建筑基础结构耐久性设计探究

建筑基础结构耐久性设计探究

摘要：建筑结构的耐久性是指在设计规定的环境作用和维护、使用条件下，结构构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。本文主要探讨了在建筑基础结构耐久性设计。

关键词：建筑设计；基础结构；耐久性

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

1 国际上对可重复使用基础设计的新思想

英国学者tim chapman，s． anderson， jan windle在其著作“可重复使用基础” ( london 2007) 中有这样的论述: “对于浅基础来说，原有基础一般较容易拆除，对于新基础的施工并不存在太大困难，因此目前对于原有基础再利用的研究主要集中在原有桩基的再利用上，尤其是对于原有桩基较为密集的区域。但出于可持续发展和最大程度的降低工程造价考虑，除深基础外，浅基础的重复使用也将是一种发展趋势。”，“当前情况下，对于绝大多数拟建建筑，采用新的基础都是常规的作法，然而对于空间开发利用价值较高及新旧建筑更替频繁的城市中心区域来说，随着时间发展，新建建筑基础可利用空间将越来越少，随着新基础的不断增加，城市地下空间的利用问题将日益恶化。原有基础的再利用尤其是桩基础的再利用将会逐渐成为一种趋势，主要在于: 充分利用原有基础不仅可以在一定程度上消除原有基础对新建建筑的施工的阻碍，而且对于新建建筑来说也将会节省成本和时间; 对于老城区来说，出于文物保护的要求，尽量减少基础施工也是一种必要的保护措施，随

着人们这种工程理念的提高，原有基础的再利用也将显得愈加重要; 原有基础的再利用也符合可持续发展及最大限度减少浪费、建设绿色建筑的发展趋势。”，“随着城市内新老建筑的不断更替，地下空

间也逐渐被更多的基础而填充，遗留在土体中的原有基础也将逐渐成为城市地下空间可持续发展的障碍。因此，原有基础的再利用理念也同样存在于现在建筑物基础的设计施工中，即在建筑物基础的设计中，不仅要考虑到应满足拟建建筑的需求，同时还要考虑到所设计的基础在若干年后的再利用问题，这也就要求设计者与施工者要对基础的施工做出详细准确的资料，并有效的保存下来，以为该部分基础将来的再利用设计提供可靠的依据。”，“相对于独立的桩基，原有基坑支护结构将会对新建建筑造成更大的施工困难和成本的大幅提高。当前常用的方法是保留原有的支护结构不进行拆除，或者是将其作为拟建建筑临时支护结构的一部分，如果可能的话也可以将其作为拟建建筑永久结构的一部分，或者干脆弃之不用。如果工程进行更深的基坑开挖，需要设置新的支护结构，则新的支护结构也往往是设置在原有支护结构范围内，这将导致地下空间的可利用范围逐渐缩小，对于城市地下空间的利用来说，这也将是再利用设计的重要方面。”。

这些论述的中心含义是: 出于可持续发展的考虑，对于空间开发利用价值较高及新旧建筑更替频繁的城市中心区域来说，既有建筑基础，特别是桩基础，对于今后地下空间开发、文物保护或是新建建筑本身的设计施工，都可能形成人为的地下障碍。在现在的基础

设计中应考虑其可再使用功能。这里不仅有经济和工期的因素，更重要的还有安全性和可持续发展的要求。在近年的基础工程国际会议上均有类似的论文，主要来自英国、日本、巴西等。不仅仅是提高基础设计施工的耐久性问题，还有基础规划设计的理念问题。笔者认为，有必要对我国建筑地基基础的耐久性设计、施工技术加深认识，满足未来发展的要求。针对我国的具体情况，80 年代以前的建筑物，建造期间没有耐久性设计要求，使用的材料要求较低，使用功能也未考虑未来的发展，虽然基础的耐久性在完全土、水环境下能保证建筑物50 年的使用年限，但对于再使用的鉴定、评价方法和再设计方法均有待研究。而对于新建建筑基础，应全面考虑未来可重复使用问题，进行相关技术研究。考虑未来可重复使用基础的重要问题应包括地基基础设计的耐久性使用年限应大于上部结构的耐久性使用年限以及考虑未来地下空间开发需求的地下结构平面、竖向设计等。

2 国内外对钢筋混凝土基础结构耐久性设计要求的比较分析

针对影响钢筋混凝土基础结构耐久性设计的几个因素，对目前国内外基础设计耐久性的要求进行比较分析，确定考虑可持续发展要求的基础结构耐久性设计要求。

2. 1 国内有关规范混凝土在腐蚀性环境下的设计规定对比

《岩土工程勘察规范》对不同环境类型的土、水对混凝土结构的腐蚀性评价做出了规定，《工业建筑防腐蚀设计规范》对地下水、土环境对钢筋混凝土结构的防腐蚀设计提出了要求。除工业生产的

过程及产品环境对结构的腐蚀影响除外，原场地地下水、土腐蚀环境对混凝土结构的设计要求，对民用建筑应具有指导意义。我国大量存在的海相、河相、湖相沉积的土地，包括盐渍土、淤泥、淤泥质土等，以及近年填海、填沟造地形成的建设用地，大多存在地下水、土的腐蚀性，工程设计中应重视防腐设计的要求，提高地基基础的耐久性设计水平。

《工业建筑防腐蚀设计规范》中对地基基础的耐久性设计的有关要求如下:

(1) 钢筋混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度允许值( 见表1)。

(2) 基础钢筋的混凝土保护层最小厚度，不应小于50mm。

表1 裂缝控制等级和最大裂缝宽度允许值

(3) 混凝土桩基础的结构设计应符合下列规定:

①预制钢筋混凝土桩的混凝土强度等级不应低于c40，水灰比不应大于0. 4; 腐蚀性等级为中、弱时，抗渗等级不应低于s8; 腐蚀性等级为强时，抗渗等级不应低于s10; 钢筋的混凝土保护层厚度不应小于45mm。

②预应力混凝土管桩的混凝土强度等级不应低于c60，抗渗等级不应低于s10; 钢筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm; 桩尖宜采用闭口型。

③混凝土灌注桩的混凝土强度等级不应低于c35，水灰比不宜大

于0. 45，抗渗等级不应低于s8;钢筋的混凝土保护层厚度不应小于55mm。

规范同时对已污染或可能污染场地的地基处理方法选择，腐蚀环境中基础的防护措施等也进行了规定。

通过对比分析可知，目前《混凝土结构设计规范》的规定相当于《工业建筑防腐蚀设计规范》中中等腐蚀环境的要求。

3 提高基础耐久性使用的若干研究课题

通过对基础结构混凝土耐久性设计的国内外规范规定的比较，以及国际上对可持续重复使用基础设计的新理念的认识，可以认为地基基础的耐久性设计不仅应满足上部结构设计使用年限的要求，而应有更高的耐久性设计要求。从这个认识出发，笔者提出应进行如下研究课题。

(1) 地基基础受力条件与工作环境对耐久性影响的试验研究;

(2) 基础混凝土保护层、裂缝宽度对耐久性影响的试验研究;

(3) 控制混凝土抗渗等级与混凝土含气量对混凝土耐久性影响的试验研究;

(4) 强腐蚀环境提高混凝土使用耐久性的工程措施研究;

(5) 保证基础混凝土耐久性设计指标的工程检验方法的研究。

4 结语

地基基础的耐久性设计是进入新的世纪对基础结构设计的新要求。按照地基基础工程的特点以及今后建设的需要，研究可重复使用的基础设计、提高地基基础的耐久性要求，是摆在我们面前的新