淺談建筑結(jié)構(gòu)地基與基礎(chǔ)的關(guān)系

呂向東，盧翔輝

濟源市太行建設(shè)（集團(tuán)）有限公司，河南 濟源454650

淺談建筑結(jié)構(gòu)地基與基礎(chǔ)的關(guān)系

呂向東，盧翔輝

濟源市太行建設(shè)（集團(tuán)）有限公司，河南 濟源454650

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般大量涌現(xiàn)。由于高層建筑的受力復(fù)雜，對基礎(chǔ)的強度、剛度和穩(wěn)定性的要求更加嚴(yán)格。因此，上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)、地基的共同工作問題，成為高層建筑分析中人們所關(guān)注的問題。本文對建筑基礎(chǔ)分類及構(gòu)造，基礎(chǔ)埋深及地基和基礎(chǔ)的關(guān)系作了詳細(xì)闡述。

地基；基礎(chǔ)；構(gòu)造；關(guān)系

1 基本概念

1）基礎(chǔ)是建筑物地面以下的承重構(gòu)件，它承受建筑物上部結(jié)構(gòu)傳下來的全部荷載，并把這些荷載與基礎(chǔ)自身荷載一起傳給地基?；A(chǔ)是建筑物的組成部分；

2）地基是基礎(chǔ)下面承受荷載的土層，承受著基礎(chǔ)傳來的全部荷載。地基不屬于房屋組成部分；

3）地耐力。地基每平方米所能夠承受的最大壓力，稱為地基允許承載力。

地基基礎(chǔ)的投資一般占整個建筑物總投資的10%～20%。

2 天然地基和人工地基

1）天然地基：當(dāng)?shù)鼗凶銐虺休d力，不需要經(jīng)過人工加固，可直接在其上建造房屋，稱為天然地基；

2）人工地基。土層的承載力較差，或雖然土層較好，但上部荷載較大時，為了使地基具有足夠的承載力，對土層進(jìn)行人工加固和改良，這種經(jīng)過人工處理的土層，稱為人工地基。

人工加固地基通常采用方法。（1）壓實法；

（2）換土法；

（3）水泥攪拌和劑密法；

（4）化學(xué)加固法。

3 基礎(chǔ)的埋置深度

1）影響基礎(chǔ)埋深的因素：建筑物上部荷載的大小、地基土質(zhì)的好壞、地下水位的高低、土的冰凍的深度以及新舊建筑物的相鄰交接關(guān)系等。

2）類別

深基礎(chǔ)——埋置深度大于4m；

淺基礎(chǔ)——埋置深度小于0.5m～4m之間；

不埋基礎(chǔ)——直接做在地表面上的基礎(chǔ)。

為了防止凍融時土內(nèi)所含的水的體積發(fā)生變化會對基礎(chǔ)造成不良影響，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋在冰凍線（結(jié)冰的土層厚度處）以下200mm。

3）基礎(chǔ)埋深：基礎(chǔ)埋深是指室外地坪到基礎(chǔ)底面的距離

4 基礎(chǔ)的分類及構(gòu)造

4.1 基礎(chǔ)類型

1）按基礎(chǔ)的構(gòu)造形式：可以分為條形基礎(chǔ)、獨立柱基礎(chǔ)、聯(lián)合基礎(chǔ)（井格式基礎(chǔ)、片筏式基礎(chǔ)、板式基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)）、樁基礎(chǔ)；

2）按基礎(chǔ)受力特點：基礎(chǔ)分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)；

3）按基礎(chǔ)所使用的材料：基礎(chǔ)包括磚基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)、三合土基礎(chǔ)、毛石混凝土基礎(chǔ)、鋼筋混凝土基礎(chǔ)等。

4.2 基礎(chǔ)的形式與選擇

1）剛性材料是指抗壓強度高，而抗拉抗剪強度低的材料。如磚、石、素混凝土等；

2）剛性基礎(chǔ)。用剛性材料制作的基礎(chǔ)，底面寬度擴大受剛性角的限制。

從受力和傳力角度考慮，由于土壤單位面積的承載能力小，上部結(jié)構(gòu)通過基礎(chǔ)將其荷載傳給地基時，只有將基礎(chǔ)底面積不斷放腳加大面積，才能適應(yīng)地基受力的要求。

由于剛性材料抗壓能力強，抗拉能力弱。因此，壓力分布角只能在材料的抗壓范圍內(nèi)控制。如果基礎(chǔ)底面寬度超過控制范圍，致使剛性角擴大。這時，基礎(chǔ)會因受拉而破壞。剛性基礎(chǔ)底寬度的增大要受到剛性角的限制。

4.3 剛性基礎(chǔ)構(gòu)造

1）毛石基礎(chǔ)。抗壓、凍、抗水、抗腐蝕性能好

（1）組成：石材＋砂漿；

（2）剖面形式：矩形基礎(chǔ)，底面寬度＜700mm。階梯形基礎(chǔ)，每階高度≥400mm， 每階放寬≤200mm；

（3）適用于地下水位較高或凍結(jié)深度較深的多層民用建筑。

2）磚基礎(chǔ)

（1）組成：粘土磚＋砂漿；

（2）剖面形式：臺階形；

（3）砌筑方式：等高式；間隔式；

（4）特點： 因磚易受潮，抗凍性差，在磚基下面放置墊層，墊層地材料可用3：7灰土、碎磚三合土或砂等；

（5）適用于地基土質(zhì)好，地下水位較低的低層建筑（5層以內(nèi)）。

4.4 非剛性基礎(chǔ)（柔性基礎(chǔ)）

當(dāng)建筑物的荷載較大時，基礎(chǔ)底面加寬，如仍采用砼材料，勢必導(dǎo)致基礎(chǔ)深度要加大。這樣，既增加了挖土工作量，而且還使材料用量增加，對工期和造價都十分不利。

如果在砼基礎(chǔ)的底部配以鋼筋，利用鋼筋來承受拉力，使基礎(chǔ)底部能夠承受較大彎矩，這時基礎(chǔ)寬度的加大不受剛性角的限制，故稱鋼筋砼基礎(chǔ)為柔性基礎(chǔ)。

為了保證鋼筋砼基礎(chǔ)施工時，鋼筋不致陷入泥土中，常須在基礎(chǔ)與地基之間設(shè)置砼墊層。

4.5 按基礎(chǔ)的構(gòu)造型式分類

基礎(chǔ)構(gòu)造型式的確定隨建筑物上部結(jié)構(gòu)形式、荷載大小及地基土質(zhì)情況而定。

在一般情況下，上部結(jié)構(gòu)形式直接影響基礎(chǔ)的型式，但當(dāng)上部荷載增大，且地基承載能力有變化時，基礎(chǔ)型式也隨之變化。

常見基礎(chǔ)有以下幾種：

1）條形基礎(chǔ)

當(dāng)建筑物上部結(jié)構(gòu)采用磚墻或石墻承重時，基礎(chǔ)沿墻身設(shè)置，多做成長條形，這種基礎(chǔ)稱條形基礎(chǔ)或帶形基礎(chǔ)，所以條形基礎(chǔ)往往是磚石墻的基礎(chǔ)形式。條形基礎(chǔ)分墻下條形基礎(chǔ)和柱下條形基礎(chǔ)。

2）獨立基礎(chǔ)

當(dāng)建筑物上部結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)或單層排架及門架結(jié)構(gòu)承重時，其基礎(chǔ)常采用方形或矩形的單獨基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)稱獨立基礎(chǔ)或柱式基礎(chǔ)。

獨立基礎(chǔ)是柱下基礎(chǔ)的基本形式。當(dāng)柱采用預(yù)制構(gòu)件時，則基礎(chǔ)做成杯口形，然后將柱子插入。并嵌固在杯口內(nèi)，故稱杯形基礎(chǔ)。

3）井格式基礎(chǔ)

當(dāng)框架結(jié)構(gòu)處在地基條件較差的情況時，為了提高建筑物的整體性，避免各柱子之間產(chǎn)生不均勻沉降，常將柱下基礎(chǔ)沿縱、橫方向連接起來，做成十字交叉的井格基礎(chǔ)，故又稱十字帶形基礎(chǔ)。

4）筏形基礎(chǔ)

當(dāng)建筑物上部荷載較大，所在地的地基承載能力比較弱，采用簡單的條形基礎(chǔ)或井格式基礎(chǔ)不能適應(yīng)地基變形的需要時，常將墻或柱下基礎(chǔ)連成一片，使整個建筑物的荷載承受在一塊整板上，這種滿堂的板式基礎(chǔ)稱為筏式基礎(chǔ)。筏式基礎(chǔ)有平板式和梁板式之分。

不埋板式基礎(chǔ)是在天然地表上，將場地平整并用壓路機將地表土碾壓密實后，在較好的持力層上，澆灌鋼筋砼平板。這一平板便是建筑物的基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)上，基礎(chǔ)如同一只盤子反扣在地面上承受上部荷載。這種基礎(chǔ)大大減少了土方工作量，且較適宜于較弱地基的情況，特別適宜于5～6層整體剛度較好的居住建筑中。

5）箱形基礎(chǔ)

箱形基礎(chǔ)是由鋼筋砼的底板、頂板和若干縱橫墻組成的，形成空心箱體整體結(jié)構(gòu)，共同承受上部結(jié)構(gòu)荷載。

箱形基礎(chǔ)整體空間剛度較大，對抵抗地基的不均勻沉降有利，一般適用于高層建筑或在軟弱地基上建造的重型建筑物。當(dāng)基礎(chǔ)的中空部分較大時，可用作地下室。

5 結(jié)論

綜上所述，地基基礎(chǔ)是工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，建筑設(shè)計的成敗，取決于基礎(chǔ)設(shè)計方案選擇是否妥當(dāng)，以及基礎(chǔ)設(shè)計能否適應(yīng)建筑場地地基上的實際情況。建筑物下的地基土必須有足夠的承擔(dān)上部建筑物傳來的荷載。其變形又必須在允許的范圍之內(nèi)。建筑物的建造使地基中原有應(yīng)力狀態(tài)。

[1]李玉杯，熊峰.高層建筑上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基土共同作 用的地震時程分析[J].四川建筑科學(xué)研究，2005(2).

[2]李金光，周艷國，朱方敏.剛性基礎(chǔ)與地基共同作用的有 限元分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2001(7).

TU753

A

1674-6708（2010）24-0059-02