基础结构形式

基础结构形式
一、基础的分类
基础分为浅基础和深基础两种类型。

浅基础一般指基础埋深3-5m，或者基础埋深小于基础宽度的基础,且只需排水，挖槽等普通施工即可建造的基础。

其基础竖向尺寸与其平面尺寸相当，侧面摩擦力对基础承载力的影响可忽略不计。

浅基础根据结构形式可分为扩展基础、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。

深基础是埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层，而不像浅基础那样，是通过基础底面把所承受的荷载扩散分布于地基的浅层。

因此，当建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采用地基处理措施时，就要考虑采用深基础方案了。

深基础有桩基础、墩基础、地下连续墙、沉井和沉箱等几种类型。

二、浅基础类型
1、按基础刚度分类
（1）刚性基础
刚性基础是由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。

（2）扩展基础
图1 无筋扩展基础(刚性基础)
当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础。

柱下扩展基础和墙下扩展基础一般做成锥形和台阶形。

对于墙下扩展基础，当地基不均匀时，还要考虑墙体纵向弯曲的影响。

这种情况下，为了增加基础的整体性和加强基础纵向抗弯能力，墙下扩展基础可采用有肋的基础形式。

2、按构造分类
浅基础按构造类型可分为四种：
（1）独立基础：在建筑中，柱的基础一般都是独立基础。

（2）条形基础：墙的基础通常连续设置成长条形，称为条形基础。

（3）筏板基础和箱形基础：当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独墙下条形基础和柱下独立基础统称为扩展基础。

扩展基础的左右是把墙或柱下的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力的要求，扩展基础包括无筋扩展基础和钢筋混凝土扩展基础。

3、各浅基础形式介绍
（1）墙下条形基础
1）刚性条形基础：是墙基础中常见的形式，通常用砖或毛石砌筑。

为保证基础的耐久性，砖的强度等级不能太低，在严寒地区宜用毛石；毛石需用未风化的硬质岩石。

砌筑的砂浆，当土质潮湿或有地下水时要用水泥砂浆。

刚性基础台阶宽高比及基础砌体材料最低强度等级的要求，有规范规定。

2）墙下钢筋混凝土条形基础：当基础宽度较大，若再用刚性基础，则其用料多、自重大，有时还需要增加基础埋深，此时可采用柔性钢筋混凝土条形基础，使宽基浅埋。

如果地基不均匀，为增强基础的整体性和抗弯能力，可采用有肋梁的钢筋混凝土条形基础，肋梁内配纵向钢筋和箍筋，以承受由不均匀沉降引起的弯曲应力。

图2 柱下和墙下独立基础
（2）柱下独立基础
柱基础中最常用和最经济的形式，也可分为刚性基础和钢筋混凝土基础两大类。

刚性基础可用砖、毛石或素混凝土，基础台阶高宽比（刚性角）要满足规范规；一般钢筋混凝土柱下宜用钢筋混凝土基础，以符合柱与基础刚接的要求。

图3 双柱联合基础
（3）联合基础
主要指同列相邻两柱公共的钢筋混凝土基础，即双柱联合基础。

在为相邻两柱分别配置独立基础时，常因其中一柱靠近建筑界限，或因两柱间距较小，而出现基地面积不足或者荷载偏心过大等的情况，此时可考虑采用联合基础。

联合基础也可用于调整相邻两柱的沉降差或防止两者之间的相向倾斜等。

（4）柱下条形基础：
当地基较为软弱、柱荷载或地基压缩性分布不均匀，以至于采用扩展基础可能产生较大的不均匀沉降时，常将同一方向上若干柱子的基础连成一体而形成柱下条形基础。

这种基础抗弯刚度大，因而具有调整不均匀沉降的能力
（5）柱下交叉基础：
如果地基软弱且在两个方向上分布不均，需要基础在两个方向都具有一定的刚度来调整不均匀沉降，则可在柱网下纵横两向分别设置钢筋混凝土条形基础，从而形成柱下交叉条形基础。

图4 柱下条形基础图图5 柱下交叉型基础
（6）筏型基础：
当柱下交叉条形基础底面积占建筑物平面面积的比例较大，或者建筑物在使用上有要求时，可以再建筑物的柱、墙下做成一块满堂的基础，就是筏型基础。

此基础用于多层与高层建筑，分平板式和梁板式。

由于其整体刚度相当大，能将各个柱子的沉降调整得比较均匀。

此外还具有跨越地下浅层小洞穴、增强建筑物的整体抗震性能，作为地下室、油库。

水池等的防渗地板等的功能。

图6 筏形基础
（7）箱型基础：
由钢筋混凝土底板、顶板和纵横墙体组成的整体结构，其抗弯刚度非常大，只能发生大致均匀的下沉，但要严格避免倾斜。

箱形基础是高层建筑广泛采用的基础形式。

但其材料用量较大，且为保证箱基刚度要求设置较多的内墙，墙的开洞率也有限制，故箱基作为地下室时，对使用带来一些不便。

因此要根据使用要求比较确定。

图7 箱型基础
（8）壳体基础
烟囱、水塔、贮仓、中小型高炉等各类筒形构筑物基础的平面尺寸较一般独立基础大，为节约材料，为了充分发挥混凝土抗压性能好的优点，可将基础的形式做成壳体。

常见的形式有：正圆锥壳、M型组合壳和内球外锥壳。

其优点是材料省、造价低。

但是施工工期长、工作量大且技术要求高。

图8 壳体基础
三、深基础
位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础，如桩基、地下连续墙、墩基和沉井等。

1、桩基的介绍
桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。

若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。

建筑桩基通常为低承台桩基础。

高层建筑中，桩基础应用广泛。

2、桩的分类
桩可根据桩身材料、施工方法、成桩过程中挤土效应、承载性状及使用功能等进行分类。

（1)按桩身材料分类
按桩身材料不同，可将桩划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合材料桩。

（2)按施工方法分类
按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类。

（3)按成桩过程中挤土效应分类
随着桩的设置方法（打入或钻孔成桩等）的不同，桩周土所受的排挤作用也很不相同。

挤土作用会引起桩周土天然结构、应力状态和性质的变化，从而影响土的性质和桩的承载力。

对桩按设置效应分为三类：挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。

（4)按承载性状分类
轴向荷载作用下的竖直桩，按达到承载力极限状态时的荷载传递主要方式，可分为(a)端承型桩和(b)摩擦型桩两大类。

图1 桩基础示意图
3、地下连续墙基础
用槽壁法施工筑成的地下连续墙体作为土中支撑单元的桥梁基础。

它的形式大致可分为两种：一种是采用分散的板墙，平面上根据墩台外形和荷载状态将它们排列成适当形式，墙顶接筑钢筋混凝土承台；另一种是用板墙围成闭合结构，其平面呈四边形或多边形，墙顶接筑钢筋混凝土盖板。

后者在大型桥基中使用较多，与其他形式的深基相比，它的用材省，施工速度快，而且具有较大的刚度，目前是发展较快的一种新型基础。

连续墙的建造是通过专门的挖掘机泥浆护壁法挖成长条形深槽，再下钢筋笼和灌注水下混凝土，形成单元墙段，它们相互连接而成连续墙，其厚度一般为0.3- 2.0m，随深度而异，最大深度已达100m。

图2 连续墙的施工
4、沉井基础
是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。

是先在地表制作成一个井筒状或矩形的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。

广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础；水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物。

图3 沉井的施工
5、墩基基础
墩基的适用范围：埋深大于3m、直径不小于800mm、且埋深与墩身直径的比小于6或埋深与扩底直径的比小于4的独立刚性基础，可按墩基进行设计。

墩身有效长度不宜超过5m。

墩基础多用于多层建筑，由于基底面积按天然地基的设计方法进行计算，免去了单墩载荷试验。

因此，在工期紧张的条件下较受欢迎。

墩基施工应采用挖（钻）孔桩的方式，扩壁或不扩壁成孔。

考虑到埋深过大时，如采用墩基方法设计则不符合实际，因此规定了长径比界限及有效长度不超过5m的限制，以区别于人工挖孔桩。

当超过限制时，应按挖孔桩设计和检验。

单从承载力方面分析，采用墩基的设计方法偏于安全。

图6 墩基基础。