建筑基礎結(jié)構(gòu)設計中沉降問題的改善策略探討

梁瑩

【摘要】建筑基礎的不均勻沉降事關重大，輕則致使建筑物出現(xiàn)裂縫，重則會導致建筑物出現(xiàn)傾斜、變形甚至是坍塌，故而容不得小覷。本文結(jié)合筆者多年的建筑基礎結(jié)構(gòu)設計實踐經(jīng)驗，就建筑基礎結(jié)構(gòu)設計中沉降問題的影響因素與改善策略展開全面探討，以期可對眾建筑結(jié)構(gòu)設計人員有所啟發(fā)與幫助。

【關鍵詞】基礎結(jié)構(gòu)設計;沉降問題;影響因素;改善策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.053

1、建筑基礎結(jié)構(gòu)設計中沉降問題的影響因素

1.1地基承載力

承載力越大的地基，承載力及抗變形力也較強，因此，產(chǎn)生沉降的幾率也相對較小。對于地質(zhì)條件好、承載力強的建筑基礎，沉降量往往較小，因而可考慮采用天然地基;而對于承載力差或為軟弱地基且軟弱土層厚度較大時，軟弱地基的壓縮性較大，沉降量往往較大，故而需要采取人工樁基礎控制沉降。

1.2基礎結(jié)構(gòu)形式

合理選擇整體性好、抗彎剛度大的基礎形式，如筏板、箱形基礎，或組合形式的樁筏或樁箱基礎，對于沉降控制效果顯著。筏板或箱形基礎的長、寬差較小時，沉降量越大;而樁基礎的樁基長度、數(shù)量及布設形式也與沉降量直接相關，如樁長大、樁數(shù)多的樁基，沉降量較小，樁基布設與荷載分布越協(xié)調(diào)，不均勻沉降也越小。

1.3上部結(jié)構(gòu)荷載

建筑上部結(jié)構(gòu)荷載大小、分布、變形等要求不同，也會對基礎結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響。其中，上部結(jié)構(gòu)整體性差，荷載分布不均、變形量大時，易對基礎產(chǎn)生附加應力及變形而導致基礎沉降不均。另外，對于基礎地質(zhì)條件較差，沉降控制困難的，宜采取輕型結(jié)構(gòu)及材料降低上部結(jié)構(gòu)自重及荷載分布對基礎沉降的影響。

2、建筑基礎結(jié)構(gòu)設計中沉降問題的改善策略

2.1合理選定基礎類型

當前，在我國房建工程施工中，較為常用的基礎類型主要有淺基礎中的筏板基礎、箱型基礎，以及深基礎中的樁基礎。

（1）筏板與箱形基礎的抗彎剛度大、整體性較好，能夠有效協(xié)調(diào)建筑基礎的不均勻沉降情況。尤其是在軟弱地基上進行高層建筑施工中，應優(yōu)先選擇耗材較小、施工便捷的筏板基礎。而如若采用筏板基礎無法有效控制建筑基礎沉降時，再考慮選擇抗彎剛度以及整體性能更加優(yōu)異的箱形基礎，雖然該種基礎形式的材料消耗更大、技術(shù)要求更高，但相對筏板基礎其能夠更好的控制基礎沉降問題。

（2）建筑基礎采用樁基礎形式時，既可單獨施工也可與筏板與箱形基礎組合成為樁筏基礎或樁箱基礎。基樁與樁間土間因較大的摩阻力，也在一定程度上加大了對上部結(jié)構(gòu)的承荷能力。且若樁端持力層為承載能力較強的基巖時，也能夠有效減少基礎的沉降現(xiàn)象。另外，對于高層建筑上部結(jié)構(gòu)荷載較大或分布不均時，在樁基設計選擇樁基長度、數(shù)量以及布置形式時，可采用樁基變剛度調(diào)平設計，以確保樁基支承反力與荷載分布保持協(xié)調(diào)，進而實現(xiàn)調(diào)平基礎、降低基礎沉降的目的。

2.2采用低敏感形結(jié)構(gòu)

砌體承重以及鋼砼框架結(jié)構(gòu)對基礎的不均勻沉降極為敏感，而排架結(jié)構(gòu)、三鉸拱結(jié)構(gòu)等以鉸接連接的結(jié)構(gòu)形式，對于建筑基礎的不均勻沉降有較強的適應能力，在支座位置出現(xiàn)相對位移的情況下不會產(chǎn)生附加應力，因此，能夠最大限度防止建筑基礎的不均勻沉降病害。通常，對于鉸接結(jié)構(gòu)多適用于公共建筑、工業(yè)廠房以及倉庫等建筑形式。但需要注意的是，對于較為嚴重的基礎沉降不均的情況，依然會對鉸接結(jié)構(gòu)的屋蓋系統(tǒng)、縱橫連接構(gòu)件以及建筑圍護結(jié)構(gòu)造成破壞，因此，對存在較嚴重基礎沉降不均的地段，需要妥當采取切實可行的防范措施。

2.3合理設置墻體圈梁

墻體圈梁的合理布設能夠顯著提升建筑砌體結(jié)構(gòu)的抗彎能力，增加建筑的抗彎剛度。對于建筑砌體承重結(jié)構(gòu)而言，基礎不均勻沉降的破壞主要為墻體開裂，因此，通過在墻體內(nèi)合理布設圈梁，能夠有效規(guī)避與防止砌體出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。對于墻體正向撓曲而言，下層圈梁能夠發(fā)揮其作用而避免墻體開裂;相反對于墻體反向撓曲而言，生成圈梁能夠發(fā)揮其作用而防止墻體的沉降開裂。但是，由于墻體撓曲往往不易判斷，故需要在墻體上層、下層方向均設置一定的圈梁，并滿足如下要求：

（1）對于多層建筑而言，應在基礎頂面位置附近以及頂層門窗頂部位置分別布設一道，其他可按照隔層的方式進行布設，必要時也可每層均進行布設，圈梁的布設位置應在窗頂下方或樓板下方。對于工業(yè)廠房及倉庫等建筑形式，需根據(jù)基礎梁、連梁以及過梁的要求進行合理布設。

（2）圈梁的設置應以貫通全部外墻體、承重縱墻以及主要內(nèi)橫墻為原則，并在平面上形成閉合的系統(tǒng)。如若建筑地基為軟基且墻體開洞較大時，可以在削弱位置加強配筋或通過鋼混邊框進行加強處理。

2.4合理降低建筑自重

對于建筑的基底壓力而言，建筑物的自重（涵蓋了基礎以及回填土的重量）占了較大比例，據(jù)相關統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，工業(yè)建筑中建筑物自重占比約50%，民用建筑的建筑物自重占比約60%。因此，降低建筑物自重能夠有效規(guī)避地基沉降的幾率。具體措施主要有：

（1）選擇輕型結(jié)構(gòu)，如可結(jié)合建筑工程實際，合理選擇預應力砼、輕鋼及各種輕型空間結(jié)構(gòu)。

（2）減輕墻體重量，對于軟基或沉降幾率較大的地區(qū)，可選擇空心砌塊、多孔磚以及其他類型的輕質(zhì)墻體結(jié)構(gòu)。

（3）減輕基礎及覆土重，根據(jù)前期地質(zhì)勘察報告選擇回填土少、自重輕的基礎形式，例如空心或殼體基礎，對于室內(nèi)地坪標高較高時，也可選擇架空底板的方式代替基礎覆土，或根據(jù)承載力要求合理設置地下室或半地下室。

2.5有效增加基礎剛度

對于體型結(jié)構(gòu)復雜、荷載分布差異大的框架結(jié)構(gòu)建筑，可結(jié)合實際選擇箱形基礎、筏板基礎或樁基礎等基礎形式，以有效提升建筑基礎的整體剛度，避免荷載分布不均勻而導致的基礎沉降不均。對于單獨柱基礎的鋼砼框架結(jié)構(gòu)因?qū)A的不均勻沉降較為敏感，因此，可通過基礎梁設置提升結(jié)構(gòu)剛度，降低不均勻沉降的幾率?；A梁的設計往往需要具有較強的設計經(jīng)驗，其底面多置于基礎表面或稍高，截面高度為l/14～l/8的柱距，從上至下通長、均勻配筋，每側(cè)配筋率約為0.4%～1.0%。

結(jié)語：

致使建筑基礎產(chǎn)生沉降的成因眾多且較為復雜，無論是設計不合理或是施工不規(guī)范又或是突發(fā)地質(zhì)災害等均會導致建筑基礎發(fā)生不均勻沉降，進而為建筑物帶來無法逆轉(zhuǎn)的損害，影響到所涉建筑的安全、長久使用。對此，需要對建筑基礎設計給予著重關注，切實抓好基礎結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量，并通過科學選定建筑基礎結(jié)構(gòu)類型、合理設置墻體圈梁、有效降低建筑自重、切實增加基礎剛度等一系列有效舉措，最大限度上規(guī)避建筑基礎的沉降問題，保障建筑安全。

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