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地基基础设计的探讨

文章编辑:【河南彬豫强夯地基基础工程有限公司】发布日期:2018-08-28 16:48:26

  一、前言
  地基是建筑的基础,更是建筑质量的基本保证。地基的设计施工要引起施工单位的高度重视,提高设计施工质量。
  二、建筑地基基础工程施工特点
  我国建筑地基基础工程的施工特点主要体现在以下方面:
  1、复杂性。
  我国国土面积非常辽阔,地区跨度较大,不同地区的地质条件也存在很大的差异,各类土质广泛分布在各个区域,同时加上不同地区气候条件的差异,使得我国建筑地基基础工程施工具有较高的复杂性。另外,各类自然灾害的频繁发生,也对地基基础工程提出了不同的施工要求,使得建筑地基基础工程的复杂性进一步上升。
  2、多发性。
  通过对相关的建筑质量检测数据进行分析,我国建筑工程的整体质量普遍不高,其中因为施工缺陷而引发的质量问题屡见不鲜,严重的可能引发建筑坍塌,对国家和人民带来严重的经济损失,同时还会对人民群众的生命财产安全造成严重的影响。
  3、潜在性。
  建筑地基基础工程所涉及的施工环节非常繁杂,各个环节之间相互依托,而部分建筑地基基础工程在施工过程中的潜在问题并未及时发现,这就为建筑后期使用埋下了安全隐患。为了避免这种潜在的质量问题,在每个施工环节完工之后,工作人员需要及时按照规范进行质量检测,及时发现施工问题,并进行整改,确保工程的整体质量。
  三、案例分析
  某工厂用地面积5866m2,拟建建筑为单栋高层建筑,总建筑面积86435m2,其中,地上建筑面积70800m2,地下建筑面积15635m2,地下3层(地下1层设夹层),主楼地上36层裙房地上4层,建筑高度149.8m。主体结构采用框架-核心筒结构体系,裙房顶标高以下主楼框架柱采用型钢混凝土柱。地貌分区属浙中盆地区,拟建场地地貌属堆积地貌冲洪积平原。
  1、基础选型
  基础是房屋结构的重要组成部分,房屋所承受的各种荷载都要通过基础传至地基,起着承上启下的作用。基础设计的首要任务是确定基础型式。建筑基础型式的确定必须综合考虑地基条件、结构体系、荷载分布情况、使用要求、施工技术和经济性等。对于超高层建筑来说,层数多、上部荷载很大且相对集中,导致其一般都有多层地下室以满足基础埋置深度的要求。超高层建筑通常采用的基础型式主要有箱形基础、筏形基础、桩基及桩筏基础、桩箱基础等。本工程单柱最大荷载56000kN,基底标高-17.550m.根据地质勘探报告,基底持力层为中风化粉砂岩,地基承载力特征值为1930kPa。由于基础持力层为基岩,地基承载力较高,经初算,采用筏型基础,天然地基即可满足要求。与梁板式筏形基础相比,平板式筏形基础具有抗冲切及抗剪切能力强的特点,且构造简单,施工便捷,有更好的适应性。因此,主楼基础选定采用平板式筏形基础。
  2、地基基础设计
  地基基础设计包含地基设计和基础设计两大部分。地基设计主要包含地基承载力、地基变形和地基稳定性要求。本工程采用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列软件中的JCCAD模块进行计算,并采用MIDAS软件进行了校核。竖向荷载作用下,主楼基底下平均反力约750kPa,主楼核心筒基底下平均反力约1100kPa。由于持力层为基岩,地基变形很小,计算结果在10mm之内。基础采用平板式筏形基础,设计及其计算内容主要包括基础底板厚度确定、基础底板配筋计算、柱下底板冲切验算、内筒下底板冲切验算、距内筒和柱边缘ho处底板截面的受剪承载力验算和便厚度筏板的受剪承载力验算等。常规验算按照规范《建筑地基基础设计规范(GB50007―2011)》和《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3―2010)进行。基础整体计算采用JCCAD,MIDAS软件进行校核,局部计算按照规范要求和公式进行手算。JCCAD软件计算时,采用筏板有限元进行计算,计算模型为弹性地基梁板模型,统一考虑上部结构、基础和地基三者的共同作用,能够真实反映高层建筑的上部结构、基础和地基的实际工作状态。这种设计方法能有效利用上部结构刚度,从而减小基础结构尺寸,降低基础内力和配筋,设计结果经济合理。
  3、基础抗浮设计
  本工程裙房地上4层,地下3层(地下1包含夹层),部分区域为纯地下室。场地抗浮设计水位为设计室外地面标高下0.50m,相对标高为-0.700m。基底均布恒载标准值小于80kN/m2,地下水水头为15.150m。上部结构自重不能平衡水浮力,基础还需进行抗浮设计。地下室的抗浮设计应进行整体抗浮和局部抗浮验算。整体抗浮应保证抗浮力(压重+抗拉力)大于水浮力,并满足规范规定的安全系数。对结构自重较小的区域,如上部结构层数少、缺层或大范围楼板缺失开洞等区域,应进行分区、分块的局部抗浮验算。
  四、提高地基基础施工质量有效性措施
  1、加强地基基础工程的勘察工作
  房屋建筑地基基础工程是一项技术含量高,涉及专业领域多的工程,加之地基基础施工的特殊性,即属于地下结构工程,受地质条件及水文情况影响较大,需要在地基基础前进行深入细致的勘察工作,并提供准确的工程勘察报告,以此作为房屋建筑地基基础工程施工方案制定,施工工艺选择的参考依据。在房屋建筑地基基础施工过程中应结合建筑物的结构特,分析地基基础结构的功能性,进而科学制定地基基础勘察计划和目标。地基基础工程是整个房屋建筑工程的核心工程,房建单位应高度重视地基基础的勘察工作。在房屋建筑地基基础工程勘察工作中首要工作是合理选择钻孔深度,保证钻孔深度符合工程设计要求,如果钻孔深度不符工程设计要求,压缩厚度未达到桩基础施工土层要求,将会影响房屋建筑地基基础的沉降量计算工作,导致沉降量计算出现误差,影响地基基础施工质量。因此,在进行地基基础勘察工作过程中,应确保钻孔深度符合工程设计要求,这是避免地基基础施工中出现质量问题及工程事故关键性工作。
  2、合理设计工程地基基础的施工方案和施工流程
  施工方案设计人员首先应深刻了解工程前期勘察报告内容,对勘察报告中的各项参数建议值做到心中有数,特别是同地基基础承载力计算相关的数据应格外关注,这是因为地基基础承载力计算的准确性对整个地基基础工程的施工工艺选择,方案选择,以及地基基础上部结构工程的稳定性都有着极大的影响。倘若施工方案设计人员对地基基础勘察报告内容中的某些数据存在异议,可通过荷载试验来对数据的真实性进行验证。对于那些天然地基类型的地基基础施工,在施工过程中相关的技术人员应对地基基础承载力设计的科学性进行复核。在施工过程中如果地基基础出现了严重的沉降问题,应立即停止施工,召集相关技术部门的对地基基础沉降的原因进行分析,并制定科学的地基基础处理措施。避免因地基基础沉降问题未处理继续施工出现工程质量和工程事故。
  五、结束语
  总之,通过实例分析,我们对地基的设计施工有了一定认识,在实际作业过程中,要结合具体工程的实际情况,采取针对性的设计施工措施,保证地基施工的质量,提高建筑整体质量。

 

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