地基结构设计处理方法

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摘 要：地基结构的基础设计和处理是建筑工程中的重要内容，它要根据地基上部结构的荷载状况、地基不同地质土层的承载力等进行考虑和设计，由于地基工程地质水文条件的不同以及建筑体型及功能的不同，需要综合考虑各种建设情况，从而进行科学合理的基础设计和处理。

关键词：地基；结构；设计；处理

在科技进步和发展的态势下，建筑基础的分析和设计是整体结构布局的重要环节，要运用经济合理的地基结构设计方法，考虑施工、安全、技术等因素，进行地基结构设计和处理。

1 地基基础设计概述

房屋建筑的地基基础设计要考虑建筑的地质水文条件，要根据建筑的不同体型和荷载状况，进行基础的设计。

对于砌体结构主要选用刚性条形基础，当基础宽度较大时，超过了2.5m时则可以选用柔性基础――钢筋混凝土扩展基础。对于多层的内框架建筑结构而言，要考虑地基土层的状态，对于地基土层较差的实际状况要选用柱下钢筋混凝土条形基础和钢筋混凝土柱；对于地基土层较好、荷载较轻、无地下室的结构中，则可以选用单独柱基，同时要考虑抗震烈度因素，设立柱基拉梁；对于地基土层较差、而荷载也较大的无地下室框架结构中，要注重建筑结构的整体性，避免结构的不均匀沉降，为了达到这个设计目标，可以选用十字交叉梁条形基础；另外，对于上述基础不能满足地基强度和沉降变形要求的，则可以选用平板式筏板基础和梁板式筏形基础，其中平板式筏形基础便于施工，具有良好的受力特点和施工优势，应用较为普遍。梁板式筏形基础是一个双向板体系，由于它在地基开槽过程中会对地基土造成一定程度的扰动，因而会使地基的承载力下降。不论上述哪种地基基础结构设计，都要对基础底板和地下室外墙之间的连接节点进行良好的处理，以确保建筑的整体性。

2 桩端进入持力层的最小深度分析

通常选用较为坚硬的岩层作为桩端持力层，它在不同的土质之中可以进入不同的深度，即：进入粘性土层和粉土层的桩端进入深度要大于2d；进入砂土层和强风化软质的岩层时，桩端进入深度要大于1.5d；进入碎石土层和强风化硬质岩层要大于1d，并且进入深度要大于0.5m。

对于需要嵌入中、微风化岩层的情况下，桩端进入岩层的深度要大于0.5m，对于需要嵌入灰岩或未风化的硬质岩层，桩端的进入深度可以浅一些，但是不能过浅，不能低于0.2m。

对于液化土层，由于桩端要深入其中以达到稳定的作用，因而，桩端的进入深度需要加以具体的计算，同时，还要根据不同的土层状况进行确定，其中：对于碎石土层、粗中砂和坚厚的密度土层，桩端进入的深度要不能小于0.5m；对于其他性质的岩层，桩端进入的深度要大于1.5m。

对于季节性冻土或膨胀土层，桩端进入的深度需要在抗拔稳定性的前提下，进行分析和验算，通常而言，桩端进入土层的深度不能低于4d，深入的直径要为1.5m。

2.1 桩型的选择

桩型的选择需要考虑建筑体型、种类以及荷载状况等因素，并且还要对建筑土层地质状态、施工条件、环境因素等进行综合的考察和勘探，从而在此前提下，进行桩型的确定：

2.1.1 预制桩。选择预制桩的条件是在持力层不大的强风化层、风化积土层、砂层和碎石土层等，桩身进入的土层需要是高、中压缩性的粘性土，对于坚硬的土层并不适用，其施工的主要方法为锤击法和静压法。

2.1.2 沉管灌注桩。选择沉管灌注桩的条件是持力层较大的高、中压缩性粘性土层，不适用于高灵敏度的软土地基，由于这种桩型的施工状态不太稳定，因而要谨慎采用。

2.1.3 人工挖孔桩。采用人工挖孔桩的方式，主要是在地下水水位较深的状态或者持力层较浅且没有流动性淤泥土层的状况，在人工挖孔桩的施工过程中，如果在成孔施工过程中，出现意外的流砂、涌水、涌泥时则不宜选用。

2.1.4 钢桩。这种桩型的成本较为昂贵，在坚硬土层或风化岩层的持力层极深的状态下，考虑选用超长摩擦桩时，可以在混凝土预制桩难以满足质量要求的前提下，选用钢桩。但是，这种桩型通常不在施工中选用。

2.1.5 夯扩桩。当持力层为坚硬的粘土层或密实的砂层，同时桩身需要穿越软土、粉土土层时，可以选用夯扩桩，用以提升桩端的承载力，然而，还要考虑到夯扩桩是“挤土桩”，需要关注施工过程中的“挤土”负面效应，因而，可以选取类似于预制桩和沉管灌注桩的方法。

2.2 后浇带的设计与处理

后浇带是在建筑施工过程中对混凝土的自收缩状态采取的措施，然而，它无法解决因温差变化而产生的结构应力集中，也不能完全替代建筑施工过程中的伸缩缝。

在地基结构的超长地下室设计中，要设计后浇带以应对混凝土自收缩的问题，然而，为了应对温度变化的环境问题，还需要配合应用补偿收缩混凝土措施，并选用适当的位置，添加膨胀加强带，这些设计和处理措施可以有效地增加伸缩缝的最大间距，同时，膨胀加强带还可以弥补后浇带的不足，可以实现混凝土的连续浇筑，实现地基结构设计的无缝施工和设计。另外，要注意和强调的是，膨胀加强带要设计在结构温度应力集中的部位，通过严格的技术控制和准确的微膨胀剂配合比例，确保结构的稳定。

为了考虑后浇带封闭后因沉降而导致的结构内应力，要通过以下方法，对其进行控制：（1）对于高层建筑而言，要选用桩基或补偿基础方式，使高层建筑的基础与地基结构的接触面增大，减少底面的压力。对于裙房结构而言，可以选用埋深较浅的独立柱基或条形基础，减少裙房基础与地基之间的接触面积，增大底面接触压力，以减少结构中的沉降差异。（2）要对高层建筑的地下室高度进行调整，这样可以缓解高层建筑的沉降量，减少地基承载力。（3）高层建筑地基基础的首选方案是天然地基基础方案，并以筏形基础和板式基础最多，通过对上部结构、基础和地基三者之间的刚度控制，可以调整结构的内力和变形状态，具体举措为：在筏板基础下部设计变形刚度垫层；筏基下采用局部复合地基；筏板下部设计变刚度桩筏基础，这样，可以减少上部结构的次应力，整体提高结构的耐久性。

3 地基结构设计

3.1 进行柱网布设

要通过PKPM结构计算方法，对上部结构进行计算，以桩基础为建筑物的基础，在考虑柱底轴力差异较大的前提下，可以选用F500和F400桩径的桩柱，并以PKPM计算得出的柱底轴力为设计值。

3.2 承台设计

在建筑结构设计之中，还要对承台进行设计，承台有不同的类别，如：独立承台，梁式承台，筏板承台，箱形承台等，这些承台的类别不同，因而其选用的材料强度等级也不同，在不同的几何形状和尺寸的区别之下，要对不同承台的承载力进行计算，并满足以下具体要求：（1）承台的宽度要限定为>500mm，承台的边缘位置与桩中心的位置要相隔适宜的距离，一般来说，承台的中心与边缘的距离不得小于桩的直径，对于边缘挑出的设计要求为>150mm，然而对于墙下条形承台的边缘挑出部位要求为75mm，独立承台的厚度设计要求为>500mm，埋深设计要求为>600mm。

4 结束语

综上所述，地基结构的设计与处理是重要的建筑内容，它的设计要求及处理与建筑整体结构的稳定性直接相联，通过对地基基础设计，选用适宜的结构选型，在考虑地质水文条件、上部荷载状况等因素下，力求各桩的受荷均匀，并尽量减少地基的不均匀沉降和混凝土的初期收缩。

参考文献

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