魏明胜
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摘要：地基工程是建筑工程的重要组成部分，近年来，随着我国经济的发展及国民生活水平的提升，人们对建筑的要求亦不断提升，所以必须要加强对地基结构的合理设计，以切实保障建筑的安全性与稳定性。地基工程是一种地下隐蔽工程，也是建筑结构的根本，只有打好基础，才能够支撑起整个建筑。本文主要针对建筑工程中的地基结构设计进行了研究，希望能有助于我国地基结构设计水平的提高。
关键词：建筑工程；地基结构设计；地基
我国将建筑工程的地基结构分为三个等级：30层以上的建筑、大面积多层地下建筑、复杂的高低层连体建筑、复杂地质上的坡上建筑以及对地基变形有特殊要求的建筑等，需要用甲级地基结构；轻型建筑、场地条件简单的建筑、地基条件简单的建筑等需要用丙级地基结构；其他建筑则用乙级地基结构。地基结构设计关系着地基工程质量，进而影响着整个建筑工程的质量。以下笔者就结合实际设计经验，来谈谈建筑工程中的地基结构设计问题，仅供参考。
一、地基结构设计的难点
1、强度及稳定性问题
建筑的地基强度，直接决定了整体建筑质量的好坏。地基强度主要影响的是建筑的稳定性，若地基强度高，则建筑稳定性也强，建筑质量自然就好；反之若地基强度低，则建筑稳定性也差，建筑质量自然也差。有的建筑地基的抗剪强度无法支撑起建筑上部结构的自重或外荷载，所以很容易在局部或整体出现剪切破坏。
2、动荷载引起的问题
在建筑的实际应用过程中，当遇到一些无可避免的因素时，例如当地发生了地震、爆破，所产生的动荷载动力就会导致地基土发生液化、失稳、震陷等问题。尤其是对于饱和无孰性土而言，受动荷载的影响更大。
3、不均匀沉降问题
沉降问题是任何建筑都难以避免的一项问题，同时也是建筑学专家们一直都在研究的一项问题。地基沉降会导致地基产生过大变形，从而影响到建筑的使用及安全。尤其是当发生不均匀沉降时，更可能会引起地基结构开裂。
二、地基结构设计的计算
1、基础埋深计算
地基基础的埋深计算要参考下列条件：①建筑物的实际用途、建筑物有无地下室、建筑物的基础及地下设施、建筑物基础的构造及形式；②地基所承受的荷载大小及性质；③建筑场地的地质条件和水文条件；④周边相邻建筑物的基础埋深度；⑤地基土的冻胀情况和融陷情况对地基的影响。一般情况，除了岩石地基以外，普通地基基础的埋深应≥0.5m。对于高层建筑而言，其基础埋深应能够满足地基的承载力要求、变形要求及稳定性要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若是高层建筑建在岩石地基上，则其基础埋深应能够满足抗滑稳定性要求。抗震设防区的建筑地基，除岩石地基以外，箱形基础埋深和筏形基础埋深均应≥建筑物高度的1/15；桩箱基础埋深和桩筏基础埋深均应≥建筑物高度的1/18。若新建建筑物周边有相邻建筑物，则其基础埋深应≤原有建筑物的基础埋深。
2、地基稳定性计算
建筑工程的地基稳定性计算可在参照GB50007-2011基础设计规范的基础上，运用圆弧滑动面法进行计算。
3、地基承载力计算
建筑工程的地基承载力计算同样也应参照GB50007-2011基础设计规范中的相关规定进行计算。
4、地基变形计算
地基变形特征主要包括地基的沉降量、沉降差以及倾斜和局部倾斜。一般建筑工程的地基变形值应≤地基变形允许值。地基变形允许值和地基最终变形量均应参照GB50007-2011基础设计规范中的相关规定进行计算。
三、具体的地基结构设计
1、桩基础设计
当天然或人工地基无法满足地基结构设计要求时，可以选择采用桩基础。桩基础设计的原则为：①桩平面布置原则：摩擦桩和端承桩不能在同一结构单元中应用；各个桩的桩顶承受荷载要均匀，上部结构荷载的重心要与桩重心重合；群桩在承受水平力方向和弯矩方向上要具有足够的抵抗矩；若筒体采用群桩，则在满足基本要求的前提下桩尽量布置在筒体以内范围或不超过外缘一倍板厚范围内；大直径桩最好一柱一桩；人工缝处可两柱共用同一承台布桩；剪力墙下布桩要考虑两端应力集中的影响，墙中和轴附近布桩要受力均匀，纵横墙交叉处均要布桩；②桩端进入持力层的最小深度：桩端持力层应选择较硬土层或岩层；桩端进入粘性土和粉土持力层的最小深度应≥2d；桩端进入砂土和强风化软质岩持力层的最小深度应≥1.5d；桩端进入碎石土和强风化硬质岩持力层的最小深度应≥1.0d，并应≥0.5m；桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩的深度应≥0.2-0.5m；当存在液化土层时，桩身应穿过其进入下面的稳定土层；当遇到冻土或膨胀土层时，应经过抗拔稳定性计算后确定桩身进入深度；③桩型选择原则：在选择桩型时，要根据建筑物的实际需求来进行选择，例如建筑的上部结构类型、地质情况、施工条件、荷载情况等。
2、无地下室的建筑的地基结构设计
砌体结构的建筑宜选择刚性条形基础，如灰土条形基础、毛石条形基础、四合土条形基础以及混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础等；对于宽度＞2.5m的基础，可以选择钢筋混凝土扩展基础。若框架结构地基较差，可选择十字交叉梁条形基础；若框架结构地基较好时，可以选择独立柱基。若采用的是框架剪力墙结构，可以选用框架柱独立柱基或剪力墙下条基。若采用的是剪力墙结构，可以选用交叉条形基础。若以上基础均无法有效满足建筑工程的地基基础要求，则可以考虑采用筏板基础。
3、有地下室的建筑的地基结构设计
近年来，随着建筑行业的迅速发展，人们对建筑的要求越来越高，所以现在建筑往往都建有地下室。对于有地下室的建筑的地基结构设计而言，其一般会采用筏板基础。若建筑物无防水要求，且荷载均匀，柱网也较均匀，则可以选择采用筏板基础或者钢筋混凝土交叉条形基础，也可以采用独立柱基；若基础较差的话，可采用人工处理地基或者桩基础，以满足其强度和沉降要求；若基础有防水要求，则可以选择箱形基或者筏板基础；框架结构的基础往往不均匀沉降严格、上部防水要求高，所以可采用箱型基础或者筏板基础，具体因柱网的均匀程度而定；还有的建筑的地下室设有钢筋混凝土隔墙，此类建筑可以采用箱形基础。另外，需注意在有地下室的建筑的地基结构设计中，应处理好基础底板与地下室外墙之间的连结节点。
结语：
综上所述，地基结构设计的难点主要在于强度及稳定性问题、动荷载引起的问题以及不均匀沉降问题。在设计时，首先需要合理进行基础埋深计算、地基稳定性计算、地基承载力计算以及地基变形计算，然后再根据建筑的具体类型，合理选择基础结构。
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论文作者:魏明胜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/3
标签：地基论文; 基础论文; 建筑论文; 结构设计论文; 荷载论文; 条形论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;