浅基础形式的应用浅析

王金生

摘要：任何一个建筑物打好地基基础至关重要，本文作者结合工作经验，对建筑结构设计中的基础设计进行了论述，引发思考。

关键词：建筑物  基础设计  承载力

0 引言

任何一个建筑物打好地基基础至关重要，设计是主线，施工是内容，统筹规划与配合，才会事半功倍，保证建设质量与效果。因此基础设计和施工对民用房建筑本身至关重要，只有选择合理的基础形式及计算方法才能够保证建筑结构安全并且降低工程造价。本文作者结合多年来的工作经验，对建筑结构设计中的基础设计进行了研究，具有重要的参考意义。

1 基础设计时应考虑的问题

1.1 基础的埋深，需要遵守。①建筑物的用途和荷载大小及性质：对于建筑物来说，其使用功能在一定程度上决定着基础埋深，例如，设置地下室活设备层的建筑物、半埋式结构物等。位于图纸地基上的高层建筑，由于竖向荷载大，又要承受风力和地震力等水平荷载，在这种情况下，随着建筑高度的增加需要适当增大基础的埋深，进而在一定程度上确保建筑物的稳定性要求。对于建筑来说，如果位于岩石地基上，这是需要借助基础侧面土来承担水平荷载，同时确保埋深满足抗滑性要求。②工程地质和水文地质条件：在选择基础埋深的过程中，需要对地下水的埋深条件、动态等因素进行综合考虑。与潜水面的基础相比，如果建筑物底面较低，在这种情况下，一方面需要考虑基坑排水、坑壁维护以及保护基土不受扰动，另一方面需要考虑可能出现的化学腐蚀作用，地下室防渗，上浮力引起的基础底板的内力变化等其他施工与设计问题。③相邻建筑物的埋深：在靠近原有建筑物基础修建新的基础时，与原有基础的底面相比，新修建的基础埋深要低些，否则因新旧基础之间存在一定的净距，其值需要根据原有的基础荷载和地基土质进行确定，通常情况下，不宜小于相邻基础底面高差的1-2倍，如果上述要求不能满足时，需要采取相应的措施，进而在一定程度上确保临近建筑物的安全。④地基冻胀和融陷的影响：与基底以上的荷载重相比，如果季节性冻土的冻胀力比较大，在这种情况下，有可能抬高基础，进一步导致土层解冻发生融陷，使得建筑物出现下沉。在一定程度上导致建筑物发生开裂损坏，所以，需要在冻深以下设计基底。

1.2 承载力验算。确定了建筑物的基础类型和埋深以后，需要对已知的基础底面尺寸，进行地基础持力层承载力验算，进一步确定承载力的大小。在地基受力层范围内，如果存在承载力小于持力层的土层，这种土层通常情况下被称为软弱下卧层，在这种情况下，需要对软弱下卧层的承载力进行计算。

1.3 验算基础沉降：在建造房屋的过程中，如果选择软弱地基，对于强度、变形两个因素，其中，变形条件更为重要。受荷载和其他因素的影响和制约，地基会发生不同程度的变形，如果地基变形过大，会使得建筑物结构安全受到危害，或者直接影响建筑物的正常使用。在这种情况下，需要对地基的变形，尤其是不均匀沉降等进行控制，进而在一定程度上防止建筑物发生开裂与损坏，确保其正常使用。

2 不同的基础形式的对比

2.1 独立基础。属于刚性基础，对上部结构的刚度依赖性大、强，上部结构应提供足够的刚度以保证刚性基础性能的实现，一般用于单层及多层建筑的基础，在砌体承重结构中常有应用。钢筋混凝土扩展基础在工程中应用普遍，由于其受理简单明确、方便施工，同时经济效益显著。因此，在工程设计中是首选的基础形式。

2.2 近年来独基加防水板基础在工程中得到了广泛应用，拓展了钢筋混凝土扩展基础广阔的应用空间。工程实践表明：独基加防水板基础具有传力明确，构造简单，经济适用等优点。独立基础加防水板可以单独计算。

在独立基础加防水板基础中，防水板是一种随荷载情况变化而变换支撑情况的复杂板类结构，当qw≤qs+qa时，防水板及其上部重量直接传给地基土，独立基础对其不起支撑作用;当qw>qs+qa时，防水板在水浮力的作用下，将净水浮力传给独立基础，并加大了独立基础的弯矩数值。

■

图1  独基加防水板基础的受力特点

2.3 条形基础。柱下条基，根据上部结构类型、柱荷载传递方式和地基条件，柱下条基可以采用单相布置或双向布置，设计成条形基础的目的，在于将承受的集中柱荷载较均匀地分部到扩展的基底面积上，减少基底压力，并通过形成整体刚度调整可能产生的不均匀沉降。条形基础的设计计算，目前无统一计算方法。①《地基规范》划分了安连续梁计算内力（倒梁法）的适用条件。符合条件时，对于一般柱距及中等压缩性的地基都可以考虑地基反力为直线分布。计算简图如图：②弹性地基梁方法，这类方法是考虑了基础与地基的相互作用而无需事先假定地基反力的分部，工程中广泛采用的是文克尔法。由于地基土性的复杂多变，不能很好地反应地基的实际情况，一般偏于安全。③考虑上部结构刚度的计算方法 复合实际工作状况，因而可以得到较为满意的结果。计算复杂，只能在计算机上进行。

2.4 筏型基础。筏型基础是把所有的独立基础或条形基础连成一片的板或梁板，因而减小了地基上单位面积的压力;有地下室时，由于地下室挖出的土方量远比筏型基础本身重，固可减少上部结构传来的附加应力，从而起到了减少地基沉降的作用，也有利于保证地基的稳定性。

3 实例分析

本文针对同一建筑物（水泵房）采用不同的基础选型，举例说明如何选用合适的基础形式及操作，达到安全使用、经济合理等要求。

本工程为埋置于底下的水泵房，上部为单层框架结构，采用独立基础+条基+防水板由于地基土承载力较低，条基及独立基础面积较大，不如整体采用筏板基础对结构合理。在柱的下方由于筏板不满足冲切要求，需要加厚，采用加柱墩的结构模型。下面对柱墩与变厚筏板对比：“柱墩”一般设置范围较小，主要用来解决筏板在柱根部的抗冲切问题，它的设置对筏板的其他受力性能不产生明显的影响;而变厚度筏板的设置则会对筏板的受力性能产生明显的影响，不应再按：“柱墩“计算。

■

图3  水泵房PKPM立体模型

模型建好后，设置好参数，进行有限元计算。在此强调，有限元法采用何种计算模型及网格划分对于计算的精度和准确度有很大关系，应斟酌选择。

对于运算的结果不能直接采用，要凭借工程经验进行判断后，方能运用，进行施工图设计。

4 小结

建筑地基基础方案的选型，必须充分掌握设计的主要依据，特别是岩土工程勘察资料，一定要真实可靠。对于同一建筑而言，不同的基础形式会有不同的工程造价。设计人员因地制宜的选择基础形式，提高基础设计的可靠性，有效地控制工程造价。

参考文献：

[1]GB50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[2]GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3]陈妍哲.土力学与地基基础[M].北京：清华大学出版社，2007.

[4]刘长江.对高层建筑基础埋置深度及嵌固端选取问题的探讨[D].重庆交通大学，2008（12）.endprint

摘要：任何一个建筑物打好地基基础至关重要，本文作者结合工作经验，对建筑结构设计中的基础设计进行了论述，引发思考。

关键词：建筑物  基础设计  承载力

0 引言

任何一个建筑物打好地基基础至关重要，设计是主线，施工是内容，统筹规划与配合，才会事半功倍，保证建设质量与效果。因此基础设计和施工对民用房建筑本身至关重要，只有选择合理的基础形式及计算方法才能够保证建筑结构安全并且降低工程造价。本文作者结合多年来的工作经验，对建筑结构设计中的基础设计进行了研究，具有重要的参考意义。

1 基础设计时应考虑的问题

1.1 基础的埋深，需要遵守。①建筑物的用途和荷载大小及性质：对于建筑物来说，其使用功能在一定程度上决定着基础埋深，例如，设置地下室活设备层的建筑物、半埋式结构物等。位于图纸地基上的高层建筑，由于竖向荷载大，又要承受风力和地震力等水平荷载，在这种情况下，随着建筑高度的增加需要适当增大基础的埋深，进而在一定程度上确保建筑物的稳定性要求。对于建筑来说，如果位于岩石地基上，这是需要借助基础侧面土来承担水平荷载，同时确保埋深满足抗滑性要求。②工程地质和水文地质条件：在选择基础埋深的过程中，需要对地下水的埋深条件、动态等因素进行综合考虑。与潜水面的基础相比，如果建筑物底面较低，在这种情况下，一方面需要考虑基坑排水、坑壁维护以及保护基土不受扰动，另一方面需要考虑可能出现的化学腐蚀作用，地下室防渗，上浮力引起的基础底板的内力变化等其他施工与设计问题。③相邻建筑物的埋深：在靠近原有建筑物基础修建新的基础时，与原有基础的底面相比，新修建的基础埋深要低些，否则因新旧基础之间存在一定的净距，其值需要根据原有的基础荷载和地基土质进行确定，通常情况下，不宜小于相邻基础底面高差的1-2倍，如果上述要求不能满足时，需要采取相应的措施，进而在一定程度上确保临近建筑物的安全。④地基冻胀和融陷的影响：与基底以上的荷载重相比，如果季节性冻土的冻胀力比较大，在这种情况下，有可能抬高基础，进一步导致土层解冻发生融陷，使得建筑物出现下沉。在一定程度上导致建筑物发生开裂损坏，所以，需要在冻深以下设计基底。

1.2 承载力验算。确定了建筑物的基础类型和埋深以后，需要对已知的基础底面尺寸，进行地基础持力层承载力验算，进一步确定承载力的大小。在地基受力层范围内，如果存在承载力小于持力层的土层，这种土层通常情况下被称为软弱下卧层，在这种情况下，需要对软弱下卧层的承载力进行计算。

1.3 验算基础沉降：在建造房屋的过程中，如果选择软弱地基，对于强度、变形两个因素，其中，变形条件更为重要。受荷载和其他因素的影响和制约，地基会发生不同程度的变形，如果地基变形过大，会使得建筑物结构安全受到危害，或者直接影响建筑物的正常使用。在这种情况下，需要对地基的变形，尤其是不均匀沉降等进行控制，进而在一定程度上防止建筑物发生开裂与损坏，确保其正常使用。

2 不同的基础形式的对比

2.1 独立基础。属于刚性基础，对上部结构的刚度依赖性大、强，上部结构应提供足够的刚度以保证刚性基础性能的实现，一般用于单层及多层建筑的基础，在砌体承重结构中常有应用。钢筋混凝土扩展基础在工程中应用普遍，由于其受理简单明确、方便施工，同时经济效益显著。因此，在工程设计中是首选的基础形式。

2.2 近年来独基加防水板基础在工程中得到了广泛应用，拓展了钢筋混凝土扩展基础广阔的应用空间。工程实践表明：独基加防水板基础具有传力明确，构造简单，经济适用等优点。独立基础加防水板可以单独计算。

在独立基础加防水板基础中，防水板是一种随荷载情况变化而变换支撑情况的复杂板类结构，当qw≤qs+qa时，防水板及其上部重量直接传给地基土，独立基础对其不起支撑作用;当qw>qs+qa时，防水板在水浮力的作用下，将净水浮力传给独立基础，并加大了独立基础的弯矩数值。

■

图1  独基加防水板基础的受力特点

2.3 条形基础。柱下条基，根据上部结构类型、柱荷载传递方式和地基条件，柱下条基可以采用单相布置或双向布置，设计成条形基础的目的，在于将承受的集中柱荷载较均匀地分部到扩展的基底面积上，减少基底压力，并通过形成整体刚度调整可能产生的不均匀沉降。条形基础的设计计算，目前无统一计算方法。①《地基规范》划分了安连续梁计算内力（倒梁法）的适用条件。符合条件时，对于一般柱距及中等压缩性的地基都可以考虑地基反力为直线分布。计算简图如图：②弹性地基梁方法，这类方法是考虑了基础与地基的相互作用而无需事先假定地基反力的分部，工程中广泛采用的是文克尔法。由于地基土性的复杂多变，不能很好地反应地基的实际情况，一般偏于安全。③考虑上部结构刚度的计算方法 复合实际工作状况，因而可以得到较为满意的结果。计算复杂，只能在计算机上进行。

2.4 筏型基础。筏型基础是把所有的独立基础或条形基础连成一片的板或梁板，因而减小了地基上单位面积的压力;有地下室时，由于地下室挖出的土方量远比筏型基础本身重，固可减少上部结构传来的附加应力，从而起到了减少地基沉降的作用，也有利于保证地基的稳定性。

3 实例分析

本文针对同一建筑物（水泵房）采用不同的基础选型，举例说明如何选用合适的基础形式及操作，达到安全使用、经济合理等要求。

本工程为埋置于底下的水泵房，上部为单层框架结构，采用独立基础+条基+防水板由于地基土承载力较低，条基及独立基础面积较大，不如整体采用筏板基础对结构合理。在柱的下方由于筏板不满足冲切要求，需要加厚，采用加柱墩的结构模型。下面对柱墩与变厚筏板对比：“柱墩”一般设置范围较小，主要用来解决筏板在柱根部的抗冲切问题，它的设置对筏板的其他受力性能不产生明显的影响;而变厚度筏板的设置则会对筏板的受力性能产生明显的影响，不应再按：“柱墩“计算。

■

图3  水泵房PKPM立体模型

模型建好后，设置好参数，进行有限元计算。在此强调，有限元法采用何种计算模型及网格划分对于计算的精度和准确度有很大关系，应斟酌选择。

对于运算的结果不能直接采用，要凭借工程经验进行判断后，方能运用，进行施工图设计。

4 小结

建筑地基基础方案的选型，必须充分掌握设计的主要依据，特别是岩土工程勘察资料，一定要真实可靠。对于同一建筑而言，不同的基础形式会有不同的工程造价。设计人员因地制宜的选择基础形式，提高基础设计的可靠性，有效地控制工程造价。

参考文献：

[1]GB50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[2]GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3]陈妍哲.土力学与地基基础[M].北京：清华大学出版社，2007.

[4]刘长江.对高层建筑基础埋置深度及嵌固端选取问题的探讨[D].重庆交通大学，2008（12）.endprint

摘要：任何一个建筑物打好地基基础至关重要，本文作者结合工作经验，对建筑结构设计中的基础设计进行了论述，引发思考。

关键词：建筑物  基础设计  承载力

0 引言

任何一个建筑物打好地基基础至关重要，设计是主线，施工是内容，统筹规划与配合，才会事半功倍，保证建设质量与效果。因此基础设计和施工对民用房建筑本身至关重要，只有选择合理的基础形式及计算方法才能够保证建筑结构安全并且降低工程造价。本文作者结合多年来的工作经验，对建筑结构设计中的基础设计进行了研究，具有重要的参考意义。

1 基础设计时应考虑的问题

1.1 基础的埋深，需要遵守。①建筑物的用途和荷载大小及性质：对于建筑物来说，其使用功能在一定程度上决定着基础埋深，例如，设置地下室活设备层的建筑物、半埋式结构物等。位于图纸地基上的高层建筑，由于竖向荷载大，又要承受风力和地震力等水平荷载，在这种情况下，随着建筑高度的增加需要适当增大基础的埋深，进而在一定程度上确保建筑物的稳定性要求。对于建筑来说，如果位于岩石地基上，这是需要借助基础侧面土来承担水平荷载，同时确保埋深满足抗滑性要求。②工程地质和水文地质条件：在选择基础埋深的过程中，需要对地下水的埋深条件、动态等因素进行综合考虑。与潜水面的基础相比，如果建筑物底面较低，在这种情况下，一方面需要考虑基坑排水、坑壁维护以及保护基土不受扰动，另一方面需要考虑可能出现的化学腐蚀作用，地下室防渗，上浮力引起的基础底板的内力变化等其他施工与设计问题。③相邻建筑物的埋深：在靠近原有建筑物基础修建新的基础时，与原有基础的底面相比，新修建的基础埋深要低些，否则因新旧基础之间存在一定的净距，其值需要根据原有的基础荷载和地基土质进行确定，通常情况下，不宜小于相邻基础底面高差的1-2倍，如果上述要求不能满足时，需要采取相应的措施，进而在一定程度上确保临近建筑物的安全。④地基冻胀和融陷的影响：与基底以上的荷载重相比，如果季节性冻土的冻胀力比较大，在这种情况下，有可能抬高基础，进一步导致土层解冻发生融陷，使得建筑物出现下沉。在一定程度上导致建筑物发生开裂损坏，所以，需要在冻深以下设计基底。

1.2 承载力验算。确定了建筑物的基础类型和埋深以后，需要对已知的基础底面尺寸，进行地基础持力层承载力验算，进一步确定承载力的大小。在地基受力层范围内，如果存在承载力小于持力层的土层，这种土层通常情况下被称为软弱下卧层，在这种情况下，需要对软弱下卧层的承载力进行计算。

1.3 验算基础沉降：在建造房屋的过程中，如果选择软弱地基，对于强度、变形两个因素，其中，变形条件更为重要。受荷载和其他因素的影响和制约，地基会发生不同程度的变形，如果地基变形过大，会使得建筑物结构安全受到危害，或者直接影响建筑物的正常使用。在这种情况下，需要对地基的变形，尤其是不均匀沉降等进行控制，进而在一定程度上防止建筑物发生开裂与损坏，确保其正常使用。

2 不同的基础形式的对比

2.1 独立基础。属于刚性基础，对上部结构的刚度依赖性大、强，上部结构应提供足够的刚度以保证刚性基础性能的实现，一般用于单层及多层建筑的基础，在砌体承重结构中常有应用。钢筋混凝土扩展基础在工程中应用普遍，由于其受理简单明确、方便施工，同时经济效益显著。因此，在工程设计中是首选的基础形式。

2.2 近年来独基加防水板基础在工程中得到了广泛应用，拓展了钢筋混凝土扩展基础广阔的应用空间。工程实践表明：独基加防水板基础具有传力明确，构造简单，经济适用等优点。独立基础加防水板可以单独计算。

在独立基础加防水板基础中，防水板是一种随荷载情况变化而变换支撑情况的复杂板类结构，当qw≤qs+qa时，防水板及其上部重量直接传给地基土，独立基础对其不起支撑作用;当qw>qs+qa时，防水板在水浮力的作用下，将净水浮力传给独立基础，并加大了独立基础的弯矩数值。

■

图1  独基加防水板基础的受力特点

2.3 条形基础。柱下条基，根据上部结构类型、柱荷载传递方式和地基条件，柱下条基可以采用单相布置或双向布置，设计成条形基础的目的，在于将承受的集中柱荷载较均匀地分部到扩展的基底面积上，减少基底压力，并通过形成整体刚度调整可能产生的不均匀沉降。条形基础的设计计算，目前无统一计算方法。①《地基规范》划分了安连续梁计算内力（倒梁法）的适用条件。符合条件时，对于一般柱距及中等压缩性的地基都可以考虑地基反力为直线分布。计算简图如图：②弹性地基梁方法，这类方法是考虑了基础与地基的相互作用而无需事先假定地基反力的分部，工程中广泛采用的是文克尔法。由于地基土性的复杂多变，不能很好地反应地基的实际情况，一般偏于安全。③考虑上部结构刚度的计算方法 复合实际工作状况，因而可以得到较为满意的结果。计算复杂，只能在计算机上进行。

2.4 筏型基础。筏型基础是把所有的独立基础或条形基础连成一片的板或梁板，因而减小了地基上单位面积的压力;有地下室时，由于地下室挖出的土方量远比筏型基础本身重，固可减少上部结构传来的附加应力，从而起到了减少地基沉降的作用，也有利于保证地基的稳定性。

3 实例分析

本文针对同一建筑物（水泵房）采用不同的基础选型，举例说明如何选用合适的基础形式及操作，达到安全使用、经济合理等要求。

本工程为埋置于底下的水泵房，上部为单层框架结构，采用独立基础+条基+防水板由于地基土承载力较低，条基及独立基础面积较大，不如整体采用筏板基础对结构合理。在柱的下方由于筏板不满足冲切要求，需要加厚，采用加柱墩的结构模型。下面对柱墩与变厚筏板对比：“柱墩”一般设置范围较小，主要用来解决筏板在柱根部的抗冲切问题，它的设置对筏板的其他受力性能不产生明显的影响;而变厚度筏板的设置则会对筏板的受力性能产生明显的影响，不应再按：“柱墩“计算。

■

图3  水泵房PKPM立体模型

模型建好后，设置好参数，进行有限元计算。在此强调，有限元法采用何种计算模型及网格划分对于计算的精度和准确度有很大关系，应斟酌选择。

对于运算的结果不能直接采用，要凭借工程经验进行判断后，方能运用，进行施工图设计。

4 小结

建筑地基基础方案的选型，必须充分掌握设计的主要依据，特别是岩土工程勘察资料，一定要真实可靠。对于同一建筑而言，不同的基础形式会有不同的工程造价。设计人员因地制宜的选择基础形式，提高基础设计的可靠性，有效地控制工程造价。

参考文献：

[1]GB50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[2]GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3]陈妍哲.土力学与地基基础[M].北京：清华大学出版社，2007.

[4]刘长江.对高层建筑基础埋置深度及嵌固端选取问题的探讨[D].重庆交通大学，2008（12）.endprint