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建筑工程中的地基结构设计分析

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：韦炜

[导读] 摘要：地基在建筑工程中的结构设计和施工过程中是最重要的。

        身份证号码：45273119810311xxxx
        摘要：地基在建筑工程中的结构设计和施工过程中是最重要的。建筑地基工程属于地下隐蔽工程，是建筑结构的根本，一旦发生事故就会造成灾难性后果。结结合实践工作经验，分析了建筑地基基础工程存在的问题，对建筑地基基础工程结构设计的计算以及建筑地基基础工程的结构设计进行了探讨分析，旨在提高建筑工程的质量。
        关键词：建筑地基；基础工程；问题；结构设计；计算
        1、引言
        建筑工程地基结构设计等级分为甲级、乙级、丙级三种。甲级用于30层以上的高层建筑、大面积的多层地下建筑物、体型复杂层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物、复杂地质条件下的坡上建筑物、对地基变形有特殊要求的建筑物、对原有工程影响较大的新建建筑物、场地和地基条件复杂的一般建筑物、位于复杂地质条件上地下室的基坑工程、开挖深度大于15m的基坑工程以及周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程等；乙级用于除甲级、丙级以外的基坑工程、工业与民用建筑物；丙级用于次要的轻型建筑物、场地和地基条件简单，荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物以及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。
        2、建筑地基基础工程存在的问题
        我认为建筑地基基础工程问题主要有以下几方面：
        （1）由于动荷载引起的地基基础问题。当遇到不可避免的因素，例如地震或爆破时，这种动载荷动力会引起地基基础土、特别是饱和无黏性土的液化、失稳和震陷等。
        （2）强度及稳定性问题。地基基础的强度问题直接决定了房建的质量好坏，当地基基础的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及外荷载时，地基基础就会产生局部或整体剪切破坏。
        （3）压缩及不均匀沉降问题。建筑不可避免的问题是沉降问题，这一直是专家学者研究的课题之一。当地基基础在上部结构的自重及外荷载作用下产生过大变形时，会影响建筑物的正常使用，特别是超过规范所容许的不均匀沉降时，结构可能会开裂。
        3、建筑地基基础工程结构设计的计算
        3.1 确定基础埋深，基础埋深根据下列相关条件进行确定
        （1）建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造；（2）作用在地基基础上的荷载大小和性质；（3）工程地质和水文地质条件；（4）相邻建筑物的基础埋深；（5）地基基础土冻胀和融陷的影响。除岩石地基基础外，基础埋深不应小于0.5米。高层建筑基础的埋置深度应满足地基基础承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基基础上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基基础外，天然地基基础上箱形和筏形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18。当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础。
        3.2 承载力计算应满足
        《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.2.1条、5.2.2条相关规定。
        3.3 地基基础稳定性计算
        地基基础稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。具体可按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.4.1条、5.4.2条、5.4.3条相关规定进行验算，山区地基基础（包括丘陵地带）的设计，还必须按照第6.1.1条中可能出现的设计条件进行分析认定，避免发生滑坡、泥石流、崩塌等引起房屋倒塌的事故。

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        3.4 地基基础变形计算
        地基基础变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。建筑物地基基础变形值，不应大于地基基础变形允许值。建筑物地基基础变形允许值按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.3.4条中表5.3.4规定采用，建筑物地基基础最终变形量按照第5.3.5条进行计算。
        4、建筑地基基础工程结构设计的研究分析
        4.1 建筑物有地下室的地基基础结构设计
        一般情况下有地下室的建筑物可采用筏板基础；在有地下室，地基基础较好，建筑物无防水要求，柱网、荷载较均匀的情况下，应使用筏板基础、钢筋混凝土交叉条形基础，或是选用独立柱基，抗震设防区加柱基拉梁；当基础地基基础较差，为满足地基基础强度和沉降要求，可采用桩基或人工处理地基基础；当有防水要求时，可选用筏板基础或箱形基础；另外建筑物属于框架结构，有地下室且上部结构对防水要求高，不均匀沉降要求严格，柱网均匀时，可采用箱型基础，柱网不均匀时，就采用筏板基础；如果地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时，采用箱形基础；要注意建筑物地基基础结构施工时无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点。
        4.2 建筑物无地下室的地基基础结构设计
        建筑物属于砌体结构应优先采用刚性条形基础，如毛石条形基础、四合土条形基础、灰土条形基础、混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础等，当基础宽度大于2.5m 时，可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。多层框架结构，无地下室，荷载过大，地基基础较差的情况时，这时需采用十字交叉梁条形基础，以便减少不均匀沉降、增强整体性；框架结构地基基础较好，无地下室，荷载较小时，可选用独立柱基，在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》设柱基拉梁。框剪结构无地下室，地基基础较好，荷载较均匀时，可选用框架柱独立柱基，剪力墙下条基，抗震设防地区，柱基下设拉梁并与剪力墙下条基连结在一起。剪力墙结构不论有无地下室，地基基础较好，这种情况下可以选用交叉条形基础。如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求，又不宜采用桩基或人工地基基础时，可采用筏板基础。
        4.3 桩基础设计
        建筑地基基础工程结构设计过程中，当天然地基基础或人工地基基础的地基基础承载力或变形不能满足设计要求，可采用桩基础。（1）桩平面布置原则。同一结构单元不应同时采用摩擦桩和端承桩；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，群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩；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简体外缘一倍板厚范围之内；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；在纵横墙交叉处都应布桩，横墙较多的多层建筑在横墙两侧的纵墙上布桩，门洞口下面不宜布桩。（2）桩端进入持力层的最小深度。应选择较硬土层或岩层作为桩端持力层。（3）桩型选择原则。桩型的选择应根据建筑物的使用要求，上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定。预制桩（包括混凝土方形桩及预应力混凝土管桩）适宜用于持力层层面起伏不大的强风化层、风化残积土层、砂层和碎石土层，且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性粘性土，穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区、从软塑层突变到特别坚硬层的岩层地区均不适用。其施工方法有锤击法和静压法两种。
        5、结束语
        建筑地基基础工程属于地下隐蔽工程，是建筑结构的根本，一旦发生事故就会造成灾难性后果。建筑地基基础结构设计的过程中，应该根据工程实际情况进行选型，以保证其设计的科学、合理。建筑地基基础工程的质量直接关系到建筑的安全和稳定，在结构设计中必须进行全面细致的设计，以保证建筑的安全性。
        参考文献：
        [1]丁瑜婷.探索地基结构设计及处理方法[J].江西建材，2012（10）.
        [2]余宏.浅谈高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术[J]. 科技风，2011（8）.