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摘要：基础用于将上部结构荷载传递给地基，其形式对工程造价和结构安全有非常重要的影响，因此本文对影响基础选型的因素与合理选用进行了分析。
关键词：建筑基础；选型；影响因素
基础承受建筑上部结构的全部荷载，是确保上部结构稳固的根本。尤其在高层建筑中，基础造价和工期约达到工程总造价与工期的1/3左右，因而基础选型在满足建筑使用要求和经济性能方面发挥着重要的作用[1]。然而基础选型影响因素多，既有建筑自身荷载、基础埋深等因素，也有场地地质、水文等方面的因素，还有邻近建筑类型、施工条件等因素[2]。有鉴于此，本文对影响基础选型的因素与合理选用进行了分析。
1 基础选型的影响因素分析
1.1 上部结构条件
上部结构形式、荷载大小、建筑性质及对基础沉降的要求等会影响基础选型。建筑体型简单，荷载分布均匀，即使荷载较大，可能采用连续基础就能满足要求；而建筑体型复杂，荷载分布不均匀，那么对基础沉降就有极高的要求，可能必须采用桩基础才能满足要求。框架结构比筒体结构对基础不均匀沉降更为敏感，所以需选择刚度较大的基础形式。上部结构荷载大，可能要选择承载力高、整体刚度大的基础形式，例如大厚度筏板基础、箱形基础、桩筏基础等。重要建筑对基础往往有特殊要求，例如化工建筑下设有众多管道，基础不均匀沉降可能引起管道开裂，使有毒、易燃易爆介质泄露，可能会引发非常严重的后果。
1.2 场地地质条件
场地地形、地基土层分布及物理力学指标、地下水条件等对基础选型也有影响。场地地形、地基土层分布会影响基础持力层的选择，影响基础沉降的均匀性，进而影响基础埋深和基础型式选择。地基土物理力学指标关系到地基土的承载力和沉降性质。地下水埋深及变化规律等影响基础施工及邻近建筑物，进而影响基础平面布置和埋深。
1.3 场地环境条件
场地环境条件包括气象条件、周边居民生活与办公情况、邻近构筑物及地下管线、施工作业条件等。大风、大雨对建筑物安全及可靠性有一定影响，进而对基础选型产生影响，例如地质条件接近的海边地区和内陆地区的高层建筑，前者附加台风影响对基础要求可能更高一些。周边对噪声、振动敏感，基础选型时必须考虑选用低噪声、低振动施工的基础。同样地，基础邻近存在构筑物及地下管线时，要求施工时更严格控制沉降，这就会影响基础选型。施工作业条件包括场地条件、水电供应条件等，这些会影响基础施工方式，进而影响基础选型。
1.4 工期与费用因素
众所周知，不同基础形式的工程费用、施工工期是有差别的，所以不同的工程造价要求、工期要求必然影响基础选型。一般情况下，应选择工艺成熟可靠、工程费用低、施工进度快的基础形式。
2 建筑基础的合理选用
2.1 常见基础形式
建筑基础常见形式包括无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏形基础、箱形基础、桩基础等。无筋扩展基础是采用素混凝土、砖石等材料建造的不需配筋的墙下条形基础或柱下独立基础，属于刚性基础。扩展基础也称为配筋扩展基础，一般采用钢筋混凝土建造。柱下条形基础用基础梁将各柱子连成整体，相比柱下独立基础抗弯刚度大，可改善基础不均匀沉降性。筏形基础是用一整块底板将基础连成整体，由于基础面积大，整体刚性强，能承受较大的荷载；按照结构形式，又分为平板式筏形基础和梁板式筏形基础。箱形基础是由顶板、底板及纵横墙板构成的盒式整体基础，基础刚度很大，调适地基沉降能力强。桩基础是利用设置在岩土层中的桩将上部荷载传递到岩土层，通常桩顶设置承台，属于深基础。桩基础类型很多，大致可分为预制桩基础和灌注桩基础，前者又分为预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩（PC管桩）、钢桩等，后者分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩等。
2.2基础形式的选择
基础形式选择应结合工程特点，按照结构安全、施工方便、费用合理的原则进行，通常可遵循天然基础、无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏形基础、箱形基础、复合地基处理、桩基础、桩筏基础、桩箱基础的顺序来选择。但实际工程中影响基础选型的不确定性因素非常多，基础选型其实是复杂的综合决策过程[3]。目前，基础选型大多依靠设计经验提出若干备选方案，再比较各方案的优劣，这种方法主观性强，受设计人员专业素质影响较大。定量分析一般以工程造价为目标因素，可能产生不利后果，例如基础沉降过大、施工不易、对环境影响大等，所以基础选型应以多目标为依据，通过寻求各目标之间的平衡点实现最佳综合效果。下面结合案例分析基础选型方法。
2.3基础选型案例
2.3.1项目背景
上部结构为2座塔楼及裙房，建筑范围约150m×80m。塔楼地上26层，地下3层；裙房地上9层，地下3层。主体结构采用框剪结构，柱距8.4m×8.1m，单柱荷载为3.2×104kN。场地地层属第四系全新统和第四系上更新统，地层从上至下为杂填土、粉土、粉质黏土、粉砂、粉质黏土等。场地类别为Ⅱ类，基础设计等级为乙级。
2.3.2基础方案初选
根据本项目上部结构特点、荷载分布、场地地质条件及当地设计经验，提出4个备选方案：①CFG桩复合地基+筏形基础；②PC管桩复合地基+筏形基础；③钻孔灌注桩基础；④后注浆钻孔灌注桩基础。以主楼部分为例，参数取值如下：CFG桩桩径400mm，桩间距1.25m，有效桩长16m。PC管桩桩径400mm，桩间距1.4m，有效桩长15m。钻孔灌注桩桩径600mm，桩间距2.0m，桩长34m，以粉质黏土为持力层，桩顶设筏板。后注浆钻孔灌注桩桩径600mm，扩底直径1.2m，桩间距2.4m×2.6m。
2.3.3基础量化选型
采用改进层次分析法对基础进行量化选型。改进层次分析法不采用传统层次分析法的1～9标度，而采用10/10～18/2标度，更符合人的语言判断习惯。同时引入隶属度对连续变量进行定量化处理。首先，建立分析模型。目标层为基础选型（A），准则层为长久安全性（B1）、工程成本（B2）、施工质量（B3）、施工难度（B4）、工程进度（B5）、环境影响（B6），方案层为CFG桩复合地基+筏形基础（C1）、PC管桩复合地基+筏形基础（C2）、钻孔灌注桩基础（C3）、后注浆钻孔灌注桩基础（C4）。然后构造两两判断矩阵，层次单排序及一致性检验，层次总排序。然后根据专家调查结果对定性指标（如施工质量、施工难度等）进行评分，形成决策信息矩阵，再通过公式将其转化为隶属度矩阵。评价模型如下：
3 结语
建筑基础选型受到多种因素影响，不仅要考虑经济性能，还要考虑技术性能，因为不同基础形式往往各有优劣，只有综合评价才能选出技术经济效果最优的方案，因此结构设计人员应充分掌握基础选型科学方法，以实现建筑结构综合效益的最大化。
参考文献：
[1]黎智祥.广州金沙洲某工程基础选型的探讨[J].广东土木与建筑，2018，25（6）：8-11.
[2]张玮鹏，陈帅光，黄湖亮.高层建筑地基基础方案选型分析[J].广东建材，2017（8）：61-64.
[3]郑瑰青.层次分析法在基础选型中的应用[J].福建建设科技，2013（3）：1-3，25.
论文作者:陈鹏
论文发表刊物:《房地产世界》2019年3期
论文发表时间:2019/8/2
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