淺基礎形式的應用淺析

王金生

摘要：任何一個建筑物打好地基基礎至關重要，本文作者結合工作經驗，對建筑結構設計中的基礎設計進行了論述，引發思考。

關鍵詞：建筑物 ?基礎設計 ?承載力

0 引言

任何一個建筑物打好地基基礎至關重要，設計是主線，施工是內容，統籌規劃與配合，才會事半功倍，保證建設質量與效果。因此基礎設計和施工對民用房建筑本身至關重要，只有選擇合理的基礎形式及計算方法才能夠保證建筑結構安全并且降低工程造價。本文作者結合多年來的工作經驗，對建筑結構設計中的基礎設計進行了研究，具有重要的參考意義。

1 基礎設計時應考慮的問題

1.1 基礎的埋深，需要遵守。①建筑物的用途和荷載大小及性質：對于建筑物來說，其使用功能在一定程度上決定著基礎埋深，例如，設置地下室活設備層的建筑物、半埋式結構物等。位于圖紙地基上的高層建筑，由于豎向荷載大，又要承受風力和地震力等水平荷載，在這種情況下，隨著建筑高度的增加需要適當增大基礎的埋深，進而在一定程度上確保建筑物的穩定性要求。對于建筑來說，如果位于巖石地基上，這是需要借助基礎側面土來承擔水平荷載，同時確保埋深滿足抗滑性要求。②工程地質和水文地質條件：在選擇基礎埋深的過程中，需要對地下水的埋深條件、動態等因素進行綜合考慮。與潛水面的基礎相比，如果建筑物底面較低，在這種情況下，一方面需要考慮基坑排水、坑壁維護以及保護基土不受擾動，另一方面需要考慮可能出現的化學腐蝕作用，地下室防滲，上浮力引起的基礎底板的內力變化等其他施工與設計問題。③相鄰建筑物的埋深：在靠近原有建筑物基礎修建新的基礎時，與原有基礎的底面相比，新修建的基礎埋深要低些，否則因新舊基礎之間存在一定的凈距，其值需要根據原有的基礎荷載和地基土質進行確定，通常情況下，不宜小于相鄰基礎底面高差的1-2倍，如果上述要求不能滿足時，需要采取相應的措施，進而在一定程度上確保臨近建筑物的安全。④地基凍脹和融陷的影響：與基底以上的荷載重相比，如果季節性凍土的凍脹力比較大，在這種情況下，有可能抬高基礎，進一步導致土層解凍發生融陷，使得建筑物出現下沉。在一定程度上導致建筑物發生開裂損壞，所以，需要在凍深以下設計基底。

1.2 承載力驗算。確定了建筑物的基礎類型和埋深以后，需要對已知的基礎底面尺寸，進行地基礎持力層承載力驗算，進一步確定承載力的大小。在地基受力層范圍內，如果存在承載力小于持力層的土層，這種土層通常情況下被稱為軟弱下臥層，在這種情況下，需要對軟弱下臥層的承載力進行計算。

1.3 驗算基礎沉降：在建造房屋的過程中，如果選擇軟弱地基，對于強度、變形兩個因素，其中，變形條件更為重要。受荷載和其他因素的影響和制約，地基會發生不同程度的變形，如果地基變形過大，會使得建筑物結構安全受到危害，或者直接影響建筑物的正常使用。在這種情況下，需要對地基的變形，尤其是不均勻沉降等進行控制，進而在一定程度上防止建筑物發生開裂與損壞，確保其正常使用。

2 不同的基礎形式的對比

2.1 獨立基礎。屬于剛性基礎，對上部結構的剛度依賴性大、強，上部結構應提供足夠的剛度以保證剛性基礎性能的實現，一般用于單層及多層建筑的基礎，在砌體承重結構中常有應用。鋼筋混凝土擴展基礎在工程中應用普遍，由于其受理簡單明確、方便施工，同時經濟效益顯著。因此，在工程設計中是首選的基礎形式。

2.2 近年來獨基加防水板基礎在工程中得到了廣泛應用，拓展了鋼筋混凝土擴展基礎廣闊的應用空間。工程實踐表明：獨基加防水板基礎具有傳力明確，構造簡單，經濟適用等優點。獨立基礎加防水板可以單獨計算。

在獨立基礎加防水板基礎中，防水板是一種隨荷載情況變化而變換支撐情況的復雜板類結構，當qw≤qs+qa時，防水板及其上部重量直接傳給地基土，獨立基礎對其不起支撐作用;當qw>qs+qa時，防水板在水浮力的作用下，將凈水浮力傳給獨立基礎，并加大了獨立基礎的彎矩數值。

■

圖1 ?獨基加防水板基礎的受力特點

2.3 條形基礎。柱下條基，根據上部結構類型、柱荷載傳遞方式和地基條件，柱下條基可以采用單相布置或雙向布置，設計成條形基礎的目的，在于將承受的集中柱荷載較均勻地分部到擴展的基底面積上，減少基底壓力，并通過形成整體剛度調整可能產生的不均勻沉降。條形基礎的設計計算，目前無統一計算方法。①《地基規范》劃分了安連續梁計算內力（倒梁法）的適用條件。符合條件時，對于一般柱距及中等壓縮性的地基都可以考慮地基反力為直線分布。計算簡圖如圖：②彈性地基梁方法，這類方法是考慮了基礎與地基的相互作用而無需事先假定地基反力的分部，工程中廣泛采用的是文克爾法。由于地基土性的復雜多變，不能很好地反應地基的實際情況，一般偏于安全。③考慮上部結構剛度的計算方法 復合實際工作狀況，因而可以得到較為滿意的結果。計算復雜，只能在計算機上進行。

2.4 筏型基礎。筏型基礎是把所有的獨立基礎或條形基礎連成一片的板或梁板，因而減小了地基上單位面積的壓力;有地下室時，由于地下室挖出的土方量遠比筏型基礎本身重，固可減少上部結構傳來的附加應力，從而起到了減少地基沉降的作用，也有利于保證地基的穩定性。

3 實例分析

本文針對同一建筑物（水泵房）采用不同的基礎選型，舉例說明如何選用合適的基礎形式及操作，達到安全使用、經濟合理等要求。

本工程為埋置于底下的水泵房，上部為單層框架結構，采用獨立基礎+條基+防水板由于地基土承載力較低，條基及獨立基礎面積較大，不如整體采用筏板基礎對結構合理。在柱的下方由于筏板不滿足沖切要求，需要加厚，采用加柱墩的結構模型。下面對柱墩與變厚筏板對比：“柱墩”一般設置范圍較小，主要用來解決筏板在柱根部的抗沖切問題，它的設置對筏板的其他受力性能不產生明顯的影響;而變厚度筏板的設置則會對筏板的受力性能產生明顯的影響，不應再按：“柱墩“計算。

■

圖3 ?水泵房PKPM立體模型

模型建好后，設置好參數，進行有限元計算。在此強調，有限元法采用何種計算模型及網格劃分對于計算的精度和準確度有很大關系，應斟酌選擇。

對于運算的結果不能直接采用，要憑借工程經驗進行判斷后，方能運用，進行施工圖設計。

4 小結

建筑地基基礎方案的選型，必須充分掌握設計的主要依據，特別是巖土工程勘察資料，一定要真實可靠。對于同一建筑而言，不同的基礎形式會有不同的工程造價。設計人員因地制宜的選擇基礎形式，提高基礎設計的可靠性，有效地控制工程造價。

參考文獻：

[1]GB50010—2010，混凝土結構設計規范[S].

[2]GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[3]陳妍哲.土力學與地基基礎[M].北京：清華大學出版社，2007.

[4]劉長江.對高層建筑基礎埋置深度及嵌固端選取問題的探討[D].重慶交通大學，2008（12）.endprint

摘要：任何一個建筑物打好地基基礎至關重要，本文作者結合工作經驗，對建筑結構設計中的基礎設計進行了論述，引發思考。

關鍵詞：建筑物 ?基礎設計 ?承載力

0 引言

任何一個建筑物打好地基基礎至關重要，設計是主線，施工是內容，統籌規劃與配合，才會事半功倍，保證建設質量與效果。因此基礎設計和施工對民用房建筑本身至關重要，只有選擇合理的基礎形式及計算方法才能夠保證建筑結構安全并且降低工程造價。本文作者結合多年來的工作經驗，對建筑結構設計中的基礎設計進行了研究，具有重要的參考意義。

1 基礎設計時應考慮的問題

1.1 基礎的埋深，需要遵守。①建筑物的用途和荷載大小及性質：對于建筑物來說，其使用功能在一定程度上決定著基礎埋深，例如，設置地下室活設備層的建筑物、半埋式結構物等。位于圖紙地基上的高層建筑，由于豎向荷載大，又要承受風力和地震力等水平荷載，在這種情況下，隨著建筑高度的增加需要適當增大基礎的埋深，進而在一定程度上確保建筑物的穩定性要求。對于建筑來說，如果位于巖石地基上，這是需要借助基礎側面土來承擔水平荷載，同時確保埋深滿足抗滑性要求。②工程地質和水文地質條件：在選擇基礎埋深的過程中，需要對地下水的埋深條件、動態等因素進行綜合考慮。與潛水面的基礎相比，如果建筑物底面較低，在這種情況下，一方面需要考慮基坑排水、坑壁維護以及保護基土不受擾動，另一方面需要考慮可能出現的化學腐蝕作用，地下室防滲，上浮力引起的基礎底板的內力變化等其他施工與設計問題。③相鄰建筑物的埋深：在靠近原有建筑物基礎修建新的基礎時，與原有基礎的底面相比，新修建的基礎埋深要低些，否則因新舊基礎之間存在一定的凈距，其值需要根據原有的基礎荷載和地基土質進行確定，通常情況下，不宜小于相鄰基礎底面高差的1-2倍，如果上述要求不能滿足時，需要采取相應的措施，進而在一定程度上確保臨近建筑物的安全。④地基凍脹和融陷的影響：與基底以上的荷載重相比，如果季節性凍土的凍脹力比較大，在這種情況下，有可能抬高基礎，進一步導致土層解凍發生融陷，使得建筑物出現下沉。在一定程度上導致建筑物發生開裂損壞，所以，需要在凍深以下設計基底。

1.2 承載力驗算。確定了建筑物的基礎類型和埋深以后，需要對已知的基礎底面尺寸，進行地基礎持力層承載力驗算，進一步確定承載力的大小。在地基受力層范圍內，如果存在承載力小于持力層的土層，這種土層通常情況下被稱為軟弱下臥層，在這種情況下，需要對軟弱下臥層的承載力進行計算。

1.3 驗算基礎沉降：在建造房屋的過程中，如果選擇軟弱地基，對于強度、變形兩個因素，其中，變形條件更為重要。受荷載和其他因素的影響和制約，地基會發生不同程度的變形，如果地基變形過大，會使得建筑物結構安全受到危害，或者直接影響建筑物的正常使用。在這種情況下，需要對地基的變形，尤其是不均勻沉降等進行控制，進而在一定程度上防止建筑物發生開裂與損壞，確保其正常使用。

2 不同的基礎形式的對比

2.1 獨立基礎。屬于剛性基礎，對上部結構的剛度依賴性大、強，上部結構應提供足夠的剛度以保證剛性基礎性能的實現，一般用于單層及多層建筑的基礎，在砌體承重結構中常有應用。鋼筋混凝土擴展基礎在工程中應用普遍，由于其受理簡單明確、方便施工，同時經濟效益顯著。因此，在工程設計中是首選的基礎形式。

2.2 近年來獨基加防水板基礎在工程中得到了廣泛應用，拓展了鋼筋混凝土擴展基礎廣闊的應用空間。工程實踐表明：獨基加防水板基礎具有傳力明確，構造簡單，經濟適用等優點。獨立基礎加防水板可以單獨計算。

在獨立基礎加防水板基礎中，防水板是一種隨荷載情況變化而變換支撐情況的復雜板類結構，當qw≤qs+qa時，防水板及其上部重量直接傳給地基土，獨立基礎對其不起支撐作用;當qw>qs+qa時，防水板在水浮力的作用下，將凈水浮力傳給獨立基礎，并加大了獨立基礎的彎矩數值。

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圖1 ?獨基加防水板基礎的受力特點

2.3 條形基礎。柱下條基，根據上部結構類型、柱荷載傳遞方式和地基條件，柱下條基可以采用單相布置或雙向布置，設計成條形基礎的目的，在于將承受的集中柱荷載較均勻地分部到擴展的基底面積上，減少基底壓力，并通過形成整體剛度調整可能產生的不均勻沉降。條形基礎的設計計算，目前無統一計算方法。①《地基規范》劃分了安連續梁計算內力（倒梁法）的適用條件。符合條件時，對于一般柱距及中等壓縮性的地基都可以考慮地基反力為直線分布。計算簡圖如圖：②彈性地基梁方法，這類方法是考慮了基礎與地基的相互作用而無需事先假定地基反力的分部，工程中廣泛采用的是文克爾法。由于地基土性的復雜多變，不能很好地反應地基的實際情況，一般偏于安全。③考慮上部結構剛度的計算方法 復合實際工作狀況，因而可以得到較為滿意的結果。計算復雜，只能在計算機上進行。

2.4 筏型基礎。筏型基礎是把所有的獨立基礎或條形基礎連成一片的板或梁板，因而減小了地基上單位面積的壓力;有地下室時，由于地下室挖出的土方量遠比筏型基礎本身重，固可減少上部結構傳來的附加應力，從而起到了減少地基沉降的作用，也有利于保證地基的穩定性。

3 實例分析

本文針對同一建筑物（水泵房）采用不同的基礎選型，舉例說明如何選用合適的基礎形式及操作，達到安全使用、經濟合理等要求。

本工程為埋置于底下的水泵房，上部為單層框架結構，采用獨立基礎+條基+防水板由于地基土承載力較低，條基及獨立基礎面積較大，不如整體采用筏板基礎對結構合理。在柱的下方由于筏板不滿足沖切要求，需要加厚，采用加柱墩的結構模型。下面對柱墩與變厚筏板對比：“柱墩”一般設置范圍較小，主要用來解決筏板在柱根部的抗沖切問題，它的設置對筏板的其他受力性能不產生明顯的影響;而變厚度筏板的設置則會對筏板的受力性能產生明顯的影響，不應再按：“柱墩“計算。

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圖3 ?水泵房PKPM立體模型

模型建好后，設置好參數，進行有限元計算。在此強調，有限元法采用何種計算模型及網格劃分對于計算的精度和準確度有很大關系，應斟酌選擇。

對于運算的結果不能直接采用，要憑借工程經驗進行判斷后，方能運用，進行施工圖設計。

4 小結

建筑地基基礎方案的選型，必須充分掌握設計的主要依據，特別是巖土工程勘察資料，一定要真實可靠。對于同一建筑而言，不同的基礎形式會有不同的工程造價。設計人員因地制宜的選擇基礎形式，提高基礎設計的可靠性，有效地控制工程造價。

參考文獻：

[1]GB50010—2010，混凝土結構設計規范[S].

[2]GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[3]陳妍哲.土力學與地基基礎[M].北京：清華大學出版社，2007.

[4]劉長江.對高層建筑基礎埋置深度及嵌固端選取問題的探討[D].重慶交通大學，2008（12）.endprint

摘要：任何一個建筑物打好地基基礎至關重要，本文作者結合工作經驗，對建筑結構設計中的基礎設計進行了論述，引發思考。

關鍵詞：建筑物 ?基礎設計 ?承載力

0 引言

任何一個建筑物打好地基基礎至關重要，設計是主線，施工是內容，統籌規劃與配合，才會事半功倍，保證建設質量與效果。因此基礎設計和施工對民用房建筑本身至關重要，只有選擇合理的基礎形式及計算方法才能夠保證建筑結構安全并且降低工程造價。本文作者結合多年來的工作經驗，對建筑結構設計中的基礎設計進行了研究，具有重要的參考意義。

1 基礎設計時應考慮的問題

1.1 基礎的埋深，需要遵守。①建筑物的用途和荷載大小及性質：對于建筑物來說，其使用功能在一定程度上決定著基礎埋深，例如，設置地下室活設備層的建筑物、半埋式結構物等。位于圖紙地基上的高層建筑，由于豎向荷載大，又要承受風力和地震力等水平荷載，在這種情況下，隨著建筑高度的增加需要適當增大基礎的埋深，進而在一定程度上確保建筑物的穩定性要求。對于建筑來說，如果位于巖石地基上，這是需要借助基礎側面土來承擔水平荷載，同時確保埋深滿足抗滑性要求。②工程地質和水文地質條件：在選擇基礎埋深的過程中，需要對地下水的埋深條件、動態等因素進行綜合考慮。與潛水面的基礎相比，如果建筑物底面較低，在這種情況下，一方面需要考慮基坑排水、坑壁維護以及保護基土不受擾動，另一方面需要考慮可能出現的化學腐蝕作用，地下室防滲，上浮力引起的基礎底板的內力變化等其他施工與設計問題。③相鄰建筑物的埋深：在靠近原有建筑物基礎修建新的基礎時，與原有基礎的底面相比，新修建的基礎埋深要低些，否則因新舊基礎之間存在一定的凈距，其值需要根據原有的基礎荷載和地基土質進行確定，通常情況下，不宜小于相鄰基礎底面高差的1-2倍，如果上述要求不能滿足時，需要采取相應的措施，進而在一定程度上確保臨近建筑物的安全。④地基凍脹和融陷的影響：與基底以上的荷載重相比，如果季節性凍土的凍脹力比較大，在這種情況下，有可能抬高基礎，進一步導致土層解凍發生融陷，使得建筑物出現下沉。在一定程度上導致建筑物發生開裂損壞，所以，需要在凍深以下設計基底。

1.2 承載力驗算。確定了建筑物的基礎類型和埋深以后，需要對已知的基礎底面尺寸，進行地基礎持力層承載力驗算，進一步確定承載力的大小。在地基受力層范圍內，如果存在承載力小于持力層的土層，這種土層通常情況下被稱為軟弱下臥層，在這種情況下，需要對軟弱下臥層的承載力進行計算。

1.3 驗算基礎沉降：在建造房屋的過程中，如果選擇軟弱地基，對于強度、變形兩個因素，其中，變形條件更為重要。受荷載和其他因素的影響和制約，地基會發生不同程度的變形，如果地基變形過大，會使得建筑物結構安全受到危害，或者直接影響建筑物的正常使用。在這種情況下，需要對地基的變形，尤其是不均勻沉降等進行控制，進而在一定程度上防止建筑物發生開裂與損壞，確保其正常使用。

2 不同的基礎形式的對比

2.1 獨立基礎。屬于剛性基礎，對上部結構的剛度依賴性大、強，上部結構應提供足夠的剛度以保證剛性基礎性能的實現，一般用于單層及多層建筑的基礎，在砌體承重結構中常有應用。鋼筋混凝土擴展基礎在工程中應用普遍，由于其受理簡單明確、方便施工，同時經濟效益顯著。因此，在工程設計中是首選的基礎形式。

2.2 近年來獨基加防水板基礎在工程中得到了廣泛應用，拓展了鋼筋混凝土擴展基礎廣闊的應用空間。工程實踐表明：獨基加防水板基礎具有傳力明確，構造簡單，經濟適用等優點。獨立基礎加防水板可以單獨計算。

在獨立基礎加防水板基礎中，防水板是一種隨荷載情況變化而變換支撐情況的復雜板類結構，當qw≤qs+qa時，防水板及其上部重量直接傳給地基土，獨立基礎對其不起支撐作用;當qw>qs+qa時，防水板在水浮力的作用下，將凈水浮力傳給獨立基礎，并加大了獨立基礎的彎矩數值。

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圖1 ?獨基加防水板基礎的受力特點

2.3 條形基礎。柱下條基，根據上部結構類型、柱荷載傳遞方式和地基條件，柱下條基可以采用單相布置或雙向布置，設計成條形基礎的目的，在于將承受的集中柱荷載較均勻地分部到擴展的基底面積上，減少基底壓力，并通過形成整體剛度調整可能產生的不均勻沉降。條形基礎的設計計算，目前無統一計算方法。①《地基規范》劃分了安連續梁計算內力（倒梁法）的適用條件。符合條件時，對于一般柱距及中等壓縮性的地基都可以考慮地基反力為直線分布。計算簡圖如圖：②彈性地基梁方法，這類方法是考慮了基礎與地基的相互作用而無需事先假定地基反力的分部，工程中廣泛采用的是文克爾法。由于地基土性的復雜多變，不能很好地反應地基的實際情況，一般偏于安全。③考慮上部結構剛度的計算方法 復合實際工作狀況，因而可以得到較為滿意的結果。計算復雜，只能在計算機上進行。

2.4 筏型基礎。筏型基礎是把所有的獨立基礎或條形基礎連成一片的板或梁板，因而減小了地基上單位面積的壓力;有地下室時，由于地下室挖出的土方量遠比筏型基礎本身重，固可減少上部結構傳來的附加應力，從而起到了減少地基沉降的作用，也有利于保證地基的穩定性。

3 實例分析

本文針對同一建筑物（水泵房）采用不同的基礎選型，舉例說明如何選用合適的基礎形式及操作，達到安全使用、經濟合理等要求。

本工程為埋置于底下的水泵房，上部為單層框架結構，采用獨立基礎+條基+防水板由于地基土承載力較低，條基及獨立基礎面積較大，不如整體采用筏板基礎對結構合理。在柱的下方由于筏板不滿足沖切要求，需要加厚，采用加柱墩的結構模型。下面對柱墩與變厚筏板對比：“柱墩”一般設置范圍較小，主要用來解決筏板在柱根部的抗沖切問題，它的設置對筏板的其他受力性能不產生明顯的影響;而變厚度筏板的設置則會對筏板的受力性能產生明顯的影響，不應再按：“柱墩“計算。

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圖3 ?水泵房PKPM立體模型

模型建好后，設置好參數，進行有限元計算。在此強調，有限元法采用何種計算模型及網格劃分對于計算的精度和準確度有很大關系，應斟酌選擇。

對于運算的結果不能直接采用，要憑借工程經驗進行判斷后，方能運用，進行施工圖設計。

4 小結

建筑地基基礎方案的選型，必須充分掌握設計的主要依據，特別是巖土工程勘察資料，一定要真實可靠。對于同一建筑而言，不同的基礎形式會有不同的工程造價。設計人員因地制宜的選擇基礎形式，提高基礎設計的可靠性，有效地控制工程造價。

參考文獻：

[1]GB50010—2010，混凝土結構設計規范[S].

[2]GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[3]陳妍哲.土力學與地基基礎[M].北京：清華大學出版社，2007.

[4]劉長江.對高層建筑基礎埋置深度及嵌固端選取問題的探討[D].重慶交通大學，2008（12）.endprint