探索混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計

1、    探索混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計    班金雄 肖波摘要：混凝土獨立基礎(chǔ)是設(shè)計人員遇到最多的基礎(chǔ)形式，得到了廣泛的應(yīng)用，在設(shè)計過程中，也要注意多分析，做到安全和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一，文中的一些觀點大家可以一起探討。關(guān)鍵詞：混凝土；獨立基礎(chǔ)；設(shè)計：tv331： a建筑物的根本是地基礎(chǔ)工程，混凝土獨立基礎(chǔ)是目前最為普遍的一種基礎(chǔ)形式，它組成了結(jié)構(gòu)的重要部位和重要構(gòu)建，并且它與整個結(jié)構(gòu)的安全可靠性也是息息相關(guān)的?；炷联毩⒒A(chǔ)設(shè)計的合不合理，不僅影響建筑物的安危，也影響到工程的經(jīng)濟(jì)，因此在設(shè)計和施工中應(yīng)給高度重視。一、混凝土獨立基礎(chǔ)柱基持力層的選擇混凝土獨立基礎(chǔ)的柱基持力層

2、，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)不用的地下土的不同性質(zhì)來做出選擇。通常地表上層的耕植土或填土等軟弱土不能作為柱基的持力層。軟土以下的原狀土(俗稱老土)一般都可作為獨立柱基的持力層。下面以幾種土層性質(zhì)為例做出分析：第一層原狀土多為粉質(zhì)粘土其地基承載力特征值多為180 k pa左右；往下為粉質(zhì)粘土，其地基承載力特征值約為220 k pa左右，再往下常為卵石層，其地基承載力特征值很高約為350 k pa左右。這種情況基礎(chǔ)持力層的選擇應(yīng)做多方案的比較。（1）當(dāng)粉質(zhì)粘土層的平均層厚不大時，可將持力層選擇在粉質(zhì)粘土層下面的承載力較高的粉質(zhì)粘土層上面。這樣基礎(chǔ)的深度增加不大，但獨立基礎(chǔ)的底面積可以減小，當(dāng)獨立基礎(chǔ)的底面積減小

3、以后，基礎(chǔ)底板的配筋(當(dāng)按抗彎計算時)，將大幅度減小(因為彎矩和基礎(chǔ)的挑出邊長的平方成正比)，因此不僅鋼筋的長度隨基礎(chǔ)的邊長減小而減小，而且鋼筋的截面面積也減小。這樣既減小了獨立基礎(chǔ)的混凝土體積，又較大地減少了鋼筋的用量。（2）當(dāng)粉質(zhì)粘土的平均層厚較大時，當(dāng)將持力層選擇到粉質(zhì)粘土?xí)r，一方面隨著地耐力的提高，基礎(chǔ)底面積的減小，并伴隨著抗彎鋼筋的節(jié)省帶來經(jīng)濟(jì)上的好處，另一方面，隨著基礎(chǔ)深度的增加，柱子的長度要增加，基礎(chǔ)的土方開挖量也可能增加，這些帶來經(jīng)濟(jì)上的不利，因此當(dāng)?shù)谝粚釉瓲钔翆雍褫^大時，則應(yīng)對兩種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對比，才能確定設(shè)計的優(yōu)化方案。（3）當(dāng)房屋的層數(shù)較高，柱網(wǎng)的尺寸較大時，這時柱的軸力

4、也隨之增加，這種情況下如果卵石層以上的覆蓋層不是很厚時，選擇卵石層作為持力層可能是最經(jīng)濟(jì)的。例如我市交警指揮中心綜合樓，原設(shè)計方案獨立柱基的持力層選擇在粉質(zhì)粘土上，后適當(dāng)加深改為卵石層作為持力層，基礎(chǔ)的底面積大大減小，基礎(chǔ)的鋼筋用量大幅度減小，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效果。二、獨立基礎(chǔ)設(shè)計時荷載組合類型的選用( 1) 按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳至基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應(yīng)，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。( 2) 計算地基變形時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計入

5、風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值。( 3) 在確定基礎(chǔ)或樁臺高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強(qiáng)度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項系數(shù)。關(guān)于建筑抗震設(shè)計規(guī)范的規(guī)定根據(jù) gb 500112010建筑抗震設(shè)計規(guī)范( 以下簡稱抗震規(guī)范) 的規(guī)定，下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算: ( 1) 規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。 (2) 地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層的下列建筑：一般的單層廠房和單層空曠房屋砌體房屋；不超過8層且高度在24 m以下的一般民用框架和框

6、架 抗震墻房屋；基礎(chǔ)荷載與項相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震墻房屋。軟弱黏性土層指7度、8度和9度時，地基承載力特征值分別小于80kpa、100kpa和120kpa的土層。三、鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)底板的最小配筋率鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)底板的最小配筋率，地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范沒有規(guī)定，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范也沒有明確的規(guī)定?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 第8.5.2 條指出，對臥置于地基上的混凝土板，板中受拉鋼筋的最小配筋率可適當(dāng)降低，但不應(yīng)小于0.15。這條規(guī)定是否適用于鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，在工程界還未取得共識，關(guān)鍵問題是臺階寬高比不大于2.5 的獨立基礎(chǔ)，是否可以認(rèn)為是臥置于地基上的混凝土板。墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)

7、的基礎(chǔ)板和柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的翼板，屬于臥置于地基上的的混凝土板，其配筋除滿足計算要求和構(gòu)造要求外，還應(yīng)滿足0.15的要求。目前在工程界，關(guān)于鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)底板的配筋有以下幾種做法：（1）第一，鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)底板每米寬度范圍內(nèi)的配筋取計算配筋和1000h ×0.15（mm2）的較大值，但不得少于10200mm，h 為基礎(chǔ)高度，以毫米計。第二，鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)底板每米寬度范圍內(nèi)的配筋取計算配筋和1000hz×0.15（mm2） 的較大值，但不得少于10200mm，hz 為基礎(chǔ)截面的折算高度，以毫米計。第三，鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)底板每米寬度范圍內(nèi)的配筋取計算配筋和1

8、000h1×0.15（mm2）的較大值，但不得少于10200mm，h1 為階形獨立基礎(chǔ)第一階的高度，以毫米計。（2）階形獨立基礎(chǔ)每階的高度宜為 300- 500mm；當(dāng)h500mm 時為一階；500mmh 900mm 時為二階；h900mm 時為三階。第四，鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)底板每米寬度范圍內(nèi)的配筋取計算配筋與10200mm的較大值。上述四種配筋做法中，第一種做法過于安全。第二種做法也有一定的道理。第三種做法的結(jié)構(gòu)思路是：就階形基礎(chǔ)而言，合理設(shè)計的獨立基礎(chǔ)在絕大多數(shù)情況下，其第一階多半會伸出從柱邊與基礎(chǔ)頂面交接處引出的 45°線同基礎(chǔ)底面相交線之外，因此，該部分可以認(rèn)為是臥

9、置于地基上受彎矩控制的混凝土板類構(gòu)件，需滿足min=0.15的要求。而基礎(chǔ)底板底面的其余部分均在45°角的沖切破壞椎體范圍內(nèi)，其高度（厚度）h一般由受沖切或受剪切承載能力確定，相對較厚，如果其配筋要求符合min=0.15的要求，將會導(dǎo)致獨立基礎(chǔ)用鋼筋量不必要的增加。第四種做法其配筋與配筋率無關(guān)，除滿足計算要求外，其最低配筋率要求是：受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm。四、混凝土獨立基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計當(dāng)基礎(chǔ)底基本鋪滿場地內(nèi)時，應(yīng)該采用拉梁與基礎(chǔ)底平的措施。因為此時施工單位挖基抗時，基本為全面開挖，采用底平時，一方面支模比較方便，另一方面，由于拉梁與基礎(chǔ)重疊部分多，可以節(jié)約混凝土。另外當(dāng)基礎(chǔ)剛度比較大時，拉梁鋼筋不必貫通，可以錨入基礎(chǔ)內(nèi)錨固長度即可，大大節(jié)約了鋼筋用量。當(dāng)基礎(chǔ)底面積比較小時，基礎(chǔ)埋深比較深時，拉梁宜抬高，可以減少挖土方量。當(dāng)拉梁上方有墻時，拉梁提高還可以減少地面下墻體的高度。但是此時應(yīng)注意拉梁與基礎(chǔ)之間的柱子可能會成為短柱，要注意加強(qiáng)構(gòu)造措施，如加密箍筋。當(dāng)拉梁作為調(diào)節(jié)不均勻沉降的重要手段時，宜將拉梁設(shè)為與基礎(chǔ)底