摘要:随着建筑高度不管增加,建筑地基施工面临更大的难度。本文着重介绍常见的建筑地基结构处理技术,并对不同技术的适用范围及使用优势进行对比分析,希望为地基处理技术的优化选择提供一定参考,使地基达到足够的荷载强度,合理开发地下空间资源,同时延长建筑使用寿命。
关键词:地基处理;地基结构设计
引言
建筑以其雄伟的外观、广阔的事业以及极高的容积率深受城市规划者、建筑设计者、普通居住者的喜爱。这种对高层住宅的需求直接推动了高层建筑行业的发展,对高层建筑工程质量控制提出了更高要求。对于高层建筑来说,地基施工的质量具有重要影响,要求施工过程中必须进行严格的质量控制。这种要求不仅符合建筑全生命周期管理的要求,也符合全社会和政府对公众生命安全保障的要求,这对于维持社会运行秩序具有重要意义。
1建筑地基处理分析
现代建筑普遍具有较大的建筑规模,特别是建筑结构和功能都具有较高的复杂度,因此在施工方面存在较大难度。施工的难度主要表现在,建筑地基需要开挖至较深的深度,容易造成较大的施工压力。建筑地基要充分利用有限的平面空间,尽可能进行深挖,这就必须克服基坑测量和维护、地基渗水处理等问题,这就会导致施工过程中会出现很多困难,造成额外的工程量。建筑的施工工序往往很多,需要较长的工期才能完成,这就要求建筑地基必须具备较好的稳定性。为了确保建筑的稳定性和抗震性,目前主要用于高层建筑施工的建筑结构有三种,分别是框架结构、剪力墙结构以及两者相结合的建筑结构。框架结构的高层建筑通过梁和柱构成了建筑网格,对横、纵两个方向上的受力进行共同承担,能够灵活地完成建筑平面布局。但是框架结构抗震性不足,应当避免使用砌体墙承受重量。剪力墙结构的高层建筑通过墙体而不是框架,完成了纵向重力和横向剪切力的承载。这种结构由于使用了面积较大的墙体,并以此作为承载重量的主要部位,因此具有良好的抗震性能,常用于建造地震多发区域的高层建筑。通过高层建筑的施工实践,技术人员逐渐探索,将两种主流的建筑构造结合起来,从而形成了框架结构与剪力墙结构综合使用的新型建筑结构。这种综合建筑结构同时具备了两种建筑结构的优点,在承载力的分担上更加科学,同时又具备了优良的抗震性。再具体设计和施工过程中,主要通过将横向剪切力以及纵向重力由剪力墙承担,水平承载力由框架结构承担,从而保证了建筑结构的承载性能。目前,两种建筑结构综合运用已经成为建筑设计和施工的共识。
2建筑地基结构设计要点
2.1对计算简图合理使用
在建筑结构设计过程中,要善于合理地应用计算简图。计算简图指用一个简化的图形代替实际结构,反映实际结构的主要性能。建筑结构体系比较复杂,很难凭空想象结构的受力、传力模式,而如果能熟练地使用计算简图,就能在设计之初,对整体结构有相对明确的把控,对下一步设计进行完善的准备,虽然是计算简图,但是各种设计的要素和重点应全部涵盖,要保证从实际出发,真正地适用于该结构,以便于后期更好地进行对比和计算。另外,在计算过程中,要对各种影响计算结果的因素进行分析,对这些影响因素可能产生的影响进行预测和计算,尽可能地准确,保证将影响因素的作用降到最低,发挥出计算简图的作用。
2.2对嵌固端进行合理设计
嵌固端就是预期塑性铰出现的部位,嵌固部位应能限制结构上部构件在水平方向的平动位移和转角位移,并将上部结构的剪力全部传递给下部结构。因此在选择嵌固端时通过对结构刚度和承载力的调整,使塑性铰出现在设计预选的位置。对于把地下室顶板作为结构嵌固端,首先,地下室的顶板标高与室外的实际地面高差,一般情况下不能高于地下1层高度的1/3。其次,地下室顶板采用现浇梁板结构,不能开设大面积孔洞,使楼板刚度满足设计的要求。
要保证整个结构的承载力能够得到顺利的传递,在实际施工过程中,地下室顶板的厚度要在180mm以上,混凝土的等级也要在C30以上,配筋率不小于0.25%才符合结构规范要求。如地下室顶板不能满足成为嵌固端的相关要求时,应将嵌固端移至结构的最底部,即地下室底板。对于不带地下室的结构,地震作用下结构塑性铰一般出现在结构最底部,基础面作为结构嵌固端。
3建筑地基处理技术
建筑地基处理技术优化选择是确保建筑地基工程质量的关键,正式施工前,结合建筑工程设计方案、施工现场勘查结果,选择最佳的地基处理技术,将现阶段建筑工程施工常用的地基处理技术总结如下
3.1注浆加固法
这种方法主要是利用压送设备向待加固地基当中注入具有胶结作用和填充作用的浆液材料,从而达到胶结、固化土颗粒、岩层裂隙以及土层界面的效果,能够在增加地层强度的同时,将地层的渗透性有效降低,从而避免地层托换以及变形情况的出现。而按照浆体的作用形式,具体可以将注浆加固法分为劈裂注浆、压密注浆以及渗透注浆这三种形式。在实际施工中,通常会在土体当中对多种注浆加固法进行使用。此外,按照注浆工艺,还可以将注浆加固法分为套管注浆、单管注浆、埋管注浆以及布袋注浆,其中埋管注浆以及单管注浆在高层建筑的地基处理当中较为常用。在对单管注浆法进行应用时,可以将其与微型钢管混凝土桩结合应用,能够使地基承载力得到进一步地提升,在控制地基变形问题的同时,使地基不均匀地问题得到有效地改善。而埋管注浆主要在桩端存在软弱土层或者是使用人工挖孔桩时较为常用。
3.2换土垫层施工技术
换土垫层施工技术对建筑工程所在区域的地质条件有严格要求,若施工当地地质层较薄,可选用该地基处理基础。换土垫层施工技术原理为,将原本的软弱土地基及不良土层替换为密度高、强度大、抗腐蚀加压缩能力强的矿渣、碎石、灰土等材料,以提高地基综合性能。该技术在使用时需结合建筑工程建设要求及地基基础特点,科学确定各类换填材料的配比,通过机械作业法将换填地基夯实,保证其充分承担来自建筑上部结构的荷载及地震作用。
3.3排水固结法
在房屋建筑工程施工中,软土地质是最常见的地质类型之一,此种类型土壤的水分含量较高,因此排水固结法具有较好的施工效果。使用此种方法,可以有效地将土壤中的水分排出,从而起到固化软土地基的作用,提高软土地基的稳定性,并进一步强化软土地质的承载能力。在房屋建筑工程施工中,使用排水固结法首先需要在地基中建立完善的排水系统,可以在地基内部安装排水管道,地基上部结构会对地基产生压力,在压力的作用下地基中多余的水分被排出,进而达到提高软土地基承载力的目的。一般在房屋建筑工程施工中,将排水固结法和强夯法进行结合使用,对地基的上部进行夯击,从而有效加固地基,同时将土体中的水分排出。施工人员要结合实际情况合理确定夯击深度和频率,强化整体加固效果。
结束语
总之,建筑地基处理及基础结构设计对于提高建筑整体质量来说至关重要,实际工作中需结合施工现场条件及建筑特点合理选择地基处理技术,以此来保证地基强度及荷载能力达标。另外在选择具体的地基处理方式时,应兼顾有关方法的经济性,使得地基处理发挥出最高的综合效益,在施工条件相同时优先选择钻孔灌注桩、灰土挤密或综合性地基处理技术,以帮助降低施工成本、缩短施工周期。
参考文献:
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