房屋建筑结构设计中基础选型探讨

伍腾峰（湘潭市规划建筑设计院，湖南 湘潭411100）

房屋建筑结构设计中基础选型探讨

伍腾峰（湘潭市规划建筑设计院，湖南 湘潭411100）

随着我国经济的进一步发展，现今的房屋建筑需要满足的功能要求日益增多，工程造价在很大程度上取决于设计。在实际设计过程中，基础工程建造造价占建筑总造价的15～25%，超高层建筑所占比例更高。因此，必须加强对建筑结构基础设计的关注和重视，确保基础设计的科学性和合理性，在保证安全的前提下，节约工程造价。基于此，本文介绍了地基基础设计的重要性及需要遵循的原则，分析了房屋基础设计的选型，并提出了在设计过程中需要注意的有关问题，以供参考。

房屋建筑；结构设计；基础设计；基础选型

1 引言

建筑物的重量最终要通过基础传给地基，一个稳固的地基和基础是建筑物安全的基本要求，并且相对于上部结构，基础造价对建筑总造价的影响较大。因此，地基基础设计是建筑结构设计的重要组成部分。而在地基基础设计过程中，应充分利用地基本身的承载能力，选择合理的基础形式，才能在满足建筑物安全的同时降低工程造价。因此，在结构设计时，提高地基基础设计的水平极具现实意义。

2 影响建筑地基基础设计的因素

2.1 上部结构的影响

建筑的高度，上部结构形式，墙体的厚度对于基础的类型、埋深以及基底面积都有着十分重要的影响，其会导致房屋建筑荷载在基础上分布特点的不同，随后则会相应的影响基础沉降、稳定性以及抗变形能力，所以，在进行房屋建筑结构基础设计时要重点考虑。

2.2 地质条件的影响

基础的选型很大程度上取决于地质条件，而地质条件所涉及的范围较广，包含的因素也比较的复杂，其中影响较大的因素主要有以下几个：①土层的地基承载力，土层的地基承载力是能否选作基础持力层的关键；②土层的分布均匀性问题，土层厚度在基础范围内的不均匀分布将会造成不均匀沉降，严重者甚至危及建筑物安全；③地下水的分布情况，对于带地下室建筑基础设计必需考虑抗浮问题。基础设计中必需对地质勘察资料进行分析研究，才能做出安全合理的基础方案。

2.3 施工环境

房屋建筑的施工环境主要指自然环境以及人工环境。自然环境则主要包含：建筑场地的地形情况，建筑场地所在地的是否存在冻融情况等。人工环境对于建筑基础设计的影响则主要体现在基础工程在施工过程中，不能对周边建筑物或居民产生过大影响。

3 主要基础型式

在进行房屋建筑基础选型时，由于影响的因素比较多，因此尽可能选择具有较高整体性能，能够满足地基承载载力及允许变形要求的基础形式，所选择的基础形式最好能够对不均匀沉降起到一定的调节作用。现阶段，工程中主要采用的基础形式有以下几种：

3.1 浅基础

浅基础一般指基础埋深3～5m，或者基础埋深小于基础宽度的基础，且只需排水，挖槽等普通施工即可建造的基础。浅基础根据结构形式可分为墙下条基、柱下独基、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础等。

3.1.1 墙下条形基础

墙下条形基础是在墙下沿墙走向设置的扩展基础，能直接将上部墙体传来的线荷载分散至地基。根据所采用材料不同，可分为刚性条基和钢筋混凝土条基。墙下条基存在荷载传递直接简单、施工简便、造价低等优点。

3.1.2 独立基础

独立基础，多用于柱下，将柱传来的上部荷载扩散至其下地基。独立基础常用断面形式有踏步形、锥形、杯形。材料通常采用钢筋混凝土、素混凝土等。其特点在于传力路径明确，设计计算方法简单，施工简便，造价较低。

3.1.3 柱下条形基础及十字交叉基础

柱下条形基础由于有较好的刚度，可以对不均匀沉降进行有效的调整，所以通常在柱荷载较大或是地项稳定性较差时采用，但柱距应控制在六七米的距离，否则条形基础的作用也会下降。十字交叉基础尽管其空间刚度较大，但其造价并不太经济，所以在使用过程中只有在条形基础不能有效的满足条件时，才能考虑使用十字交叉基础。交叉基础节点类型见图1。

图1 交叉基础节点类型

3.1.4 钢筋混凝土筏板基础

钢筋混凝土筏板基础多用于地基承载力达不到标准，地基土质不均匀，上部结构荷载较大，同时基础之间空隙不够或是出现重叠时，则均可以使用筏板基础，同时在地下室结构中则需要使用筏板基础，而且可以充当地下室地板结构使用。筏板基础主要见图2。

图2 筏板基础

3.1.5 钢筋混凝土箱形基础

箱形基础是由钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙组成的，形成中空箱体的整体结构，共同来承受上部结构的荷载（如图3所示）。箱形基础整体空间刚度大，对抵抗地基的不均匀沉降有利，一般适用于高层建筑或在软弱地基上造的上部荷载较大的建筑物。当基础的中空部分尺寸较大时，可用作地下室。

图3 箱形基础

3.2 桩基础

桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。桩基础的受力特点是：通过承台将上部荷载传给基桩，再由基桩传至桩周土体及桩底土层（岩层）。根据受力原理大致可分为摩擦桩和端承桩。

桩基础优点为：①沉降量小；②承载力较高；③抗地震性能好等。其缺点在于：①造价高；②施工较浅基础复杂；③施工工期较长。

4 基础选型及设计要点

4.1 多层建筑基础设计

多层建筑基础设计的特点在于上部荷载较小。故在地质条件允许的前提下，宜尽量考虑浅基础形式。

4.1.1 多层砌体基础选型

多层砌体一般采用墙下条形基础，在层数不高的时，可采用刚性条形基础，以节约成本。

如地质条件限制，不能采用天然地基上条形基础时，宜优先考虑地基处理满足承载力要求的条形基础。如浅层土层承载力较低（fa≤60kPa），且不适合做地基处理时，考虑采用墙下桩基础。

4.1.2 多层框架结构基础设计

多层框架结构一般宜采用柱下独立基础。如持力层承载力较低时，可考虑柱下条形基础及十字交叉基础。如多层框架结构带地下室，宜采用柱下独基加防水板的做法。如地质条件较为复杂，亦可采用整体性较好的筏板基础。

持力层埋深较大，如采用浅基础开挖土方量较大时，宜采用桩基础形式。

4.2 高层基础选型

多层建筑基础设计的特点主要有：①建筑传至基础的荷载较大；②高层建筑对基础埋深要求较大，一般带地下室，需考虑整体和局部抗浮；③高层建筑中主楼和裙房的荷载差距较为悬殊，容易引起不均匀沉降。这就需要在高层建筑结构设计时，应该严格按照相关规范规定的允许值来控制基础总沉降量和差异沉降量。

在上部土层承载力较高时，宜采用天然地基上筏板基础或箱形基础。如土层承载力不够或沉降量较大，亦可在筏板或箱形基础下进行地基处理，做成复合地基以满足承载力和沉降量要求。

如持力层埋深较大，可采用桩基础加防水板做法来满足承载力、沉降和抗浮的要求。

对于超高层建筑，则一般采用桩筏基础或桩箱基础，以便支承上部荷载和满足沉降量的要求。

5 基础选型案例分析

工程概况：某高层建筑主楼15层，裙房为4层（主楼、裙房均采用框架结构），总建筑面积20000余平方米，带一层地下室，地下室底板以下为粉质粘土层（fa=220kPa），抗浮水头2.5m。

初步设计基础方案为：主楼采用预制管桩加防水板，裙房采用独基加防水板。

经计算，承载力满足要求，主楼和裙房间沉降差不满足要求，设沉降后浇带加以处理。

优化实施方案：主楼与裙房均采用平筏板基础，主楼筏板厚700mm，裙房筏板厚400mm。

经计算，承载力满足要求，筏板厚度满足柱冲切要求，主楼和裙房间沉降差不满足要求，设沉降后浇带加以处理。

将优化实施方案与初步设计方案进行对比，仅基础工程一项节约造价300余万元，节约工期30d左右。

6 结语

总而言之，基础工程对整个工程项目的造价和工期影响较大。而基础设计前期阶段的基础选型是控制基础工程造价和施工工期的重点。本文对房屋建筑结构设计中的基础选型问题进行了探讨，得到以下结论：

（1）基础选型中应综合考虑上部结构形式、地质条件和施工现场条件等因素。

（2）基础选型宜优先考虑浅基础。如持力层（fa≥60kPa时）承载力不满足要求时，可考虑复合地基上浅基础。

（3）基础选型宜以沉降作为设计控制条件。

（4）带地下室建筑基础选型时，应考虑地下室抗浮问题的影响。

[1]徐 忠.关于房屋建筑结构设计中的基础设计的探讨[J].工业b，2016（1）：135.

[2]张 翔.关于房屋建筑结构设计中基础设计的探讨[J].建筑·建材·装饰，2015（13）：44.

[3]王琪一，褚广平.探讨房屋建筑结构设计中的基础设计[J].建筑工程技术与设计，2015（9）：96.

TU318

A

2095-2066（2016）22-0161-02

2016-7-16

伍腾峰（1981-），男，工程师，硕士，主要从事结构设计，岩土设计等工作。