建筑基础的设计探讨

建筑基础的设计探讨摘要：随着建设量的增加，建筑设计特别是建筑的基础设计备受关注，文章从基础的定义以及重要性着手通过对基础类型的分析，阐述基础设计的要点，并着重介绍桩基础在基础设计中的注意事项。关键字：建筑基础；基础形式；桩基础；选型；Abstract:Withtheconstructionofthequantityincrease,thearchitecturaldesignisthebaseofarchitecturedesignofspecialconcern,thisarticlefromthebasisofthedefinitionandimportanceproceedthroughonthebasisofthetypeofanalysis,thebasicdesignelements,andintroducesemphaticallythepileinfoundationdesignofthemattersneedingattention.Keywords:buildingfoundation;foundation;pilefoundation;typeselection;中图分类号：TU2文献标识码：A前言：随着经济的日益发展，城市化水平的不断提高，建筑的建设活动也日益增多，建筑的建设过程存在着这样的特性。建设活动增多，建设量增大，建设的难度增高，建设的多样性也不断增加，建筑的质量要求提高。而建筑的建设过程中，基础是很重要的部分，建筑工程的最基本保障是对建筑基础的的保障，建筑物基础设计应根据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型式。1.基础的定义以及重要性1.1基础：基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。基础是建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用是把建筑上部的荷载传给地基。因此地基必须具备坚固、稳定、可靠的特点。1.2重要性：地基与基础工程是建筑施工的主导工程之一，也是建筑施工技术最为复杂、难度最大、工期最长、占投资最多的分部工程。它的施工质量的好坏，直接影响到建筑物的安危和寿命，以及施工成本和工程整体的顺利进行。2.基础的类型及选型原则基础有三种基本的类型包括：天然地基、桩基础、桩筏基础。基础三大类型有不同的适用范围和形式。2.1天然地基属浅基础，通常是首先考虑的基础形式。基础形式有扩展基础、筏板基础、箱型基础三种：扩展基础独立扩展基础和条形扩展基础，其中分有筋和无筋两种。筏板基础独立基础和条形基础扩大为“平面形”的基础。箱型基础由“面形”基础发展为有空间刚度的“立体”基础。2.2桩基础属深基础，当浅基础不能满足承载力或变形要求，或可采用浅基础但不经济时采用。2.2.1桩平面布置原则：力求使各桩桩顶受荷均匀，上部结构的荷载重心与桩的重心相重合，并使群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩。在纵横墙交叉处都应布桩，横墙较多的多层建筑可在横墙两侧的纵墙上布桩，门洞口下面不宜布桩。同一结构单元不宜同时采用摩擦桩和端承桩。大直径桩宜采用一柱一桩；筒体采用群桩时，在满足桩的最小中心距要求的前提下，桩宜尽量布置在筒体以内或不超出筒体外缘1倍板厚范围之内。在伸缩缝或防震缝处可采用两柱共用同一承台的布桩形式。剪力墙下的布桩量要考虑剪力墙两端应力集中的影响，而剪力墙中和轴附近的桩可按受力均匀布置。2.2.2桩端进入持力层的最小深度：应选择较硬上层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d（d为桩径）；砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d；对于碎石土及强风化硬质岩不宜小于1d，且不小于0.5m。桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩，桩全断面进入岩层的深度不宜小于0.5m，嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时，嵌岩深度可适当减少，但不宜小于0.2m。当场地有液化土层时，桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定土层，进入深度应由计算确定，对碎石土、砾、粗中砂、坚硬粘性土和密实粉土且不应小于0.5m，对其他非岩石土且不宜小于1.5m。当场地有季节性冻土或膨胀土层时，桩身进入上述土层以下的深度应通过抗拔稳定性验算确定，其深度不应小于4倍桩径，扩大头直径及1.5m。2.2.3桩形的选择：预应力砼管桩基础具有很多优点：桩身质量在工厂里制作有保障，现场施工方便快捷，单桩承载力高，经济性好。桩端持力层一般为强风化岩层，有时以较厚的全风化岩层、残积土层或粘土层为持力层。最理想的地质条件是有效桩长为20m左右，桩端持力层为强风化岩层，持力层之上为粘土，粉土，残积土或不太厚的砂土，此时的桩承载力较高，可达到桩身允许强度，充分发挥作用，接头只有一个，经济性最好。但是通常并不适应强风化岩层之上的土层中有孤石存在，石灰岩地区只有微风化岩层而其上为淤泥土层。施工中有锤击法和静压法两种施工工艺，前者需要以贯入度控制终桩，后者主要以终压值控制终桩。在现场施工中通常需要控制桩节接头，放线定位，挖土侧压，桩端持力层等重要的节点。人工挖孔灌注桩具有单桩承载力高，可实现单柱单桩而简化承台设计，持力层能肉眼鉴别，施工现场可大兵团作战，总耗时少的有点。应用于孔深不太深，桩端持力层常为中风化岩或微风化岩层，如以强风化岩为持力层则需扩孔，孔深范围内无流砂或淤泥层，挖孔期间无地下水的情况。机械旋挖孔灌注桩具有避免人工挖孔桩常出现的人身安全事故，施工速度快，持力层的岩性可由挖出的碎块进行鉴别的优点。适用于桩端持力层可至中风化岩层，孔深范围内无孤石，无地下水时可干挖，有地下水时需泥浆护壁，以强风化岩为持力层时可扩孔。钻孔灌注桩俗称“万能桩型”，可适用于任何的地质条件。桩长几乎不受限制，桩端持力层可达微风化软质岩层，需泥浆护壁，以中风化软质岩层为持力层可扩孔，应避免沉渣过厚。可通过注浆方法提高其单桩承载力。钢桩（包括H型钢桩和钢管桩）工程费用昂贵，一般不宜采用。当场地的硬持力层极深，只能采用超长摩擦桩时，若采用混凝土预制桩或灌注桩又因施工工艺难以保证质量，或为了要赶工期，此时可考虑采用钢桩。持力层应为较硬的土层或风化岩层。夯扩桩，当桩端持力层为硬粘土层或密实砂层，而桩身穿越的土层为软土、粘性土、粉土，为了提高桩端承载力可采用夯扩桩。夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制。水泥粉煤灰碎石桩法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、杂填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土层时，可采取减少生石灰用量和增加掺合料含水量的办法提高桩身强度。该法不适用于地下水下的砂类土。同时还有：冲孔灌注桩，振沉机械挖孔桩，沉管灌注桩等类型不再一一介绍。2.3桩筏基础桩筏基础是以上两种基础形式的组合，属特殊的基础形式。其形成有两种原因：一是采用常规的筏板基础时，地基承载力不够，必须由一部分桩基来支承；二是筏板荷载由桩承担而筏板下的地基土又有一定的承载力，不想浪费地基土的承载力而让其分担筏板一部分荷载，以达受力合理，经济性好之目的。2.3.1由于是两种基础形式的结合，设计难度高，主要在于地基土和桩分担荷载的比例的确定。2.3.2桩筏基础的桩通常是摩擦型桩而不应是端承型桩，且基本是均匀密布的。现在我就大型基础设计中较多见的基础类型的桩基础桩型选择原则。3结束语：基础设计关键是上部荷载准确性，上部荷载准确性关键是结构选型，即结构计算模型与软件的计算条件（模型）吻合程度。象纯砖混，框架，剪力墙等吻合程度是好的，导荷准确，可直接用于基础设计。我们可以说基础的设计过程最重要的是定位以及选型，选型确定后，再根据相关的要点进行设计一般就不会出现大的纰漏。因此要进行多方位的比较，熟悉各种基础类型的特性以及适用性，只有这样才能更好的做好基础的设计过程。参