混合结构房屋基础结构设计探究

混合结构房屋基础结构设计探究

摘要：建筑物的基础承受着房屋的全部荷载，如果基础先于上部结构破坏，检查和加固都十分困难，而且还会严重影响房屋建筑的使用寿命，因此房屋基础就应当具有足够的强度才能充分保证建筑整体的质量。由于房屋基础的重要性，其结构设计也就变得非常的重要，本文就通过对混合结构房屋的基础结构设计进行了简要的探讨与分析。

关键词：混合结构基础结构设计分析

建筑物的地基基础设计应充分考虑到建筑工程所在地的地质条件、建筑类型与功能、荷载的分布情况、已有建筑物的基础情况以及地区抗震强度等综合考虑来选择经济合理的基础形式。常见的基础形式有独立基础、条形基础、筏形基础、桩基础，通过不同的基础使用可以达到不同的设计要求，其中建筑物无地下室、地基较好、荷载校小的可采用单独柱基，无地下室、地基较差、荷载较大时为增强整体性，减少不均匀沉降，可采用十字交叉梁条形基础。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时可采用筏板基础。以下就对混合结构的房屋基础结构设计进行简要的分析。

1 混合结构房屋基础结构设计基本要求

混合结构又称砖混结构，是指房屋的墙柱和基础等竖向承重构件采用砌体结构，而屋盖、楼盖等水平承重构件则采用钢筋混凝土结构（或钢结构、木结构）所组成的房屋承重体系，墙体是混合结构房屋中的主要竖向承重结构，也是围护结构。基于混合结构房屋的特点，其基础结构设计应满足以下条件：作用于地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载和或地基承载力特征值，确保不能因为地基承载力的而不足造成建筑物的整体破坏或影响其正常使用，具有预防建筑物被整体破坏的安全储备；基础沉降应该在地基变形容许值范围以内，能够保证建筑物不因地基变形而影响其正常使用的功能。

2 混合结构房屋基础结构设计分析

混合结构房屋的地基基础在设计时如果一些特殊的部位设计不当，很容易引起相应墙体裂缝的出现，因此地基基础设计是建筑结构设计的主要内容之一，在对混合结构房屋的基础结构设计时一定要采取正确的方式。

2.1 地基承载力计算

地基承载力指的是地基对基础及上部结构载荷的承受能力，其大小取决于地基、基础及上部结构两个方面。建筑地基基础设计规范（GB50007—2002）规定地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算并结合工程实践经验等方法综合确定。对一级建筑物或缺乏成熟经验的特殊性土、有特殊要求的工程应采用理论计算法结合有关原位测试方法确定，并宜用载荷试验验证；对需要变形计算的二级建筑物可采用理论计算法结合有关原位测试方法确定；对不需要进

行变形试算的二级建筑物可采用工程经验并结合有关原位测试方法确定；对三级建筑物可采用查表法或邻近建筑物的经验确定。

2.2 按承载力特征值确定基底尺寸

混合结构房屋基础底面尺寸的确定必须满足地基承载力的要求。对于轴心受压基础，其作用在基底形心的荷载只有竖向荷载，没有力矩荷载存在的情况，因此在轴心荷载作用下，要求基底压力小于或等于修正后的地基承载力特征值。对于偏心受压基础，作用在基底形心处的荷载不仅有竖向荷载而且有力矩存在的情况，因此偏心受压基础底面积的确定通常是根据中心受压基础底面积的公式并适当增大底面积（考虑力矩作用）进行试估，再验算承载力，直到满足为止。

2.3 基础结构设计

在确定了混合结构房屋的基底尺寸后，就要进行基础的结构设计，在设计时要充分考虑到建筑物所在地的实际情况和地基情况，对于建筑物所在地基不均匀且地基较软或墙下条基宽度比较宽时宜采用柔性基础，还应考虑到节点处基础底面积被重复使用的不利因素并适当的加宽基础；当基础上留洞或首层开洞口宽度大于洞底到基底的高度时，要充分考虑到洞口范围内地基的承载力，洞口下的基础应局部降低；对于建筑地段较好，基础埋深大于3米时，应设计地下室，地下室内墙可采用砖墙，外墙宜用混凝土墙，每隔35米左右设一后浇带，并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注，但不应设局部地下室，且也下室应有相同的埋深；而且新建建筑物的基础不宜深于周围已有基础，如果深于原有基础，其基础间的净距不少于基础之间的高差的1.5到2倍；由于砖混结构对差异沉降很敏感，因此在软土地基上的建筑应采用整体性较强的基础形式来控制建筑的总沉降量。

2.3 验算地基沉降量

在基础结构设计完成后，为保证基础的设计符合规定和要求，就要对地基沉降量进行计算。所谓地基沉降量是地基变形在其表面形成的垂直变形量，在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量。计算地基的最终沉降量最常用的办法就是分层总和法，该方法不考虑地基的侧向变形，只考虑垂直方向的变形，地基的变形方式与室内侧限压缩试验中的情况大体相同。地基的最终沉降量可用室内压缩试验确定的参数进行计算，在计算沉降量时，在地基可能受荷变形的压缩层范围内，根据土的特性、应力状态以及地下水位进行分层，然后根据公式计算各分层的沉降量，最后将各分层的沉降量总和起来就是地基的最终沉降量。只有混合结构房屋的地基最终沉降量满足要求，其基础结构设计才是一个合格的设计。

3 进行基础结构设计时应注意的问题

在混合结构房屋基础结构设计的过程中，由于一些原因总会出现设计上的问题，而主要的问题可分为以下几项：

3.1 布桩计算问题

在桩基础设计中，仅按竖向荷载作用进行布桩，未验算弯矩作用下承台底部边桩的反力，尤其是大跨度结构、框剪结构的剪力墙，剪力墙结构核心筒底部弯矩和剪力对基础承载力的影响很大，不应遗漏。对于水位较高的地下室和短肢剪力墙、大跨度结构等弯矩较大的承台底部桩基尚应验算是否存在向上的抗拔力并根据计算结果进行基础设计时尚应计入底层隔墙及基础梁荷重或者承台及覆土荷重。

3.2 抗拔桩设计方面的问题

在地下水位较高的地下室存在着抗拔受力状态，在设计中往往缺抗拔桩抗裂性验算、抗拔桩静载试验及其配筋做法等要求说明。抗拔桩设计时，桩身配筋量仅按强度要求进行计算，死活裂缝宽度验算，按裂缝宽度控制计算结果的配筋量远远大于按强度要求计算的配筋量。采用预制桩作为抗拔桩时，往往只注意桩身的抗拉强度要求，桩基与承台间连接钢筋的强度要求按桩段的裂缝宽度要求经常被忽略。

3.3 天然浅基础与地下室底板变形协调问题

混合结构房屋的独立基础地下室设计中，在同一个持力层上乾埋置着独立基础与地下室底板，但是在计算中仅按上部结构荷载完全由独立基础进行承担，而地下室底板仅按变通的底板所受荷载情况进行设计。实际上独立基础和整个地下室的底板在上部荷载的作用下，将会共同受力而一块发生沉降变形，按照上述的原则进行设计，其独立基础是安全的，但地下室底板确并不安全，这就有可能因地下室底板承载能力不足而发生开裂。为避免以上问题，就应当将地下室底板与独立基础连为一体按弹性地基有限元受力分析，这时底板可不参与独立基础分担上部荷载，而按底板本身受底板与疏水垫层自重、地下水上浮力等进行设计。

结束语：通过以上的分析可以知道，混合结构房屋的基础结构设计关系着整个房屋的质量与安全，一个合理的结构设计才能为建设出质量合格的混合结构房屋打造良好的基础。在设计过程中还要充分认识到基础设计时可能存在的问题，并设法解决这些问题才能做出一个合格的基础结构设计。

参考文献：

[1] 王成华基础工程学天津大学出版社2002.5

[2] 李寓薛文碧建筑桩基础工程机械工业出版社2002

[3] 肖明和王渊辉张毅地基与基础北京大学出版社2009