浅谈基础设计

浅谈基础设计

摘要：房屋在我们的日常生活中有着十分重要的地位，而在房屋建筑的整个工程中，地基则占据着首要地位，地基基础的设计关系着房屋最基本的使用质量。现代设计中，地基基础的设计存在着各种各样的问题。本人常年从事结构设计工作，就这些问题，结合实际案例，得出一些设计心得，希望会对以后的工作有所帮助。

关键词：地基基础设计心得

随着现代高层建筑的不断增加以及多层建筑的逐渐减少，房屋的工程量越来越大。因此，房屋的地基基础工程的重要性越来越大，所涉及的各种因素也越来越多。在设计中，基础的设计应该综合考虑到其所承受的上部结构的类型、地基地质、地下水位、地基承载力及可能沉降情况等因素，以及地震作用下可能造成滑坡等灾害。另外，还应该综合考虑施工条件、相邻已有建筑对其有可能产生的影响，还应注意了解临近地下构筑物及各类地下设施情况。

建筑物荷载作用下基底下方产生的变形不可忽略的地层部分即地基，基础则是将建筑物荷载传递给地基的下部结构。地基承受建筑物荷载，必须防止强度破坏和失稳，能够严格控制基础的沉降在其变形允许值内。满足了上述要求，我们在进行基础设计时应尽量采用相对埋深不大，只须普通的施工程序就可建造起来的基础类型，即称天然地基上的浅基础，如果地基不能满足上述条件，则应进行地基加固处理，在处理后的地基上建造的基础，称人土地基上的浅基础。当上述地基基础形式均不能满足要求时，则应考虑借助特殊的施工手段相对埋深大的基础形式，即深基础(常用桩基)，以求把荷载更多地传到深部的坚实土层中去。

地基基础的设计内容主要为荷载计算（选计算单元、确定其宽度）确定基础埋置深度、确定地基承载力特征值、确定基础的宽度和剖面尺寸和软卧下卧层强度验算。

大型基础设计中较多见的基础类型是桩基础，当天然地基或人工地基的地基承载力或变形不能满足设计要求，或经过经济比较采用浅基础反而不经济时，可采用桩基础。下面就介绍一个设计为桩基础的工程实例：

本工程的总建筑面积5880平方米。是地上7层无地下室的框架结构，底层

层高4.5m，以上各层层高均为3.1m。本工程±0.000标高相当于罗零标高5.240米，场地内地层自上而下依次为：素填土、淤泥、粉质粘土、含泥中粗砂、沙质粘土、中砂、残积粘性土、散体强风化花岗岩、强风化花岗岩层以及中风化花岗岩。

经过PKPM结构计算软件对本楼上部结构进行的计算，取轴力最大的情况得出柱底最小轴力为1930KN，最大柱底轴力为5832KN。由于浅层土不足以承受此荷载，所以选用桩基础作为建筑物的基础。由于柱底轴力差异较大，从经济性和节约成本的考虑,所以选用2种桩径，分别是F500和F400。

在设计工程中还应该注意的是PKPM所算出的柱底轴力为设计值,不能直接用于计算需要把算出的值除以1.25来转化为特征值来计算。《地基处理》中有规定，经处理后的地基，基础宽度的地基承载力修正系数应取零；基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。因此，我们的专业人员在地基的设计中，当高层建筑侧面附有裙房且为整体基础时（不论是否有沉降缝分开），可将裙房基础底面以上的总荷载，折合成土重，再以此土重换算成若干深度之土，并以此深度进行深度修正。当高层建筑四面的裙房形式不同，或仅一、二面为裙房，其他两面为天然地面时，可按加权平均方法进行深度修正。不能仅仅使用规范的相关规定就单纯地计算承载力，现在的一些工程之所以会出现质量问题，就是考虑在内的因素过少，不能够密切结合实际情况，对基础的设计不能够很好的把握，这样就带来了很多问题。

桩基的设计步骤为：确定单桩竖向承载力设计值，确定桩的数量、间距和布置方式，设计承台，本工程中的单桩极限承载力根据静载试验确定F500为4100KN, F400为3100KN，初步估算桩数时，先不要考虑群桩效应。确定桩的数量时,建议根据各底层柱的轴力确定选用何种直径的桩和确定桩的数量,在设计之时，有可能会对偏心受压考虑不全面，因此设计好的桩基基础中桩的数量不足，也会造成基础不稳定的情况的发生。当为偏心受压，一般桩的根数应相应的增加10％～20％。桩的设计应当遵循群桩横截面的重心应与荷载合力的作用点重合和接近或者是使其重心处于合力作用点变化范围之内，并应尽量接近最不利的合力作用点的原则。

承台的设计中，独立承台、柱下或墙下条形承台（梁式承台），以及筏板承

台和箱形承台，承台设计包括选择承台的材料及其强度等级，几何形状及其尺寸，进行承台结构承载力计算，并应使其构造满足一定的要求。对于承台有其一定的构造要求：承台最小宽度不应小于500mm，承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，边缘挑出部分不应小于150mm，墙下条形承台边缘挑出部分可降低至75mm。条形和柱下独立承台的最小厚度为500mm，其最小埋深为600mm。承台需要控制内力，Nk、Fk、F。结合承台自重和承台上土自重标准值 Gk，最后，在结果都计算出来之后还应该对承台进行验算：承台受弯计算，承台受冲切承载力验算，承台斜截面受剪承载力计算，柱下局部受压承载力计算，桩局部受压承载力计算。桩的设计中还牵涉到钢筋的设计，而在加入钢筋的设计之时，我们的设计人员就需要结合标准图集，尽可能地做到既不浪费，又能够在强度承载力等方面全都满足要求。承载力是由钢筋与混凝土共同结合才能够支撑的，合理优化地利用这两种基本的材料与地基的制作中，才能够获得理想的效果。

根据笔者多年来的工作经验，得出了一些工作心得。基础的设计最为关键就是上部荷载的准确性，再者就是根据何在情况进行结构选型，即结构计算模型与软件的计算条件（模型）吻合程度。结构用任何软件（通过鉴定）进行上部结构计算都可，在于不同的工作人员的工作习惯。在现实情况中，单纯地依靠软件是不太可行的，而单一的软件也是不能有十分准确性的。我们要做的是：用两种或两种以上的软件进行上部结构计算，对计算所得结果进行详细分析，再与手算综合确定上部荷载。在平时的设计工作中，我们还要注意设计交流，积累知识，切忌拿来主义。只有这样，才能够做出好的合格的设计，定能成为优秀结构师。

结束语：尽管当前的地基基础设计过程中依然存在许多问题，但是，随着专业人员越来越丰富的工作经验以及设计技术的越来越快地发展，相信这些问题必定能能够得到很好地解决。

参考文献：

[1]《建筑地基基础设计规范》GBJ-7-89

[2]《建筑地基基础勘察设计规范》DBJ13-17-91

[3]《建筑桩基技术规范》 JGJ94-94

[4] 王如华.祝家华.张星.《工业厂房地基基础与桩基础土建施工技术探讨》，2010.02.08

[5]曹永.泵送混凝土施工方法及质量通病防治[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2009. (04).