浅基础

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摘要一般情况下,实际工程的基础都埋置于地面以下,也有一些特殊建筑物的基础在地表之上,如桥梁基础、码头的桩基础等。有些箱形基础的一部分也在地表之上。通常将位于天然地基上、基础埋深不超过5m以及埋置深度虽然超过5m,但小于基础宽度的大尺寸基础(如箱形基础),称为浅基础。 浅基础分类 浅基...

浅基础

一般情况下,实际工程的基础都埋置于地面以下,也有一些特殊建筑物的基础在地表之上,如桥梁基础、码头的桩基础等。有些箱形基础的一部分也在地表之上。通常将位于天然地基上、基础埋深不超过5m以及埋置深度虽然超过5m,但小于基础宽度的大尺寸基础(如箱形基础),称为浅基础。

浅基础分类

浅基础根据结构形式可分为无筋扩展基础、扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏型基础、箱型基础和壳体基础等。根据基础所用材料和受力性能可分为无筋基础(刚性基础)和钢筋混凝土基础(柔性基础)。

1、刚性基础

刚性基础指由砖石、毛石、素混凝土、三合土、灰土等刚性材料建成的墙下条形基础或柱下独立基础。

由于这类基础材料的抗压强度高,而抗拉、抗剪强度都比较低,稍有弯曲变形,则易产生裂缝,且裂缝发展迅速,最终导致基础不能正常工作。为满足地基允许承载力的要求,需要加大基础底面积,但基础底面尺寸不能过大,否则易导致基础裂缝。通常采取构造措施,控制基础的外伸宽度和基础高度的比值,即基础底面尺寸的放大根据材料的刚性角来决定。刚性角是指基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角。基础的刚性角应小于材料刚性角的现值。凡受刚性角限制的为刚性基础。不同材料的刚性角也各不一样,关于材料的刚性角可参考有关资料。

2、扩展基础

别名,柔性基础。很多情况下采用刚性基础不能满足结构受力的要求,可将基础做成钢筋混凝土结构。钢筋混凝土基础,称为扩展基础。常见的有柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。

3、单独基础

单独基础是独立的块状形式,常用断面形式有踏步形、锥形、杯形。适用于多层框架结构或厂房排架柱下基础,其材料通常采用钢筋混凝土、素混凝土等。当柱为预制时,则将基础做成杯口形,然后将柱子插入,并嵌固在杯口内,并称杯形基础。

4、条形基础

条形基础是连续带形,也称带形基础。有墙下条形基础和柱下条形基础。墙下条形基础,一般用于多层混合结构的墙下,低层或小型建筑。常采用砖、混凝土等刚性条形基础。

条形基础结构简单,便于施工,是普通砌体结构通常采用的形式。

柱下条形基础,用于上部结构为框架结构或排架结构,荷载较大或荷载分布不均匀,地基软弱、承载力偏低,并且柱的距离又比较小时。为增加基底面积或增强整体刚度,以减少不均匀沉降,同时为便于施工,常用钢筋混凝土条形基础,将各柱下基础用基础梁相互连接成一体。若纵横两个方向都将柱下基础连接成条形基础,形成井格基础。

井格基础的整体刚度比较大,在高层建筑物和多层厂房中应用广泛。

5、筏片基础

别名,筏板基础。当柱或墙传来的荷载很大而地基土又比较软弱时,采用单独基础或条形基础都满足不了要求时,可将基础做成一片连续的钢筋混凝土板。这种由整片的钢筋混凝土板构成的基础,板直接作用于地基上,称为筏片基础或筏板基础。筏片基础的整体性好,能均匀向下传递荷载,减小地基的不均匀沉降,并可以跨越基础下的局部软弱土。

筏片基础常用于地基软弱的多层砌体结构、框架结构、剪力墙结构的建筑,以及上部结构荷载较大且不均匀或地基承载力低的情况。

6、箱形基础

一些高层建筑、重型建筑以及软弱土地基上的多层建筑,其上部荷载很大、而且对地基不均匀沉降要求严格时,为增加基础刚度,减小不均匀沉降,常将地下室的底板、顶板和墙整体浇筑成为箱子状的基础,称为箱形基础。

箱形基础的刚度较大,且抗震性能好,有较好的地下空间可以利用。

浅基础基本要求

1.具有足够的强度、刚度和稳定性

浅基础是建筑物最下部的构件,因此浅基础需具有足够的强度承担和传递建筑物的上部荷载。为保证建筑物的正常工作,浅基础和上部结构应有足够的刚度。地基承担了建筑物的全部荷载,地基除必须有足够的承载力外,还应具有良好的稳定性,保证建筑物的均匀沉降。

2.具有良好的耐久性

浅基础是建筑物的重要承重构件,又是埋于地下的隐蔽工程,易受潮,且很难观察、维修、加固和更换。所以,在构造形式上必须使其具备足够的强度和与上部结构相适应的耐久性。

3.具有经济合理性

基础工程约占建筑总造价的10%~40%,要使工程总造价降低,首先要降低基础工程的投资。人工地基较天然地基费工费料,所以应尽可能选用天然地基,以降低造价。当地段不允许选择时,尽量采用恰当的基础形式及构造方案,就地就近取材,节省运输费用,以节约工程投资。

浅基础设计原则

根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)将地基基础设计分为3个设计等级,设计时应根据具体情况按表选用。

设计等级 建筑和地基类型
甲级 重要的工业与民用建筑;30层以上的高层建筑;体型复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑物;大面积的多层地下建筑物;对地基变形有特殊要求的建筑物;复杂地质条件下的坡上建筑物;对原有工程影响较大的新建筑物;场地和地基条件复杂的一般建筑物;位于复杂地质条件及软土地区的2层及以上地下室的基坑工程;开挖深度大于15m的基坑工程;周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程
乙级 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物;除甲级、丙级以外的基坑工程
丙级 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下民用建筑及一般工业建筑物,次要的轻型建筑物;非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小于5.0m的基坑工程

根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度,地基基础设计应符合以下基本规定。

(1)所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定。

(2)设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形设计。

(3)表列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列情况之一时,仍应作变形验算。

1)地基承载力特征值小于130kPa,且体型复杂的建筑。

2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时。

3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时。

4)相邻建筑距离近,可能发生倾斜时。

5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,其自重固结未完成时。

(4)对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等,以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物,尚应验算其稳定性。

(5)基坑工程应进行稳定性验算。

(6)建筑物地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算。

浅基础设计内容

天然地基上浅基础的设计,包括下述各项内容:

(1)选择基础的材料、类型,进行基础平面布置;

(2)选择基础的埋置深度;

(3)确定地基承载力特征值;

(4)确定基础的底面尺寸;

(5)必要时进行地基变形与稳定性验算;

(6)进行基础结构设计(按基础布置进行内力分析、截面计算和满足构造要求);

(7)绘制基础施工图,提出施工说明。

基础施工图应清楚表明基础的位置、各部分的平面和剖面尺寸,注明设计地面(或基础底面)的标高。如果基础的中线与建筑物的轴线不一致,应加以标明。如建筑物在地下有暖气沟等设施,也应标清楚。至于所用材料及其强度等级等方面的要求和规定,应在施工说明中提出。

如果地基软弱,为了减轻不均匀沉降的危害,在进行基础设计的同时,尚需从整体上对建筑设计和结构设计采取相应的措施。并对施工提出具体(或特殊)要求。

浅基础设计方法

基础的上方为上部结构的墙、柱,而基础底面以下则为地基土体。基础承受上部结构的作用并对地基表面施加压力,同时地基表面对基础产生反力,两者大小相等,方向相反。基础所承受的上部荷载和地基反力应满足平衡条件。地基土体在基地压力作用下产生附加应力和变形,而基础在上部结构和地基的作用下则产生内力和位移,地基与基础相互影响,相互制约。进一步说,地基和基础两者之间,除了荷载的作用外,还与它们抵抗变形和位移的能力有密切的关系。而且,基础及地基也与上部结构的荷载和刚度有关。即地基、基础和上部结构都是相互影响,相互制约的。它们原来互相连接或接触的部位,在各部分荷载、位移和刚度的综合影响下,一般仍保持连接和接触。墙、柱底端的位移、该处基础的变形和地基表面的沉降相一致,满足变形协调条件。上述概念,可称为地基—基础—上部结构的相互作用。

为了简化,在工程设计中,通常把上述结构、基础和地基三者分离开来,分别对三者进行计算:视上部结构底端为固定支座或固定铰支座,不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移,并按此进行内力分析;而对于基础与地基,则假定地基反力与基底压力呈直线分布,分别计算基础的内力与地基的沉降。这种传统的分析与设计方法,可称为常规设计法。这种设计方法,对于良好均值地基上刚度大的基础和墙柱布置均匀、作用荷载对称且大小相近的上部结构相互作用分析的差别不大,可满足结构设计可靠度的要求,并已经过大量工程实践的检验。一般的浅基础设计就是采用这种简便实用的设计方法。

浅基础的埋置深度

基础埋深不超过5米的是浅基础,若浅层土质不良,需将基础加大埋深,此时需要一些特殊的施工手段和相应的基础形式,如桩基、沉箱、沉井和地下连续墙等,这样的基础称为深基础。"

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