柱下條形基礎(chǔ)的處理方法

李小明

摘 要：針對(duì)柱下條形基礎(chǔ)的處理問題，基于現(xiàn)代計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法和數(shù)學(xué)規(guī)劃論，對(duì)地基基礎(chǔ)方案進(jìn)行優(yōu)化選擇，依據(jù)優(yōu)化的變量，對(duì)地基基礎(chǔ)的類型和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸進(jìn)行優(yōu)化，總結(jié)得出柱下條形基礎(chǔ)的處理方法，此方法對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有良好的作用。

關(guān)鍵詞：地基處理；柱下條形基礎(chǔ)；簡化計(jì)算；處理方法

中圖分類號(hào)：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

柱下條形基礎(chǔ)是指布置成單向或雙向的鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，它由一根肋梁及其橫向向外伸出的翼板所組成，其斷面為T形截面。由于肋梁的截面相對(duì)較大且配置一定數(shù)量的縱向受力鋼筋和橫向抗剪箍筋，因而具有較大的抗剪、抗彎及抗沖切的能力。在荷載較大，地基承載能力較小的情況下，常被采用，柱下條形基礎(chǔ)與上部各框架連成一個(gè)整體。

柱下條形基礎(chǔ)的基礎(chǔ)功能是將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳給地基，通常在上部結(jié)構(gòu)傳給地基的荷載較大，地基承載力低，獨(dú)立基礎(chǔ)不能滿足要求，地基土不均勻，土質(zhì)變化大，柱網(wǎng)較小，獨(dú)立基礎(chǔ)之間的凈距小于基礎(chǔ)的寬度，或獨(dú)立基礎(chǔ)所需要的面積受相鄰構(gòu)筑物的限制，面積不能擴(kuò)大等情況下采用條形基礎(chǔ)。根據(jù)以上柱下條形基礎(chǔ)的特點(diǎn)及適用條件，結(jié)合地質(zhì)條件等各因素，以及考慮因基礎(chǔ)的不均勻沉降，柱下條形基礎(chǔ)是可行的。在進(jìn)行基礎(chǔ)施工之前要對(duì)地基進(jìn)行一定的處理，限制不均勻沉降。

1 處理方法

建筑物建造的場(chǎng)地，若淺層土質(zhì)不良，無法滿足建筑物對(duì)地基變形和強(qiáng)度的要求，此時(shí)必須利用下部堅(jiān)實(shí)的巖層或土層作為持力層。樁基礎(chǔ)就是將上部結(jié)構(gòu)物的巨大荷載，通過樁桿傳給持力層的巖層或土層。因此樁基礎(chǔ)是深基礎(chǔ)，深基礎(chǔ)的類型有樁基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)、沉井、地下連續(xù)墻等。其中樁基礎(chǔ)用的最多。

樁基礎(chǔ)是通過樁桿將荷載傳給深部的土層或側(cè)向土體。承受豎向荷載的樁通過樁側(cè)摩擦力和樁端將荷載傳遞到深部的土層上。因此其承載力與樁所穿越的整個(gè)土層和樁持力層土的性質(zhì)、樁的外形和尺寸密切相關(guān)。承受橫向荷載的樁，通過樁側(cè)將荷載傳給土體，其承載力與樁側(cè)土體的抗力系數(shù)，樁身的抗彎剛度和強(qiáng)度密切相關(guān)。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)施工簡單，上部結(jié)構(gòu)柱荷載直接作用于基礎(chǔ)上，但由于地基中厚薄不均的上覆回填土的影響，必然存在不均勻沉降的問題，故需進(jìn)行地基處理。

端承樁基礎(chǔ)靠樁尖處的堅(jiān)實(shí)土層或巖層的反力來支承上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，樁身處于軟弱土層中；考慮擬建辦公樓場(chǎng)地地質(zhì)特點(diǎn)，下覆基巖中等風(fēng)化巖石地基承載力特征值分別為泥巖0.8Mpa，砂巖1.0Mpa，故采用端承樁。柱下條形基礎(chǔ)對(duì)擬建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)很合適，首先對(duì)于柱下條形基礎(chǔ)本身來說它對(duì)不均勻沉降的控制是很有效的，使基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)具有很好的整體性，再加上對(duì)地基已經(jīng)進(jìn)行了強(qiáng)夯處理，所以對(duì)該工程最關(guān)心的基礎(chǔ)沉降問題可以很好的解決。另外造價(jià)也不算高，綜合考慮柱下條形基礎(chǔ)是很好的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

樁基礎(chǔ)對(duì)于擬建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是可行的，但是由于樁基礎(chǔ)的施工難度大，不安全，最重要的一點(diǎn)是，樁基礎(chǔ)的造價(jià)是很大的如果全部采用樁基的話，其基礎(chǔ)造價(jià)占整個(gè)工程的造價(jià)是很大的，這樣就使工程的總投資增大。柱下條形基礎(chǔ)相比于獨(dú)立基礎(chǔ)能夠更好的控制不均勻沉降，相比于樁基礎(chǔ)施工更加簡便，且造價(jià)相對(duì)較低。其作為承重結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)適用且安全可靠，可以很好地解決我們最關(guān)心的基礎(chǔ)不均勻沉降問題，而且保證其最基本的承載力的要求，使結(jié)構(gòu)安全可靠，而且施工方便，還可以達(dá)到工程造價(jià)相對(duì)較低的目的。

2 計(jì)算

對(duì)柱下條形基礎(chǔ)的計(jì)算采用簡化計(jì)算法，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)剛度大小，簡化計(jì)算方法可分為靜定分析法和倒梁法兩種。這兩種方法均假設(shè)基底反力為直線分布，為滿足這一假定，要求條形基礎(chǔ)具有足夠的相對(duì)剛度，基礎(chǔ)上的柱距應(yīng)滿足下列條件

柱下條形基礎(chǔ)的計(jì)算步驟如下

確定基礎(chǔ)底面尺寸，當(dāng)軸心荷載作用時(shí)，基底寬度b為

當(dāng)偏心荷載作用時(shí)，先按上式確定基礎(chǔ)寬度并適當(dāng)增大，然后按下式驗(yàn)算基礎(chǔ)邊緣壓力為

式中， —相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，各柱傳來的豎向力之和； —基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重之和； —作用在基礎(chǔ)梁上墻的自重； —各荷載對(duì)基礎(chǔ)梁重點(diǎn)的力矩代數(shù)和； —基礎(chǔ)平均埋深； —當(dāng)基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)有地下水時(shí)，基礎(chǔ)底面至地下水位的距離；無地下水時(shí)， =0； —修正后的地基承載力特征值；

地基承載力設(shè)計(jì)值 的確定

用以上公式進(jìn)行驗(yàn)算，并確定柱子的尺寸和條形基礎(chǔ)的尺寸，最終確定基礎(chǔ)方案。

3 結(jié)論

通過對(duì)柱下條形基礎(chǔ)的分析我們可以得到以下結(jié)論：

（1）建筑基礎(chǔ)選型要考慮上部結(jié)構(gòu)特性、持力層的情況、所穿越土層的情況、周圍環(huán)境因素，采用樁基礎(chǔ)時(shí)還要考慮樁的尺寸限制，以及最終起決定因素的性價(jià)比和工期等諸多因素。

（2）用常規(guī)設(shè)計(jì)方法簡化計(jì)算時(shí)有其適用范圍，對(duì)地基沉降較敏感的結(jié)構(gòu)以及對(duì)于軟弱地基上的條形基礎(chǔ)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不同，設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)重視；另外，靜定分析法和倒梁法雖有其優(yōu)越性，但也不是完美無缺。

（3）當(dāng)基礎(chǔ)比較軟弱，樁承載力或者地基壓縮性分布不均勻，以至于使用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)可能產(chǎn)生較大的不均勻沉降。此時(shí)一般將同一方向活同一軸線上若干柱子的基礎(chǔ)聯(lián)系成一體而成為柱下條形基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[s].GB50007—2002.

[2] 侍倩，高層建筑結(jié)構(gòu)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3] 莫海鴻，楊小平.基礎(chǔ)工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] 黃和平.共同作用條件下基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互影響[J].武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，（3）：53-55.

[5] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[s]，JGJ3-2002.

[6] 陳曉平.基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與分析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.