shù)要求更高。精準和更為時效的地質(zhì)勘查無疑會為后續(xù)工作提供一個良好的開端??辈斓闹饕▽鰠^(qū)的地震地質(zhì)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)調(diào)查,這將為基礎(chǔ)方案的選擇和分析提供依據(jù)。就目前我國的高層建設(shè)情況而言主要存在以下問題:主要表現(xiàn)在前期工作時間不足。國外高層項目一般準備時間都在五年以上,有的甚至達三十年。而我國由于受到多方面的影響,尤其是甲方的投資規(guī)劃,投資理念等導(dǎo)致工期緊迫,準備時間往往較短。這樣在對地下斷層、地震活動規(guī)律、基礎(chǔ)形式的選擇和試驗、基坑對周面的影響等準備不夠充分,不能提供一個經(jīng)濟有效的方案,而僅僅滿足一般性要求。
現(xiàn)行規(guī)范的一些計算方法已經(jīng)不能滿足工程需要。這主要是兩方面的原因,一是近年來地下水的下降;一個是新的課題的出現(xiàn)。水對土的強度和變形有著很大的影響,地下水在下降的過程中受到隔水層的影響,在下降的過程中形成了多層地下水的分布格局。對于已經(jīng)解決和正在面對的課題,總結(jié)不足,沒有提煉出共性的東西,還不能形成具有指導(dǎo)意義的文本??臻g的限制不僅讓建筑向空間發(fā)展,同時也向地下發(fā)展,這樣對于基礎(chǔ)埋置深度超過20m的高層建筑基礎(chǔ)將與周圍的地下廣場、地下車庫等協(xié)同工作。以上問題相互關(guān)聯(lián),也是發(fā)展的結(jié)果。
針對這些問題首先是應(yīng)有充足的前期準備工作。有些工程準備時間是挺長的,只是時間都浪費在了程序和手續(xù)上了。如果能簡化程序,將更多的時間放在地質(zhì)勘察和基礎(chǔ)選型和試驗上,那么基礎(chǔ)的設(shè)計將能更好的反應(yīng)地質(zhì)的變化,節(jié)約不必要的浪費,安全性也將有更高的提升。其次是新的計算方法的研究探索。充足的前期準備工作為新的計算方法的提出和驗證提供了保證。工程周期短造成的一個很大問題就是基礎(chǔ)設(shè)計偏于保守,也就是說承載力要大于實際需求。如上述地下水下降不均勻?qū)е碌叵滤謱拥膯栴},若按地下最高水位考慮比起按多層水考慮計算得出的基礎(chǔ)彎矩和剪力偏大。因此盡應(yīng)根據(jù)工程實際的變化調(diào)整計算方法,使得基礎(chǔ)的設(shè)計和選型更為科學(xué)合理。最后是對于眾多地下工程和基礎(chǔ)的一些相互作用和影響還沒有展開系列的研究工作,對次還沒有清楚的了解,為此應(yīng)當(dāng)未雨綢繆,為將來城市的發(fā)展掃除障礙。
2 基礎(chǔ)選型
高層建筑基礎(chǔ)選型是高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計的第一步,也是高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵。合理的選擇基礎(chǔ)形式是必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。但是高層建筑基礎(chǔ)選型設(shè)計的因素眾多,包括場地的水文地質(zhì)條件、建筑物的使用要求、上部結(jié)構(gòu)體系類型、施工技術(shù)條件和周圍環(huán)境等,同時要保證所選型式滿足造價要求。因此,基礎(chǔ)選型應(yīng)具備身后的理論基礎(chǔ)和長期的工程經(jīng)驗。所以基礎(chǔ)選型時應(yīng)注意一下幾點。
基礎(chǔ)方案選擇時,常常應(yīng)使所選系統(tǒng)能較好的滿足多個目標要求,并能實現(xiàn)性能目標的優(yōu)化。即要滿足經(jīng)濟技術(shù)性能的要求,還要考慮滿足施工性能及其與上部結(jié)構(gòu)、地震性質(zhì)、周邊環(huán)境與基坑支護等的適應(yīng)性等方面的性能,同時,在諸多的性能目標之間,常存在著非線性的相互作用,部分目標之間還具有矛盾性的特征,選型優(yōu)化首先應(yīng)抓主要問題,兼顧協(xié)調(diào)次要性能,如果片面考慮抓大放小,將使性能得不到優(yōu)化。
隨著地基處理技術(shù)與工程基礎(chǔ)的內(nèi)涵與外延的擴展,是很多地基處理方案融合、吸收了深基礎(chǔ)的特點,其處理深度與適用范圍得到了延伸和拓寬,為滿足各類地基處理的要求提供了可能;同時,地基基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,有關(guān)基礎(chǔ)形式與地基處理方案的融合,使地基基礎(chǔ)的艱險有日益模糊化的趨勢,實際工程中出現(xiàn)了一些性能優(yōu)良的地基與基礎(chǔ)融合體,如復(fù)合樁筏(箱)基礎(chǔ)、復(fù)合樁基等。
在基礎(chǔ)實際設(shè)計過程中,常常需要經(jīng)過設(shè)計、計算、修改、再次計算等多次反復(fù)進行,導(dǎo)致耗費時間,效率地下。隨著計算機技術(shù)和人工智能的不斷發(fā)展和應(yīng)用,使得設(shè)計人員的計算工作量減輕,將經(jīng)驗性的判斷分析以及規(guī)范條文等繁瑣的工作交由計算完成,從而提高了基礎(chǔ)選型的效率和設(shè)計質(zhì)量。
3 大體積混凝土施工
高層建筑的基礎(chǔ)常常面對施工中遇到的大體積混凝土施工問題,由于工程師過于注重工期而忽視施工中的一些材料特性,在大體積混凝土施工中往往導(dǎo)致混凝土開裂,對于大體積混凝土的開裂主要是由于水泥水化時放出的熱量難以散發(fā),在內(nèi)部蓄積起來,引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度升高,形成較大的內(nèi)外溫差,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。因此在設(shè)計時應(yīng)采取以下措施:適當(dāng)?shù)姆謱臃謮K,合理設(shè)置施工縫和后澆帶,以減小約束應(yīng)力。
科學(xué)地選擇配筋形式。從混凝土的抗裂性能和施工性能來講,鋼筋具有兩個方面的作用:一是承擔(dān)和傳遞應(yīng)力,二是給混凝土的教主和密實增添了障礙。前者可以阻止混凝土裂縫的擴展,而后者則是阻礙混凝土的流動,鋼筋越密,阻礙作用越強。
通常規(guī)定,混您泥土中集料粒徑不大于鋼筋最小間距的1/3。因此,對于大體積混凝土應(yīng)注意這一矛盾,科學(xué)地選擇配筋形式。
即要考慮結(jié)構(gòu)跟部分的受力特征,又要考慮施工。盡可能采用較晚齡期的強度。采用什么齡期的強度是混凝土配合比設(shè)計時所考慮的一個非常重要的因素。過分的強調(diào)早強則限制了礦物外加劑的使用,而礦物外加劑的摻入將使得混凝土的放熱量降低,但是早期強度貢獻較小,主要是貢獻于混弄土的后期強度。
預(yù)置冷卻水管。大體積混凝土之所以特別注意混凝土的放熱量是因為混凝土內(nèi)部的熱量不易散發(fā),使得混凝土內(nèi)部的溫度提高,形成較大的內(nèi)外溫差。在大體積混凝土中埋設(shè)冷卻水管可以通過循環(huán)水帶走混凝土澆筑快內(nèi)部的熱量,降低混凝土的內(nèi)部溫度,減小內(nèi)外溫差。
對于大體積混凝土基礎(chǔ),在與巖石地基或混凝土墊層之間設(shè)置隔離層。約束是導(dǎo)致混凝土在產(chǎn)生各種非力學(xué)變形時開裂的重要條件。在混凝土與地基之間設(shè)置隔離層有利于減小他們之間的約束,因而可減小開裂的可能。
4 結(jié)束語
近年來,我國高層建筑發(fā)展迅速,而基礎(chǔ)作為高層建筑結(jié)構(gòu)體系的重要組成部分,也日益被業(yè)內(nèi)人士所重視。高層建筑基礎(chǔ)承擔(dān)著將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基的重要作用?;A(chǔ)工程所耗費鋼材大、水泥用量多、施工難度大,都造成基礎(chǔ)工程造價在整個工程中比重較大,而且當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時,比重還會增加。因此,選擇合理的基礎(chǔ)形式是保證建筑結(jié)構(gòu)安全、降低工程造價的一個有效措施。
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關(guān)鍵詞:高層建筑;基礎(chǔ);選型;設(shè)計
中圖分類號:TU241.8
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2007)01.0085-02
收稿日期:2006-09-26
作者簡介:晏文鋒(1967-),男(漢族),湖南新化人,高級工程師。
1 前言
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,高層建筑在我國的工程建設(shè)中也越來越普遍,而高層建筑基礎(chǔ)作為高層建筑結(jié)構(gòu)體系的一個重要組成部分,也日益被業(yè)內(nèi)人士所重視。這是因為高層建筑基礎(chǔ)承擔(dān)著將高層建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基的重要作用,在設(shè)計時,應(yīng)將高層建筑上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基協(xié)同考慮。在地震區(qū),凡是地基基礎(chǔ)好的,建筑結(jié)構(gòu)所受到的破壞就輕,危害就小,否則就破壞嚴重。在工程質(zhì)量事故中,如果基礎(chǔ)工程出現(xiàn)質(zhì)量問題,補救起來相當(dāng)困難,還會給工程造價和工期帶來較大的影響。所以,在進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時,除了保證基礎(chǔ)本身應(yīng)具有足夠的強度和剛度外,還應(yīng)考慮地基的強度、穩(wěn)定性及變形的要求,為使基礎(chǔ)設(shè)計更合理,應(yīng)綜合考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用。
高層建筑基礎(chǔ)工程的重要性,還表現(xiàn)在基礎(chǔ)工程在高層建筑的工程造價中占有較大的比重?;A(chǔ)工程所耗費的鋼材、水泥用量多,施工難度大,一般情況下基礎(chǔ)工程造價占土建工程總造價的20%左右,工期占土建工程的20-30%,當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時,其造價和工期所占的比重還會增加。因此,選擇合理的基礎(chǔ)形式與計算方法,是保證建筑結(jié)構(gòu)安全,降低工程造價的一個有效措施。
高層建筑基礎(chǔ)的重要性,還表現(xiàn)在基礎(chǔ)形式的多樣性和影響因素的復(fù)雜性。在一些地質(zhì)條件差的地區(qū),基礎(chǔ)的設(shè)計與施工涉及面廣,它不僅與上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)本身有關(guān),還與地基土的性質(zhì)、水文條件、周圍環(huán)境等因素相關(guān)?;A(chǔ)工程在雨季施工時,也會給施工增加很多困難,還會造成一些局部的返工,土建工程拖延工期往往就和基礎(chǔ)工程進度有關(guān)。因此,選擇合理的基礎(chǔ)形式對縮短施工工期也是具有重要意義的。
2 高層建筑基礎(chǔ)選型的主要依據(jù)
在基礎(chǔ)工程設(shè)計中,根據(jù)各地區(qū)不同的地質(zhì)條件,選擇合理的基礎(chǔ)型式,是個關(guān)鍵問題。一般情況下應(yīng)考慮以下條件:
2.1高層建筑基礎(chǔ)首先應(yīng)滿足基礎(chǔ)本身的強度要求,上部荷載分布應(yīng)盡量均勻;
2.2基礎(chǔ)應(yīng)支承在較堅固或較均勻的地基上,應(yīng)考慮持力層及其下臥層的整體穩(wěn)定,同一棟建筑不宜采用多種不同類型的基礎(chǔ)型式;
2.3高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計,應(yīng)滿足建筑物使用上的要求,例如人防要求、設(shè)置地下車庫、地下酒吧、地下商場、地下餐廳等要求。
2.4高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計,應(yīng)滿足構(gòu)造的要求,如高層建筑箱基的埋深、高度,基底平面形心與結(jié)構(gòu)豎向靜荷載重心相重合,對偏心距的要求、沉降控制等;
2.5根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式(框架、框剪及剪力墻結(jié)構(gòu))選配合理的基礎(chǔ)型式;
2.6高層建筑基礎(chǔ).一般埋置較深,因此,應(yīng)考慮深基坑開挖及地下水抽排對周圍建筑物的影響,以及地下水造成施工難度的增加和對工程質(zhì)量的影響。
3 高層建筑基礎(chǔ)選型時應(yīng)考慮的因素
高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計比一般建筑基礎(chǔ)要更復(fù)雜,總的來說,它具有荷載大、埋置深及要求嚴的特點,在選擇基礎(chǔ)型式時與建筑物的使用性質(zhì)、上部結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)情況、抗震性能、對周圍建筑物的影響及施工條件等有密切的關(guān)系。在一般情況下,在基礎(chǔ)選型與設(shè)計時應(yīng)考慮以下因素:
3.1當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)、無地下室、地基較好、荷載較小、柱網(wǎng)分布較均勻時,可采用柱下獨立基礎(chǔ)。在抗震設(shè)防區(qū),其縱橫方向應(yīng)設(shè)連系梁,連系梁可按柱垂直荷載的10%引起的拉力和壓力分別驗算;
3.2當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架或剪力墻結(jié)構(gòu)、無地下室、地基較差、荷載較大時,為了增加基礎(chǔ)的整體性,減少不均勻沉降,可選用十字交又鋼筋砼條形基礎(chǔ)或樁基,如仍不能滿足要求,又不采用樁基或其他人工地基時,可以選用筏基;
3.3當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架或剪力墻結(jié)構(gòu)、有地下室、上部結(jié)構(gòu)對不均勻沉降限制較嚴、防水要求較高時,可選用箱基;
3.4當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框一剪結(jié)構(gòu)、無地下室、地基條件較好時,可采用十字交叉鋼筋砼條形基礎(chǔ)或筏基;
3.5當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框一剪結(jié)構(gòu)、有地下室、無特殊防水要求、柱網(wǎng)、荷載及開間分布比較均勻、地基較好時,可選用十字交叉剛性墻基礎(chǔ);
3.6筏基上柱荷載較小或中等、柱距較小且等距的情況下宜采用無梁筏板基礎(chǔ),當(dāng)柱荷載相差大且柱距又較大時,宜采用梁板式筏基;
3.7當(dāng)?shù)鼗^差或很差時,采取上述各類型基礎(chǔ)仍不能滿足設(shè)計時,可選用樁基或其他有效的人工地基;
3.8高層建筑如遇下列情況,與深基礎(chǔ)或其它人工地基相比較經(jīng)濟,且施工條件又可能時,可采用樁基;
3.8.1地基軟弱,作為天然地基,其承載力或沉降量不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求時;
3.8.2相鄰建筑物之間相互影響,地基將形成過大的不均勻沉降時;
3.8.3對沉降有特殊要求時;
3.8.4限于現(xiàn)場既有建筑不允許開挖,又無其他施工手段時;
3.8.5土層變化較大、厚度不均勻或下臥基巖面起伏相差較大而將引起過大的不均勻沉降時;
3.8.6采用深埋天然地基,在經(jīng)濟上、施工條件上進行比較又不經(jīng)濟時。
4 巖土工程勘察在高層建筑基礎(chǔ)選型與設(shè)計中的作用與要求
巖土工程地質(zhì)條件是隱蔽、復(fù)雜和可變的,這種可變性既來自天然條件變化的影響、也來自人類活動的影響。可變的巖土特性和復(fù)雜的工程建設(shè)相互作用,可能引起各種后果。而設(shè)計與施工單位主要著眼于基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工,勘察單位則著重于了解和反映巖體和土體現(xiàn)有的特性,這就是多年來地基處理和基礎(chǔ)工程浪費大而有時還難免出事故的根本原因。所以,每一項巖土工程任務(wù),均帶有相當(dāng)程度的研究性質(zhì),搞得好可以給設(shè)計提供可靠依據(jù)、確保工程質(zhì)量、縮短工期、節(jié)約建設(shè)資金,搞不好也可能浪費大量資金,甚至還可能導(dǎo)致工程事故,造成生命財產(chǎn)嚴重損失和生態(tài)環(huán)境的破壞。
雖然建設(shè)場地的地質(zhì)條件在多數(shù)情況下是隱蔽的,但目前的工程勘察和技術(shù)手段,一般還只能做到相對的準確。例如,規(guī)范規(guī)定勘察鉆孔的最小間距,地質(zhì)剖面圖上兩鉆孔之間的地層實際上是靠推斷勾繪的,埋藏在土層以下的石灰?guī)r層面起伏變化是無法繪出其真實情況的;巖石風(fēng)化帶的厚度也很難確定;卯礫石層密實程度和所含的砂與粘性土也是變化很大的。象將這樣相對準確的地質(zhì)資料提供給設(shè)計人員,設(shè)計人員也只能作出相對準確的地基處理與基礎(chǔ)設(shè)計,在施工過程中不可避免的要根據(jù)地質(zhì)條件的變化而修改設(shè)計。
如何使工程勘察更加準確地反映建設(shè)場地的工程地質(zhì)條件,使勘察成果能給基礎(chǔ)設(shè)計提供更可靠的計算參數(shù)和設(shè)計依據(jù),那么在工程地質(zhì)勘察時,應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ虒嵺`經(jīng)驗和建筑擬采用的基礎(chǔ)型式,有針對性地提供相關(guān)資料。
4.1當(dāng)考慮采用天然地基時應(yīng)查明建筑物荷載影響范圍內(nèi)地基土的物理力學(xué)性質(zhì)、土層分布、深度、厚度及均勻性,以及有無不良工程地質(zhì)現(xiàn)象,如古河道、古池塘、坑道、土洞等,對地基的穩(wěn)定性及承載力、變形指標等作出評價。對巖石殘積土地區(qū),還應(yīng)劃分出殘積土中由巖脈分化成的相對軟弱層。
4.2當(dāng)考慮采用沉管灌注樁及預(yù)制樁時,應(yīng)查明在樁基影響范圍內(nèi)各土層巖性、分布、深度、厚度,應(yīng)提供標準貫入試驗擊數(shù)值,對花崗巖和下古生界的混合巖分布區(qū),尚應(yīng)著重查明殘積土中的未風(fēng)化球體及巖脈的存在,并提供各土層的承載力及樁周摩擦力。
4.3當(dāng)考慮采用沖、鉆、挖孔樁時,應(yīng)查明建筑物范圍內(nèi)第四系地層與基巖的分布、埋深、厚度,并提供各土層的承載力及樁周摩擦力,應(yīng)劃分土層與巖層及各種風(fēng)化帶分界線,及巖層中有無斷層構(gòu)造帶,并查明其產(chǎn)狀及寬度、厚度。
4.4應(yīng)查明地下水的埋藏條件、類型和水質(zhì)。當(dāng)采用挖孔樁或深基礎(chǔ)時,可用抽水試驗方法查明地質(zhì)的滲透性、地層涌水量、水位變化和規(guī)律、以及出現(xiàn)流砂的可能性。
關(guān)鍵詞: 房屋建筑;基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計
基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是房屋建筑工程重要組成部分,主要起到支撐上部結(jié)構(gòu)荷載的作用,其設(shè)計效果如何將會在很大程度上影響工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。為滿足人們生活以及社會發(fā)展需求,在對房屋建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時,需要了解常用的基礎(chǔ)形式,結(jié)合其特點與設(shè)計現(xiàn)狀來確定研究要點,以滿足實際需求為根本目的,對整個設(shè)計過程進行優(yōu)化,提高基礎(chǔ)設(shè)計的效果。
1 房屋建筑基礎(chǔ)形式分析
( 1) 獨立基礎(chǔ)。獨立基礎(chǔ)一般被應(yīng)用于民用建筑中柱建設(shè),包括柔性與剛性基礎(chǔ)兩種,常被應(yīng)用在柱下基礎(chǔ)中。其斷面形式有矩形與方形兩種,在確定設(shè)計方式時,主要是以柱荷載偏心距為主要依據(jù)。
( 2) 十字交叉基礎(chǔ)。十字交叉基礎(chǔ)主要應(yīng)用在地基承載離較小,并且柱荷載較大的房屋建筑工程,可以更好的滿足工程建設(shè)需求。其中,此種結(jié)構(gòu)具有較大的剛性,一般只用于設(shè)置獨立基礎(chǔ)的情況。
( 3) 樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)也是房屋建筑建設(shè)比較常用的一種基礎(chǔ)形式,具有沉降量小,以及承載力高等優(yōu)點,能夠適應(yīng)更為復(fù)雜的地基情況。
( 4) 鋼筋混凝土閥片基礎(chǔ)。此種基礎(chǔ)形式比較特殊,常被用于基礎(chǔ)之間縫隙小,以及基礎(chǔ)地面存在重疊情況的建筑工程,與其他幾種基礎(chǔ)形式相比,其具有較大的整體剛度,可以提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性。
2 房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計現(xiàn)狀與設(shè)計要點分析
2. 1 現(xiàn)狀分析
( 1) 標高偏差。造成基礎(chǔ)標高偏差問題發(fā)生的原因主要可以包括幾個方面: 第一,設(shè)計基礎(chǔ)時大放腳控制不當(dāng)過于寬大,使得砌磚層與皮數(shù)桿之間形成標高差。第二,基礎(chǔ)大放腳填芯磚施工方法選擇不當(dāng)以及施工工藝不規(guī)范,如大面積鋪灰砌筑施工時,鋪灰面過長或者鋪灰厚度不均等。第三,磚基礎(chǔ)下部基層標高偏差超出規(guī)范要求,以及在砌筑磚基礎(chǔ)施工時忽視了標高大小的控制。第四,砌筑速度過慢,使得砂漿停歇時間過長影響擠漿效果,施工后灰縫壓薄困難,而出現(xiàn)冒高情況。
( 2) 軸線位移。第一,橫墻砌筑施工時,將基槽中線封縮在縱墻基礎(chǔ)外側(cè)位置,不能正常吊線找中而導(dǎo)致軸線偏移。第二,基礎(chǔ)大放腳收分砌筑尺寸控制不當(dāng),當(dāng)砌筑到大放腳頂端位置后,對基礎(chǔ)直墻進行砌筑施工就會出現(xiàn)軸線偏移的問題。為保證基礎(chǔ)施工效果,應(yīng)做好對砌筑基礎(chǔ)大放腳基礎(chǔ)收分均勻度的控制,在完成收分砌筑施工后,采取拉通線的方式對中線進行核對,并以新確定的軸線為準,繼續(xù)對基礎(chǔ)直墻進行砌筑施工。
( 3) 防潮層失效。施工前對結(jié)構(gòu)基面澆水量少導(dǎo)致其粘合度低,再加上施工時壓實度不夠,以及養(yǎng)護工作不到位,造成防潮層脫水嚴重失效。為保證此環(huán)節(jié)施工效果,施工時盡量減少施工縫的預(yù)留,并且為避免填土對防潮層的損壞,應(yīng)在基礎(chǔ)房心回填土完成后施工。
2. 2 設(shè)計要點
( 1) 選型要點。從實際情況出發(fā)保證結(jié)構(gòu)選型具有較高的合理性與經(jīng)濟性,在滿足各項基礎(chǔ)要求的前提下,可以獲得最大的經(jīng)濟效益,做好對施工進度、施工質(zhì)量以及施工成本三元素的控制。另外,在選型時還應(yīng)將各種設(shè)計綜合起來,體現(xiàn)出所有的優(yōu)勢,形成最優(yōu)化的建筑基礎(chǔ)。
( 2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計要點: ①框架基礎(chǔ)??刂坪每蚣芑A(chǔ)的剛度,一般設(shè)計為柔性結(jié)構(gòu)效果更佳,其中如果為高壓縮性地基土?xí)r,則應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計為剛性。如果選擇用樁基結(jié)構(gòu)施工時,可以應(yīng)用變剛度布莊方式,對地基與樁基的豎向支撐剛度進行調(diào)整,降低差異沉降量,減小基礎(chǔ)與承臺的內(nèi)力; ②樁箱基礎(chǔ)。對于高層建筑工程來說樁箱基礎(chǔ)上荷載較大,設(shè)計時可以選擇用變剛度布樁的方式,對樁基豎向支承剛度進行調(diào)整,對樁頂反力分布進行控制。其中,利用樁間土來承擔(dān)上布荷載時,因做好對箱底樁間土承載力的控制,適當(dāng)增加中部樁間距。其中,對于上部結(jié)構(gòu)為剪力墻的房屋建筑,在進行箱( 筏) 基礎(chǔ)設(shè)計時,樁基應(yīng)沿著剪力墻軸線位置來布置,與滿堂布樁相比可以有效減小底板厚度,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計整體效果; ③箱( 筏) 基礎(chǔ)。重點做好上部結(jié)構(gòu)參與工作的研究,可以有效降低箱基整體彎曲應(yīng)力,利用共同工作整體分析計算,可以提高整體彎曲箱基底板鋼筋應(yīng)力的合理性。
3 房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化措施
3. 1 屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化
從房屋建筑現(xiàn)狀來看,大部分工程屋頂結(jié)構(gòu)采用坡面的設(shè)計形式,主要包括梁板式與折板式兩種。在對其進行設(shè)計時需要結(jié)合實際需求來確定,如果建筑板跨度比較大,以及建筑平面不規(guī)則的情況,在加上屋脊線轉(zhuǎn)折與屋面坡度復(fù)雜性比較高,應(yīng)選擇用梁板式結(jié)構(gòu)形式。其中,無論是選擇用哪種結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計,兩種板均為偏心受拉構(gòu)件。
3. 2 基礎(chǔ)材料設(shè)計優(yōu)化
為保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計與建設(shè)效果,必須要加強對基礎(chǔ)配筋選擇的重視,對其性能與質(zhì)量進行驗收,確保施工用鋼筋與混凝土標號均與工程建設(shè)需求相符,確保施工后建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強度達到專業(yè)要求。在配置結(jié)構(gòu)配筋時,必須要滿足最小配筋率,通過標準圖與說圖來完成對條基交接位置鋼筋的布置設(shè)計。
3. 3 樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化
樓梯結(jié)構(gòu)是房屋建筑工程的重要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),在對其進行設(shè)計時,需要從結(jié)構(gòu)設(shè)計圖繪制階段開始,控制好樓梯板撓度,以及樓梯梁梁下凈高度,保證其能夠滿足工程建設(shè)需求,提高樓梯梁位置上下層的統(tǒng)一性。對于部分設(shè)計不合理的情況,可以選擇用折板樓梯的方式設(shè)計,控制好折板樓梯鋼筋數(shù)量與布置方式,尤其是內(nèi)折角位置,施工時應(yīng)將其斷開用分別錨固的方式處理,避免局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力過于集中。
3. 4 結(jié)構(gòu)平面設(shè)計優(yōu)化
對于結(jié)構(gòu)平面圖的繪制設(shè)計,應(yīng)做好對各項因素的綜合分析,提高各部分功能的合理性與可實施性。例如工程施工地抗震設(shè)防烈度為6度,在進行結(jié)構(gòu)平面設(shè)計時,就需要從防震能力角度出發(fā),嚴格按照相關(guān)政策做好每個環(huán)節(jié)的控制,必要時還應(yīng)利用專業(yè)結(jié)構(gòu)軟件進行建模,做好對整體以及局部受壓因素的分析與控制,爭取不斷提高整體設(shè)計的有效性。
4 結(jié)束語
房屋建筑工程施工建設(shè)復(fù)雜性比較高,尤其是近年來為滿足人們對各項功能的需求,房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時逐漸向多樣化與復(fù)雜化方向發(fā)展,相應(yīng)的對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的要求更為嚴格。為提高房屋建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性,需要確定常見的基礎(chǔ)形式,根據(jù)實際情況來選擇相應(yīng)的設(shè)計形式,針對存在的問題進行分析,采取有效的措施進行優(yōu)化,爭取不斷提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性與可操作性。同時,對于房屋建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計,在保證設(shè)計功能效果的同時,還應(yīng)做好對經(jīng)濟性的分析,提高工程建設(shè)的綜合效益。
參考文獻
[1]鄧志國. 淺談關(guān)于房屋建筑基礎(chǔ)的設(shè)計[J]. 黑龍江科技信息,2013( 08) : 275,273.
【關(guān)鍵詞】:建筑基礎(chǔ);高層建筑;施工設(shè)計;工程施工;
Abstract: The basis of building construction is the main load-bearing member. Foundation subjected to basically from the construction loads, so it is particularly important in the construction structure design. It is particularly noted in the high building foundation design and construction of some problems. Hope to the vast number of engineering design and construction of my colleagues to provide reference.
Key words: building foundation; high-rise building; construction design; project construction;
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2012)04-0020-02
前言:
建筑基礎(chǔ)指建筑底部與地基接觸的承重構(gòu)件,它的作用是把建筑上部的荷載傳給地基?;A(chǔ)是建筑物和地基之間的連接體。因此地基必須堅固、穩(wěn)定而可靠。 工程結(jié)構(gòu)物地面以下的部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件,用來將上部結(jié)構(gòu)荷載傳給地基,是房屋、橋梁、碼頭及其他構(gòu)筑物的重要組成部分。
隨著城市經(jīng)濟水平的發(fā)展,城市化水平不斷提高,高層建筑也風(fēng)起云涌。高層建筑的建造過程中,其建筑負荷全都由基礎(chǔ)來承擔(dān),因此建筑的基礎(chǔ)與地基顯得尤為重要。近年來,在高層建筑工程的施工中因基礎(chǔ)問題影響到施工質(zhì)量的情況時有發(fā)生,在工程的整體設(shè)計上,一般認為施工難度較大的部分,在于建筑的上層結(jié)構(gòu),其實這是一種錯誤的認識,高層建筑地基基礎(chǔ)才是施工中的重點。地基基礎(chǔ)是工程基礎(chǔ)建設(shè)質(zhì)量的重要保障。為了確保地基基礎(chǔ)的安全性,就必須對它加以研究,并在工程施工中對施工方法和施工手段進行分析,論證、監(jiān)督。以下文章主要對建筑的基礎(chǔ)特別是高層建筑的基礎(chǔ)的設(shè)計與施工進行系統(tǒng)的分析與探討。
高層建筑基礎(chǔ)的選型與設(shè)計
現(xiàn)階段,我國的建筑行業(yè)隨著經(jīng)濟的進步而快速發(fā)展,給建筑工程地基提出了更高的要求。在建筑工程的整體設(shè)計中,經(jīng)常有地基強度不足,抗壓抗震性不強的,沉降不均勻的情況發(fā)生,這就要求設(shè)計部門根據(jù)實際情況設(shè)計地基基礎(chǔ)。地基的處理方法有很多,每種方法都有其適應(yīng)的環(huán)境和范圍,在施工中要注意施工方法的局限性和優(yōu)缺點,每個工程都要從地基的實際情況、處理要求、技術(shù)難度,工程費用等方面綜合考慮,以確保用合理的方法來進行地基的處理。
1.1地基基礎(chǔ)設(shè)計的基本條件
1.1.1基礎(chǔ)負荷不超過地基本身承載力,避免基礎(chǔ)土剪切和穩(wěn)定性的失衡。
1.1.2在控制好翻地的變形量,把變形量控制在基礎(chǔ)可允許的范圍內(nèi),控制好因基礎(chǔ)引起的上部結(jié)構(gòu)損壞,或因此影響建筑物功能上的使用。
1.1.3 要對基礎(chǔ)做強度和耐久性、剛度的進行充分的數(shù)據(jù)分析,確?;A(chǔ)能適應(yīng)高層建筑的結(jié)構(gòu)。
1.2基礎(chǔ)設(shè)計原則
基礎(chǔ)的設(shè)計應(yīng)由設(shè)計單位提出具體要求,并經(jīng)過勘察單位進行現(xiàn)場的水文地質(zhì)勘察,提供施工現(xiàn)場范圍內(nèi)的地質(zhì)報告,并對土層和地質(zhì)構(gòu)造進行分析論證。不能以相鄰建筑物的勘察資料做了待開工建筑的勘察據(jù)依。對于土質(zhì)較軟的地基,應(yīng)進行地基加固處理,防止地基因土質(zhì)問題而變形。且不能依靠大型基礎(chǔ)斷面來承擔(dān)地基上部結(jié)構(gòu)的荷載,因為基礎(chǔ)再大,相對于上部結(jié)構(gòu)還是較柔的。所以地基處理要與基礎(chǔ)選型結(jié)合起來進行設(shè)計。在基礎(chǔ)選型上要充分考慮到建筑整體的布局、結(jié)構(gòu)荷載、抗震性,和現(xiàn)場的實際情況。要將基礎(chǔ)與建筑結(jié)構(gòu)作為一個整體來進行設(shè)計?;A(chǔ)設(shè)計形式要與上部結(jié)構(gòu)相適應(yīng)、相吻合、相協(xié)調(diào),每個部分既是獨立的,又是相互作用的,使得每個部分都能發(fā)揮出應(yīng)用的作用又能發(fā)揮共同作用。在基礎(chǔ)的設(shè)計過程中要參考鄰近建筑物的資料,根據(jù)鄰近建筑物地基的勘察資料,分析對待建建筑物的干擾,主要是指新建筑建成后,鄰近建筑物對地基與基礎(chǔ)產(chǎn)生的影響和后果,既是否影響新建建筑物的基礎(chǔ)變形,是否影響新建建筑物功能上的使用,是否影響新建建筑的整體布局和施工進度。在設(shè)計過程中要結(jié)合實際情況進行周密的論證分析,確保建筑物設(shè)計的合理性,和基礎(chǔ)的完整性,合理的對基礎(chǔ)進行選型,確保工程的順利展開。施工隊伍的施工經(jīng)驗和技術(shù)水平也決定著地基基礎(chǔ)建設(shè)的好與壞,考慮好這些客觀條件,提出符合實際情況的設(shè)計方案可以快速、有效、安全的進行基礎(chǔ)施工。
建筑基礎(chǔ)方案的優(yōu)選
2.1沉降縫的設(shè)置。高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的工程實踐表明,高層建筑基礎(chǔ)設(shè)置成江風(fēng)弊遠遠大于利。一般可不設(shè)置沉降縫,通常設(shè)置沉降縫的原因是由于主樓與裙房何在的差異較大或者由于地基上層不均勻,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的內(nèi)力集中或結(jié)構(gòu)不能承受的變形,為此可以調(diào)整基礎(chǔ)底面的尺寸、基礎(chǔ)底面的壓力、基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式或者施工順序,消除基礎(chǔ)的不均勻沉降。顯然設(shè)置沉降縫對基礎(chǔ)的嵌固作用很不利,并且防水處理很困難使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化。
2.2高層建筑基礎(chǔ)埋置深度和地下空間的利用?!陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)規(guī)定,高層建筑的基礎(chǔ)埋置深度可以占去建筑高度的1/15-1/18。這是考慮地基土層對高層建筑的結(jié)構(gòu)的嵌固作用,增強高層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗傾覆和抗滑移的能力。經(jīng)過一些高層建筑在風(fēng)荷載和地震作用的抗傾覆實驗表明,在不考慮地基土層的側(cè)壓力時,一般就可以滿足要求。如高層建筑有裙房大底盤,建筑周邊有散水或者密實的填土?xí)r一般抗傾覆也是能滿足要求的。在確定高層建筑能滿足基礎(chǔ)埋深時要經(jīng)過精確地計算和全面的綜合考慮。不能盲目的加深基礎(chǔ)埋深,以免造成不必要的浪費。
現(xiàn)代化、城市化的發(fā)展,使得土地這一不可再生資源變得越來越稀缺。生活水平的提高又加劇了車輛的增多,道路交通問題日益嚴峻的同時汽車的停放問題也已經(jīng)成為阻礙交通,影響市容的嚴重問題。解決這一問題的最合理最經(jīng)濟的辦法就是地下停車,這就需要考慮地下室要有足夠的空間,需要在基礎(chǔ)的設(shè)計中結(jié)合工程地質(zhì)條件,在地下室和人防工程的設(shè)置中對基礎(chǔ)和地基的選型進行綜合的考慮,以充分利用地下空間。
2.3基礎(chǔ)方案的優(yōu)化與選擇
在上海、天津、福州等沿海城市由于地基的承載力普遍不足,多采用樁筏基礎(chǔ),很少情況會用樁箱基礎(chǔ)。運用現(xiàn)代計算結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法和數(shù)學(xué)規(guī)劃論,借助現(xiàn)代計算機技術(shù),可以對高層建筑的基礎(chǔ)方案進行優(yōu)化選擇。在規(guī)范要求的基礎(chǔ)上,根據(jù)優(yōu)化的變量對基礎(chǔ)的類型和基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸進行優(yōu)化,達到造價低、工程合理的目的。
基礎(chǔ)施工中的控制與管理
3.1基礎(chǔ)施工中施工材料的控制
高層建筑基礎(chǔ)的施工材料控制是確?;A(chǔ)安全性的重要組成部份?;A(chǔ)材料的質(zhì)量決定著整體工程的質(zhì)量,在施工中要確保原材料的達標性,既原材料一定是出廠合格產(chǎn)品并符合工程本身的技術(shù)質(zhì)量要求。在基礎(chǔ)施工的每個階段都要嚴把質(zhì)量關(guān),控制好原材料的質(zhì)量,以此提高基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量。在原材料的把關(guān)上,要對材料的供應(yīng)商進行資質(zhì)審核,有必要的進行調(diào)研的,可以去原材料生產(chǎn)單位進行調(diào)查研究,確保原材料的真實性。施工中進場的原材料必需由建設(shè)單位和監(jiān)理單位進行統(tǒng)一嚴格的檢查與審驗,生產(chǎn)廠商對于每批的進場材料都要出具質(zhì)量檢驗報告和合格證,有必要的還需進行化學(xué)試驗,確保原材料的生產(chǎn)質(zhì)量。
3.2建筑基礎(chǔ)水泥灌樁的質(zhì)量控制 建筑基礎(chǔ)多采用水泥灌樁技術(shù)進行地基基礎(chǔ)的加固施工,鉆孔灌樁技術(shù)中每個施工步驟都對地基的施工質(zhì)量有著決定性的影響。鉆孔和水泥灌樁是工程質(zhì)量的關(guān)鍵。施工前對鉆孔機器進行周密的檢查,確保底座和頂端的平穩(wěn),避免施工過程中因底座的移位和下陷影響了灌樁的質(zhì)量。
3.3管理體系和人員管理 建筑的基礎(chǔ)施工中,要完善施工企業(yè)的質(zhì)量管理,促進質(zhì)量控制的實施,建立健全的質(zhì)量控制體系是保障高層建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵。高層建筑基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制得益于企業(yè)完善的質(zhì)量保障體系。
4、結(jié)束語:隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快,各地涌現(xiàn)出了各式各樣的建筑。這也就這也就要求建筑設(shè)計人員必須要更加重視建筑物基礎(chǔ)的設(shè)計。本文首先就通用建筑地基的處理方法進行了分析,進而探討了建筑物基礎(chǔ)的具體要求和實施方法。
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】山地建筑,基礎(chǔ)選型,樁基設(shè)計,持力層選擇,分層退臺
1.引言
我國西南部地區(qū),如云貴川渝等地,為多山地帶,較多建筑選址在山坡或是山頂。由于其地形、地貌、工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性,以及周邊園林、景觀等相關(guān)專業(yè)的要求,給山地建筑的基礎(chǔ)設(shè)計帶來了不同程度的困難,本文依據(jù)工程實例介紹山地建筑基礎(chǔ)設(shè)計中的一些經(jīng)驗。
2.工程概況
古滇王宮項目位于云南省昆明市晉寧縣,基地位于紅山山頂。項目整體占地面積約為6萬平方米,總建筑面積則約為2.05萬平方米,屬仿古建筑,南北方向長度約為300m,東西跨度為200m。按建筑布置為中央大殿,四周圍環(huán)繞廂房、角樓及回廊,東南西北四個方向各設(shè)置一個山門,并沿整個建筑的外輪廓線設(shè)置仿古城墻。其中除大殿為2層的高層建筑外,其余均為1~2層的多層建筑。
3.地質(zhì)條件
3.1 現(xiàn)場地形
擬建場地處于紅山山頂,屬于低中山剝蝕地貌單元,山體整體呈渾圓狀,中間高、四周低,地形起伏較大,最低點高程為1909.00m,最高點高程為1963.37m(場地紅山山頂),最大高差為54.37m。建筑±0.000相當(dāng)于絕對標高1959.050m,建造時將該標高以上山體削平以獲得施工平臺,如圖3.1所示。四周山體整體坡度在20度~25度之間,局部坡腳地段因人工取土開挖,形成高約5~12m的陡坎,現(xiàn)狀穩(wěn)定。建筑主體部分(大殿、角樓、山門及廂房地段)局部位于山坡上,現(xiàn)狀高程為1941.05~1964.53m,其中以西南廂房南端的高程最低,為1941.05m,距離建筑要求的室外地坪標高的最大高差約18m。
圖3.1 建筑平面布置
3.2 土層分布
4.基礎(chǔ)設(shè)計
4.1 基礎(chǔ)選型
一般的山地建筑常見的基礎(chǔ)形式多為天然基礎(chǔ)或人工挖孔樁基礎(chǔ)[1]。本項目上部結(jié)構(gòu)以多層為主,自重較輕;山體為風(fēng)化巖石,坡度較緩(約1:2.5),本著依山就勢、因地制宜的設(shè)計原則,初選時按天然基礎(chǔ)設(shè)計,局部落腳在坡地上的基礎(chǔ),落差每增加5m設(shè)置一層框架梁,在建筑的一層樓板以下,形成分層退臺的形式,最深處設(shè)置三層框架梁,四周城墻按維護墻設(shè)計,不必設(shè)置擋土墻。如此,可以避免大規(guī)模的填方量以及回填土邊界線位置的超高擋土墻建造,相對于增加的2~3層梁架來說,回填土+擋土墻的方案成本要增加很多。后期景觀專業(yè)介入后,對城墻根部的標高統(tǒng)一為1951.0m。這樣使得西南區(qū)廂房處于填方區(qū),局部填方厚度最大可達12m,造成天然基礎(chǔ)埋深過深,地基承載力不能滿足要求。考慮到山坡場地傾斜,不具備大型機械操作平臺,故選用填方區(qū)采用人工挖孔樁基礎(chǔ),樁基承載力計算時考慮回填土的負摩阻力影響[2]。綜上,最終確定為天然基礎(chǔ)+人工挖孔樁的混合基礎(chǔ)形式。在持力層選擇問題上,為了保證相鄰基礎(chǔ)沉降差滿足規(guī)范要求,天然基礎(chǔ)持力層和樁端持力層選為同一層,即3-1層全風(fēng)化玄武巖。
4.2 基礎(chǔ)設(shè)計
山地建筑的因其基底標高不同的天然條件,大致有吊層、吊腳、錯層、錯臺幾種形式。本建筑平面尺度較大(處于山坡區(qū)域的長度約有100m),故選擇分層退臺的方式來處理基礎(chǔ)落差。按照基底山體坡度,共分成三階臺地,基底分別是-2.0m、-5.0m、-9.0m。其中第三階臺地標高為-9.0m,接近景觀專業(yè)要求的回填后的地坪標高,持力層位于該標高以下的基礎(chǔ),采用樁基,樁頂標高-9.1m。天然基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)之間設(shè)置拉結(jié)系梁,共同抵抗水平作用-風(fēng)荷載和地震。
4.3 沉降差
同一棟建筑采取天然和人工兩種基礎(chǔ)形式,其沉降差異應(yīng)滿足規(guī)范對地基變形允許值的相關(guān)規(guī)定。本文按分層總和法分別估算各柱基的沉降值。經(jīng)過計算,天然獨立基礎(chǔ)的計算沉降值在85~105mm之間波動,樁基的沉降計算值在90~96mm之間波動,滿足規(guī)范對絕對沉降量200mm限值的要求;相鄰基礎(chǔ)之間的沉降差值約為5~10mm,滿足規(guī)范對相鄰柱基沉降差不大于柱距2‰的限值的要求。
圖4.1基礎(chǔ)平面布置(局部)
5.結(jié)語
(1)山地建筑因其選址的特殊性,地質(zhì)條件相對復(fù)雜,持力層埋藏深淺不一,前期地勘工作需盡量詳實,對地形復(fù)雜的局部區(qū)域應(yīng)加密孔點,以達到對工程地質(zhì)情況全面、充分的揭示。
(2)一般的山地建筑將和周邊道路、景觀設(shè)計相互聯(lián)系,基礎(chǔ)選型和持力層選擇時可能會受到上述專業(yè)的影響。因此在基礎(chǔ)方案設(shè)計時應(yīng)同相關(guān)專業(yè)對接,做好協(xié)調(diào)工作。
(3)建筑平面尺度較大時,如山地坡度較為平緩,可依山就勢首選分層退臺的方案進行基礎(chǔ)布置,以避免較大的填方量及相應(yīng)的擋墻建造,獲得較好的經(jīng)濟性。
(4)填方地區(qū)可采用人工挖孔樁基礎(chǔ),并同天然基礎(chǔ)部分設(shè)置沉降縫[3];如受建筑影響不能分縫,應(yīng)盡量使樁端和天然基礎(chǔ)基底處于相同的持力層,并設(shè)置沉降后澆帶,以減小沉降差異。
【參考文獻】
[1]鄭毅敏,盧宇航,胡宇濱,沈偉宇,趙昕. 山坡地區(qū)建筑的基礎(chǔ)設(shè)計[J].結(jié)構(gòu)工程師,2008,24(03):24-28.
關(guān)鍵字:建筑工程 基礎(chǔ)工程 設(shè)計
Abstract: with the development of society, people on the construction demand more and more. Building foundation in the construction engineering occupies an extremely important position, the design of the quality of construction engineering quality, has great influence on the stability of the. In this paper, the basic engineering design are also discussed.
Key word: building engineering foundation engineering design
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
引言
任何建筑物都是建筑在地層中或地層之上的,建筑物的荷載也是由地層來承擔(dān)的,受建筑物荷載影響的那一部分地層稱為地基,建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗周浫醪荒軡M足建筑要求時就必須處理再造基礎(chǔ),否則就會產(chǎn)生不均勻沉降,進而導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生裂縫,對建筑物構(gòu)成危害[1]??傊?,在軟弱地基或特殊地基上引起建筑破壞的例子很多,教訓(xùn)也是沉痛的。因此,為了改善地基土的特性,進行地基處理和加強基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是很必要的。
1 天然地基上淺基礎(chǔ)的常規(guī)設(shè)計
地基基礎(chǔ)設(shè)計是建筑物設(shè)計的一個重要組成部分,它與建筑物的安全和正常使用有著密切的關(guān)系?;A(chǔ)按基埋置深度的不同,可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)兩類,一般埋置深度5m左右,能用一般方法施工的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ);當(dāng)基礎(chǔ)需要埋在較深的土層里,采用特殊方法施工的基礎(chǔ)稱為深基礎(chǔ)。由此可知,當(dāng)基礎(chǔ)未經(jīng)過人工處理又為淺基礎(chǔ)的稱為天然地基上淺基礎(chǔ)。常規(guī)淺基礎(chǔ)(如擴展基礎(chǔ)、雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)等)結(jié)構(gòu)簡單,在計算單個基礎(chǔ)時,一般既不遵循上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)條件,也不考慮地基與基礎(chǔ)的相互作用和。至于復(fù)雜的或大型的基礎(chǔ),其力學(xué)性狀復(fù)雜,宜在常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上,區(qū)別情況采用可行的方法考慮地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的相互作用。淺基礎(chǔ)需要妥善處理以下問題:(1)充分掌握擬建場地的工程地質(zhì)條件和地基勘察資料,如不良地質(zhì)現(xiàn)象和地震斷層的存在及其危害性、各層土的類別及其工程特性指標。(2)了解當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗、施工條件和就地取材的可能性,并結(jié)合實際考慮采用先進的技術(shù)和經(jīng)濟可行的地基處理方法。(3)在研究地基勘察資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的類型,荷載的性質(zhì)、大小和分布,建筑布置和使用要求以及擬建的基礎(chǔ)對原有建筑或設(shè)施的影響,從而考慮選擇基礎(chǔ)類型和平面布置方案。(4)按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸,進行必要的地基穩(wěn)定性和特征變形驗算,以便使地基的穩(wěn)定性能得到充分的保證。(5)以簡化的或考慮相互作用的計算方法進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析和截面設(shè)計,以保證足夠的強度、剛度和耐久性。
2 深基礎(chǔ)及樁的設(shè)計
如果建筑場地的淺土層不能滿足建筑物對地基承載力和變形的要求,而又不適合地基處理措施時,就要考慮下部堅實土層或巖層作持力層的深基礎(chǔ)方案。深基礎(chǔ)主要有樁基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)、深井和地下連續(xù)墻。其中樁基礎(chǔ)以其較大的承載力或抵御復(fù)雜載荷的特性,幾乎適用于各種工程條件,是深基礎(chǔ)中應(yīng)用最廣泛的類型。
在以下情況下可選擇樁基礎(chǔ):地基的上層土質(zhì)太差而下層土質(zhì)較好;不允許地基有過大沉降和不均勻沉降的高層建筑物或其它重要建筑物。如冷藏庫、機場跑道等;用于地面堆載過大的單層工業(yè)廠房及倉庫;用于解決因地基沉降及周圍鄰近建筑物產(chǎn)生的相互影響;地下水位較高,采取其它深基礎(chǔ)形式施工排水有困難的場合;位于水中的建筑物,如橋梁、碼頭等;軟弱地基或某些特殊土上的各種永久性建筑物或用樁基作為地震區(qū)結(jié)構(gòu)抗震措施等。
和淺基礎(chǔ)一樣,樁基的設(shè)計也應(yīng)符合安全、合理和經(jīng)濟的要求。對樁和承臺來說,應(yīng)有足夠的強度,剛度和耐久性;對地基(主要是樁端持力層)來說,要有足夠的承載力和不產(chǎn)生過量變形。在設(shè)計之前必須具備一些基本資料,其中包括上部結(jié)構(gòu)的情況、工程地質(zhì)勘察資料、擬建建筑物及地下的情況以及施工設(shè)備和技術(shù)條件。具體的設(shè)計步驟如下:確定持力層;確定樁的類型和幾何尺寸,初步選擇承臺底面標高;確定單樁承載力;確定樁的數(shù)量及其在平面上的布置;確定群樁和帶樁基礎(chǔ)的承載力,必要時驗算群樁地基的承載力和沉降;樁基中各樁的荷載驗算;樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計;承臺設(shè)計;軟弱下臥層地基土的強度驗算;繪制樁基施工圖[2]。
3 深基坑支護設(shè)計
深基礎(chǔ)施工是高層和超高層建筑施工的重要環(huán)節(jié),深基坑支護是深基礎(chǔ)施工的內(nèi)容之一,也是我國近年來在基礎(chǔ)工程施工中涉及的主要技術(shù)難題之一。深基坑支護不僅要保證基坑內(nèi)正常作業(yè)安全,還要防止基底及坑外土體過大變形,保證基坑附近建筑物的安全。地質(zhì)條件的多樣性決定了深基坑支護結(jié)構(gòu)類型多種多樣,在性質(zhì)上可劃分為重力式支護結(jié)構(gòu)、非重力式支護結(jié)構(gòu)和復(fù)合型支護結(jié)構(gòu)。重力式支護結(jié)構(gòu)包括深層攪拌水泥土擋墻和高壓旋噴帷幕墻等。非重力式支護結(jié)構(gòu)包括鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁和地下連續(xù)墻等。復(fù)合型支護結(jié)構(gòu)包括有通過鋼筋、織物或灌漿形成的加筋土結(jié)構(gòu),如土釘支護、閉合擋土圈拱支護、環(huán)梁支護、連拱式支護結(jié)構(gòu)等。常用的支護結(jié)構(gòu)為:(1)土層錨桿設(shè)計。土層錨桿是在土層中斜向成孔,埋入錨桿后灌注水泥漿(或水泥砂漿),依靠錨固體與土體之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及拉桿強度共同作用來承受作用于支護結(jié)構(gòu)上的荷載。支護結(jié)構(gòu)中使用錨桿有以下優(yōu)點:進行錨桿施工作業(yè)空間不大,適用于各種地形和場地;由錨桿代替內(nèi)支撐,可降低造價,改善施工條件;鋪桿的設(shè)計拉力可通過抗拔試驗確定,因此可保證足夠的安全度;可對錨桿施加預(yù)拉力控制支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。(2)土釘支護設(shè)計?;娱_挖過程中,在坡面上用機械鉆孔或洛陽鏟人工成孔、孔內(nèi)放鋼筋并注漿,在坡面安放鋼絲網(wǎng),噴射c20以上厚在80~200mm的混凝土,使土體、鋼筋與鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面相結(jié)合,成為基坑土釘支護。土釘適用于地下水位低于土坡開挖段或經(jīng)過降水位地下水位低于開挖層的情況。土釘可與土體形成復(fù)合體,從而提高了邊坡整體穩(wěn)定和承受坡頂超載能力,有利于安全施工;微小變形下就可發(fā)揮土釘支護的加筋力,對相鄰建筑影響小;設(shè)備簡單且噪音小,如控制得當(dāng)會大大縮短工期;經(jīng)濟效益好,比錨桿支護省10%~30%。
4地基的處理
地基處理設(shè)計時,應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)和地基的共同作用,必要時應(yīng)采取有效措施,加強上部結(jié)構(gòu)的剛度和強度,以增加建筑物對地基不均勻變形的適應(yīng)能力。對已選定的地基處理方法,宜按建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計等級,選擇代表性場地進行相應(yīng)的現(xiàn)場試驗,并進行必要的測試,以檢驗設(shè)計參數(shù)和加固效果,同時為施工質(zhì)量檢驗提供相關(guān)依據(jù)[3]。改善地基的主要措施有:改善剪切特性,提高地基土的抗剪強度;改善壓縮特性,提高地基土的壓縮模量;改善水透特性,使地基土變成不透水或減少水壓力;改善動力特性,提高地基土的抗震性;改善特殊土的不良地基特性,如減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性。
地基的處理方法為:(1)換填法,將不良土質(zhì)置換,提高地基的承載力,減少沉降量,適用于淺層軟弱地基及不均勻地基處理。(2)強夯法,可提高土的強度,減少壓縮性,改善土體抵抗振動液化能力和消除土的濕陷性,適用于對地基變形控制不嚴的工程,但設(shè)計前需進行適用性檢驗。(3)砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基,提高地基的承載力和降低壓縮性,也可用于處理可液化地基。(4)夯實水泥土樁法適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。該法施工周期短、造價低、施工文明、造價容易控制,在一些舊城區(qū)危改小區(qū)工程中應(yīng)用較多。
總之,基礎(chǔ)設(shè)計是一項因地制宜的綜合性極強的系統(tǒng)工作,需要設(shè)計人員具有扎實的基礎(chǔ)功底及認真的設(shè)計態(tài)度,才能得到最經(jīng)濟、最合理的基礎(chǔ)設(shè)計方案。
參考文獻:
[1]陳探,王競.淺談建筑工程項目基礎(chǔ)設(shè)計[J].河南建材,2010(06):91-92.