淺談建筑結構地基與基礎的關系

呂向東，盧翔輝

濟源市太行建設（集團）有限公司，河南 濟源454650

淺談建筑結構地基與基礎的關系

呂向東，盧翔輝

濟源市太行建設（集團）有限公司，河南 濟源454650

隨著我國經濟的快速發展，高層建筑如雨后春筍般大量涌現。由于高層建筑的受力復雜，對基礎的強度、剛度和穩定性的要求更加嚴格。因此，上部結構和基礎、地基的共同工作問題，成為高層建筑分析中人們所關注的問題。本文對建筑基礎分類及構造，基礎埋深及地基和基礎的關系作了詳細闡述。

地基；基礎；構造；關系

1 基本概念

1）基礎是建筑物地面以下的承重構件，它承受建筑物上部結構傳下來的全部荷載，并把這些荷載與基礎自身荷載一起傳給地基。基礎是建筑物的組成部分；

2）地基是基礎下面承受荷載的土層，承受著基礎傳來的全部荷載。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：當地基有足夠承載力，不需要經過人工加固，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，對土層進行人工加固和改良，這種經過人工處理的土層，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）化學加固法。

3 基礎的埋置深度

1）影響基礎埋深的因素：建筑物上部荷載的大小、地基土質的好壞、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系等。

2）類別

深基礎——埋置深度大于4m；

淺基礎——埋置深度小于0.5m～4m之間；

不埋基礎——直接做在地表面上的基礎。

為了防止凍融時土內所含的水的體積發生變化會對基礎造成不良影響，基礎底面應埋在冰凍線（結冰的土層厚度處）以下200mm。

3）基礎埋深：基礎埋深是指室外地坪到基礎底面的距離

4 基礎的分類及構造

4.1 基礎類型

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

2）按基礎受力特點：基礎分為剛性基礎和柔性基礎；

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

4.2 基礎的形式與選擇

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。用剛性材料制作的基礎，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，上部結構通過基礎將其荷載傳給地基時，只有將基礎底面積不斷放腳加大面積，才能適應地基受力的要求。

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控制。如果基礎底面寬度超過控制范圍，致使剛性角擴大。這時，基礎會因受拉而破壞。剛性基礎底寬度的增大要受到剛性角的限制。

4.3 剛性基礎構造

1）毛石基礎。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，底面寬度＜700mm。階梯形基礎，每階高度≥400mm， 每階放寬≤200mm；

（3）適用于地下水位較高或凍結深度較深的多層民用建筑。

2）磚基礎

（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）適用于地基土質好，地下水位較低的低層建筑（5層以內）。

4.4 非剛性基礎（柔性基礎）

當建筑物的荷載較大時，基礎底面加寬，如仍采用砼材料，勢必導致基礎深度要加大。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。

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

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

4.5 按基礎的構造型式分類

基礎構造型式的確定隨建筑物上部結構形式、荷載大小及地基土質情況而定。

在一般情況下，上部結構形式直接影響基礎的型式，但當上部荷載增大，且地基承載能力有變化時，基礎型式也隨之變化。

常見基礎有以下幾種：

1）條形基礎

當建筑物上部結構采用磚墻或石墻承重時，基礎沿墻身設置，多做成長條形，這種基礎稱條形基礎或帶形基礎，所以條形基礎往往是磚石墻的基礎形式。條形基礎分墻下條形基礎和柱下條形基礎。

2）獨立基礎

當建筑物上部結構采用框架結構或單層排架及門架結構承重時，其基礎常采用方形或矩形的單獨基礎，這種基礎稱獨立基礎或柱式基礎。

獨立基礎是柱下基礎的基本形式。當柱采用預制構件時，則基礎做成杯口形，然后將柱子插入。并嵌固在杯口內，故稱杯形基礎。

3）井格式基礎

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

4）筏形基礎

當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或井格式基礎不能適應地基變形的需要時，常將墻或柱下基礎連成一片，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稱為筏式基礎。筏式基礎有平板式和梁板式之分。

不埋板式基礎是在天然地表上，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。在結構上，基礎如同一只盤子反扣在地面上承受上部荷載。這種基礎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

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

箱形基礎整體空間剛度較大，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。當基礎的中空部分較大時，可用作地下室。

5 結論

綜上所述，地基基礎是工業與民用建筑結構設計的重要組成部分，建筑設計的成敗，取決于基礎設計方案選擇是否妥當，以及基礎設計能否適應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上部建筑物傳來的荷載。其變形又必須在允許的范圍之內。建筑物的建造使地基中原有應力狀態。

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

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

TU753

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1674-6708（2010）24-0059-02