摘要：本文结合工程实例，介绍了剪力墙条形基础在岩石地基中的设计过程及现场验槽遇到的问题，为后续岩石地基上条形基础的设计积累了经验。
关键词：剪力墙条形基础，岩石地基，高层住宅
1引言
根据山水华府高层住宅项目场区的岩土工程地质条件，结合建筑物上部结构特点，考虑经济性及可靠性的要求，需要选择天然地基作为持力层，本工程采用条基加防水底板基础形式，基础持力层选用第4层中风化石灰岩，承载力特征值fak为2000KPa，工程特性为：青灰色，坚硬，致密，岩芯较完整呈柱状、短柱状，柱长7~43厘米.
2岩石地基的特点
2.1岩石地基与土质地基的不同
岩石地基有别于土质地基，主要体现在岩石地基强度很高，作为持力层的岩石地基往往是土质地基的几倍甚至是十几倍，并且基础与岩石地基的相对刚度比基础与土质地基的相对刚度小很多，基本上可以忽略地基的变形，浇筑的过程中混凝土与岩石形成一体，岩石表面一般不光滑，形成粗糙起伏的表面，有利于岩石与混凝土的机械咬合，对混凝土基础形成很强的水平约束作用，可以提高基础的承载强度，这些都是有利于独立基础的设计，与土质地基相比具有有利的特征。
2.2岩石地基上条形基础设计的介绍
由于岩石地基承载力高，山区房屋按照规范设计，多使用条形基础这种基础形式，多高层荷载又较大，设计的条形基础往往很高，如这种情况下的条形基础已不能再看做一般的板类构件，可以认为是一种实体混凝土结构，这种大体积实体结构的独立基础受力分析计算也不合适继续使用基于板类构件的不配置箍筋与弯起钢筋的普通板类受弯剪构件计算公式，其真实受力情况更接近于深受弯构件。如果继续按照一般板类弯剪构件设计，虽然满足了抗剪切的要求，但过大的基础高度造成材料与人力的浪费，增加施工的难度，既不经济，又不合理。
3两种不同方法计算独立基础的高度与分析
3.1按照建筑地基基础设计规范设计岩石地基上条形基础
按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），基础设计计算要满足抗剪切验算、抗冲切验算，局部承压验算，钢筋依据抗弯承载力配置，由于岩石地区承载力较高，冲切破坏椎体落入在了基础底面之外，不需要进行抗冲切验算，往往也就不用考虑冲切破坏的影响，规范规定，对基础底面短边尺寸小于或等于墙宽加两倍基础有效高度的墙下条形基础，应验算柱与基础交接处的基础受剪切承载力，岩石地基上设计的墙形基础，高度较大，符合里面的前提条件，要遵守这一强制条文，抗剪承载力验算就对基础设计中的高度控制起到了决定作用，规范《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第8.2.9条验算抗剪承载力， ，其中 =（800/h0）1/4，对公式进行简化计算得到满足基础的最小高度，计算结果可以知道按照抗剪验算公式设计岩石地基上的条形基础高度非常大，接近甚至高于基础的宽度。
3.2采用深受弯构件设计岩石地基上条形基础的分析与计算
钢筋混凝土条形基础设计，我国和欧美国家从设计原理上来讲采用的都是极限状态设计方法，包括正常使用极限状态与承载能力极限状态两种，在概率方法上，我国采用的是基于可靠度的设计方法，在已有的研究中，条形基础的受力情况呈现单向受力分布，破坏面呈现单向分布明显。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基础剪切计算主要受纵筋配筋率大小、验算截面位置、混凝土强度与截面有效高度等因素控制，规范目前的研究多把基础作为一个板类构件对待，而岩石地基上独立基础的三维尺寸相差不大，构成一个实体模型，岩石地基上独立基础的实际受力状态与一般受弯构件不同，由于基础边长较小，弯矩较小，剪力相对较大，弯矩较小，与无腹筋简支梁的剪弯受力状态并不吻合，而真实破坏机理与受力状态与矩形深受弯短梁直接剪切的受力状态接近，易按照深受弯件计算。《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）附录G.0.4条，在均布荷载作用下，为了加大安全储备，忽略水平分布筋与侧向约束的有利影响，由于L0小于2h，所以取L0=2h，由深受弯构件公式G.o.4-1化简得到V≤1.4ftbho，由公式化简得到最小高度公式如下： 。
重新计算上述基础高度，得到如下表
基础J1、J2、J3的高度计算结果
地基承载力特征值fa（KPa） 3000 4000 5000
条形基础边长b（mm） 3300 3300 3300
基础高度h0（mm） 1200 1500 1800
4比较：通过采用无腹筋深受弯构件计算公式计算表明，独立基础的高度被大幅度减小，优化设计可以节省材料和工程量40%～50%以上。如能应用于山区地基基础的设计中去，会产生较大的经济效益，并节省大量的人力。对其深入研究具有很高的科研与工程实用价值。
5.现场验槽心得
并且通过现场验槽，设计岩石地基基础设计应注意以下规定：
1. 置于完整、较完整、较破碎岩体上的建筑物可仅进行地基承载力计算；2. 地基基础设计等级为甲、乙级的建筑物,同一建筑物的地基存在坚硬程度不同,两种或多种岩体变形模量差异达2倍及2倍以上,应进行地基变形验算；3. 地基主要受力层深度内存在软弱下卧岩层时,应考虑软弱下卧岩层的影响进行地基稳定性验算；4.土岩地基主要矛盾是基岩与土层压缩性相差悬殊,如微风化及中等风化岩层的弹模可达MPa,而土层压缩模量仅在1-10MPa之间,二者相差3-4数量级.
5.山区地基基岩面起伏较大. 6.在山区古老湖泊、池塘以及冲沟、河溪中常分布有淤泥、泥炭或软粘土,形成山区局部软土地基,分布厚度不大,一般2-3m. 7.当基岩面起伏较大,且都使用岩石地基时,同一建筑物可以使用多种基础形式；8. 当基础附近有临空面时,应验算向临空面倾覆和滑移稳定性.存在不稳定的临空面时,应将基础埋深加大至下伏稳定基岩；亦可在基础底部设置锚杆,锚杆应进入下伏稳定岩体,并满足抗倾覆和抗滑移要求.同一基础的地基可以放阶处理,但应满足抗倾覆和抗滑移要求；9. 对于节理、裂隙发育及破碎程度较高的不稳定岩体,可采用注浆加固和清爆填塞等措施.
6.总结：
高层建筑逐渐发展成为城市建设的主要内容，因为它可以缓解城市用地问题，同时还缓解城市人口问题，成为了城市建筑物的极优之选。但是，由于由于高层建筑自身的垂直高度大，层数多，重量较大，所以承受的荷载力所导致的倾斜力矩也会成倍的呈增长的势头，在这种情况下，就需要基础具有较强的承载力，从而实现对沉降和倾斜的有效控制，使建筑具有更好的安全性和稳定性。地基基础是建筑物首先考虑和建造的部位，是一个建筑的根本和立足点。同时，由于地基深埋于土地之中，地质情况复杂，变化较多，加上地下水的影响，使得基础设计的不确定性加大，增加了地基基础设计的难度。根据有关资料统计，一般地基基础及地下室的造价占整个土建造价的5%～6%之间，对埋置较深，地质情况复杂，需要特殊处理的地基基础，其造价更可达10%以上。所以，设计过程中通过对不同基础方案的比较，择优而用，降低造价可以产生较好的经济效益。
论文作者:杨静,范忠沛
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/12/1
标签：基础论文; 地基论文; 岩石论文; 条形论文; 高度论文; 构件论文; 承载力论文; 《基层建设》2016年19期论文;