柱下条形基础的处理方法

2015-10-21李小明

建筑工程技术与设计 2015年20期

关键词：条形土层桩基础

李小明

摘要：针对柱下条形基础的处理问题，基于现代计算结构力学的方法和数学规划论，对地基基础方案进行优化选择，依据优化的变量，对地基基础的类型和基础结构构件的截面尺寸进行优化，总结得出柱下条形基础的处理方法，此方法对结构稳定性具有良好的作用。

关键词：地基处理；柱下条形基础；简化计算；处理方法

中图分类号：TU473.1 文献标志码：A

0 引言

柱下条形基础是指布置成单向或双向的钢筋混凝土条形基础，它由一根肋梁及其横向向外伸出的翼板所组成，其断面为T形截面。由于肋梁的截面相对较大且配置一定数量的纵向受力钢筋和横向抗剪箍筋，因而具有较大的抗剪、抗弯及抗冲切的能力。在荷载较大，地基承载能力较小的情况下，常被采用，柱下条形基础与上部各框架连成一个整体。

柱下条形基础的基础功能是将上部结构的荷载传给地基，通常在上部结构传给地基的荷载较大，地基承载力低，独立基础不能满足要求，地基土不均匀，土质变化大，柱网较小，独立基础之间的净距小于基础的宽度，或独立基础所需要的面积受相邻构筑物的限制，面积不能扩大等情况下采用条形基础。根据以上柱下条形基础的特点及适用条件，结合地质条件等各因素，以及考虑因基础的不均匀沉降，柱下条形基础是可行的。在进行基础施工之前要对地基进行一定的处理，限制不均匀沉降。

1 处理方法

建筑物建造的场地，若浅层土质不良，无法满足建筑物对地基变形和强度的要求，此时必须利用下部坚实的岩层或土层作为持力层。桩基础就是将上部结构物的巨大荷載，通过桩杆传给持力层的岩层或土层。因此桩基础是深基础，深基础的类型有桩基础、墩基础、沉井、地下连续墙等。其中桩基础用的最多。

桩基础是通过桩杆将荷载传给深部的土层或侧向土体。承受竖向荷载的桩通过桩侧摩擦力和桩端将荷载传递到深部的土层上。因此其承载力与桩所穿越的整个土层和桩持力层土的性质、桩的外形和尺寸密切相关。承受横向荷载的桩，通过桩侧将荷载传给土体，其承载力与桩侧土体的抗力系数，桩身的抗弯刚度和强度密切相关。柱下独立基础施工简单，上部结构柱荷载直接作用于基础上，但由于地基中厚薄不均的上覆回填土的影响，必然存在不均匀沉降的问题，故需进行地基处理。

端承桩基础靠桩尖处的坚实土层或岩层的反力来支承上部结构传来的荷载，桩身处于软弱土层中；考虑拟建办公楼场地地质特点，下覆基岩中等风化岩石地基承载力特征值分别为泥岩0.8Mpa，砂岩1.0Mpa，故采用端承桩。柱下条形基础对拟建基础设计很合适，首先对于柱下条形基础本身来说它对不均匀沉降的控制是很有效的，使基础和上部结构具有很好的整体性，再加上对地基已经进行了强夯处理，所以对该工程最关心的基础沉降问题可以很好的解决。另外造价也不算高，综合考虑柱下条形基础是很好的基础设计方案。

桩基础对于拟建基础设计是可行的，但是由于桩基础的施工难度大，不安全，最重要的一点是，桩基础的造价是很大的如果全部采用桩基的话，其基础造价占整个工程的造价是很大的，这样就使工程的总投资增大。柱下条形基础相比于独立基础能够更好的控制不均匀沉降，相比于桩基础施工更加简便，且造价相对较低。其作为承重结构经济适用且安全可靠，可以很好地解决我们最关心的基础不均匀沉降问题，而且保证其最基本的承载力的要求，使结构安全可靠，而且施工方便，还可以达到工程造价相对较低的目的。

2 计算

对柱下条形基础的计算采用简化计算法，根据上部结构刚度大小，简化计算方法可分为静定分析法和倒梁法两种。这两种方法均假设基底反力为直线分布，为满足这一假定，要求条形基础具有足够的相对刚度，基础上的柱距应满足下列条件

柱下条形基础的计算步骤如下

确定基础底面尺寸，当轴心荷载作用时，基底宽度b为

当偏心荷载作用时，先按上式确定基础宽度并适当增大，然后按下式验算基础边缘压力为

式中， —相应于荷载效应标准组合时，各柱传来的竖向力之和； —基础自重和基础上的土重之和； —作用在基础梁上墙的自重； —各荷载对基础梁重点的力矩代数和； —基础平均埋深； —当基础埋深范围内有地下水时，基础底面至地下水位的距离；无地下水时， =0； —修正后的地基承载力特征值；

地基承载力设计值的确定

用以上公式进行验算，并确定柱子的尺寸和条形基础的尺寸，最终确定基础方案。

3 结论

通过对柱下条形基础的分析我们可以得到以下结论：

（1）建筑基础选型要考虑上部结构特性、持力层的情况、所穿越土层的情况、周围环境因素，采用桩基础时还要考虑桩的尺寸限制，以及最终起决定因素的性价比和工期等诸多因素。

（2）用常规设计方法简化计算时有其适用范围，对地基沉降较敏感的结构以及对于软弱地基上的条形基础计算结果与实际不同，设计时当重视；另外，静定分析法和倒梁法虽有其优越性，但也不是完美无缺。