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土建施工低级设计分析（地基）

2015-07-13 222 0

一、地基结构设计等级
　　地基结构设计等级分为甲级、乙级、丙级三种。甲级用于30层以上的高层建筑、重要的工业与民用建筑物、大面积的多层地下建筑物、体型复杂层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物、复杂地质条件下的坡上建筑物、对地基变形有特殊要求的建筑物、对原有工程影响较大的新建建筑物、场地和地基条件复杂的一般建筑物、位于复杂地质条件上地下室的基坑工程、开挖深度大于15m的基坑工程以及周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程等；乙级用于除甲级、丙级以外的基坑工程、工业与民用建筑物；丙级用于次要的轻型建筑物、场地和地基条件简单，荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物以及非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小于5.0m的基坑工程。
　　二、建筑物基础的分类
　　基础是建筑物的组成部分，基础承受建筑物上部结构传下来的全部荷载，是建筑物地面以下的承重构件。地基是基础下面承受荷载的土层，承受着基础传来的全部荷载。建筑物的地基基本有两大类，一种是天然地基，天然地基是天然形成的地质基础，不需要经过人工加固处理，对建筑物有足够承载力。一种是人工地基，即基本的地质条件难以满足建筑物的承载需要，需要经过人工加固处理，包括土层的承载力较差和上部荷载较大两种情况。高层建筑不断发展，人工地基成为建筑物地基的主要形式，为了使原有地基具有足够的承载力，在进行建筑物建设时大都会对通过换土、水泥搅拌、压实、化学加固等方法对原有土层进行人工加固和改良。
　　基础作为建筑物的承载构件，按基础受力特点，具体可分为柔性基础和刚性基础；按基础所使用的材料可分为砖基础、混凝土基础、毛石基础、钢筋混凝土基础、三合土基础、灰土基础、毛石混凝土基础等类型；按基础的构造形式具体可以分为条形基础、独立柱基础、筏板基础、箱形基础、桩基础等。在进行建筑物建造时要结合施工的具体情况，如地质特点、水文条件、工程结构类型等进行具体的基础选择。
　　三、选择合适的土木建筑地
　　一块好的土地对于土木建筑工程来说是相当重要地。选择合适的土木建筑地是一套地基设计的首要前提。地形地势决定着地基的实用性与可靠性。怎样的土地才最适合土木建筑的建造呢？对此，做了如下分类：
　　1、地形平坦是首要选择条件
　　一块凹凸不平的地是十分不适合土木建筑的建造。试想一下，一块凹凸不平的地面上怎么可能会建造出好的土木建筑呢。这完全不可能。因此，选择一块平坦的地是土建施工地基设计的首要之选。
　　2、选择土质良好的地
　　要想在土建施工中达到很好的效果，让土建施工的地基设计得合理与实用。那么土木建筑地的土质也是一个不容忽视的要素。当然，土层不均匀的土地是十分不适合土木建筑地地基的设计的。一块土层相当不均匀的土地还会给地基设计师带来很大的困扰。所以，在选择土质的时候，一定要慎重、仔细。派专业地质探测人员去探测土木建筑地的土质，做好综合实验确保选择的土地的土质适合当项土木建筑。
　　在选择土地的时候，尽量选择土质较坚硬，避免土质松软。因为，如果土木建筑的地面土质较松软的话，容易在遇上狂风暴雨的时候使地基遭到破坏。如果把土木建筑比作一个人的话，那么土木建筑的地基就相当于人类的双腿。试想一下，一个人的腿如果出现了严重的问题。那么他还能继续正常行走吗？这个换在土木建筑中也是一样，如果土木建筑的地基出现了严重的问题。那么相应地，这项土木建筑也会遭到严重的破坏。就如人的双腿出现毛病一般，就无法正常行走。土木建筑也会因此出现容易倒塌、破坏的严重问题。如果出现这些问题，不仅仅对于建筑企业是一大损失。往坏了想，有可能还会出现人员伤亡的严重问题。谁也不想出现这些意外，因此为了保证土木建筑的实用性，选择一块土质良好的地是土建地基设计中的首要之选。
　　四、土建施工地基设计的勘察工作
　　土建施工的地基基础设计应保证建筑物在长期荷载作用下地基的稳定性，满足耐久性要求，同时使地基变形不超过地基变形允许值。验算地基变形及桩基变形时，传至基础底面或承台底面的荷载效应，采用正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，相应限值应为地基变形允许值。
　　1、天然地基的勘察与评价
　　对于土建施工中的天然地基要根据地基与建筑条件，计算出合理的地基承载力。施工前必要时进行地基变形和稳定性评价；当地基的不均匀性和荷载的差异较大时，应分析地基基础与上部结构刚度之间的适应程度，并提出适宜的地基基础方案与相关问题的建议；要考虑基础设计、施工和使用期间可能发生的问题，提出处理措施及建议；此外要评价场地和地基土的地震工程特性，包括场地地段划分、场地类别、土地液化、场地的地震稳定性；同时也需要对地下室的防水和建筑物的抗浮进行评价。
　　2、山区建筑地基的勘察、设计
　　对于山区土建施工的地基设计要首先勘察建筑场地及其附近有无断层、滑坡、危岩、崩塌、泥石流等不良地质作用和挖方、填方等工程活动；仔细勘察地下有无可开采的矿藏和浅层采空区存在；绝对不可忽略地基受洪水威胁的可能性；此外还要注意建筑场地有无岩溶、洞穴及岩面溶蚀现象，分析建筑地基的类型及其不均匀性。
　　五、地基的合理设计与地基施工材料的相互配合
　　地基的合理设计师地基施工的有效蓝本，只有有合理的地基设计方案才能建出更好、更适合土木建筑工程的地基。地基施工材料的选用也是一大重点，材料的选购应从实用性考虑。不要怕资金的投入过大，因为好的施工材料才能使地基设计得到更好的体现。
在选购地基材料的时候应该注以下几点：
　　1、材料的适合性
　　一批适合施工的材料才能够建造出好的土木建筑工程地基，因此企业在选择施工材料的时候一定要考量材料的适合性。这批材料到底适合此项土木建筑工程吗？它会将地基的合理性与实用性充分体现出来吗？这些问题都是材料采购人员必须思考的。
　　2、将各种材料做一个综合的对比
　　将各种施工材料做一个综合的对比，选取最适合此项地基施工的材料。到各大材料市场去做一个施工材料的调查与对比也是有利于地基设计的一项任务。
　　3、材料的实用性与使用寿命
　　材料的实用性与使用寿命的长短在施工中也起到一个相当大的作用。在考察材料的实用性与使用寿命的时候要注意材料的性能度、混合成分以及它的市场口碑。
　　当然，最最重要的还是要考察它的使用寿命。这也是辅助地基设计合理的一大要素。施工材料的使用寿命与施工质量有着密切的相关，在考察施工材料的使用寿命的时候一定要用心。要综合多方面因素去考察，不能够只听信商家的片面之词，要从多个途径缺了解调查确保施工材料的使用寿命的准确度。也可以多跑几个材料市场多做比较，多做记录。将好的材料用书面的形式记录下来，以便下一次施工的时候不会在材料选购时显得六神无主。
　　我们明白，地基设计的合理性与实用性与土木建筑工程有着密不可分的关系。所以，在地基设计的时候一定要综合多种因素来进行设计。相信随着设计方案的逐渐完善化与合理化，我国土建地基的设计会越来越好。
　　六、土建施工地基的设计中易出现的问题及问题解决办法
　　1、筏板基础问题
　　1）季节性冻土地区基础埋置深度问题
　　在设计基础的地面标高和回填后的地面标高时必须要考虑到地基的冻胀性，由于我国北方地区的冬季相对较长，所以地质情况会随着气温的高低而形成冻胀土。一旦冻胀土出现在基础下，就会提高基础裂层和上部尺寸变形等问题发生的几率，从而产生建筑结构上的质量问题。因此在设计时要严格按照《地基设计规范》的相关要求，精确根据冻胀土层的冻胀率确定地基的冻胀类别，计算季节性冻土地基的设计冻深以及基础的最小埋置深度。采取及时必要的防冻措施，以减小由于气温过低导致的冻土而带来的建筑施工的安全隐患。
　　2）基础拉梁设置问题
　　在土建施工过程中，常常会出现施工随着设计者或投资方意愿而删减非建筑物承重结构的问题，这些非承重结构往往包括基础拉梁。然而，如果遇到以下情况：抗震等级为一级的框架以及5类场地的二级框架，亦或是柱与基础的承力值相差较大的情况，再如地基所在的土层存在软性粘土层，液化土层，以及严重不均匀土层，基础在不同轴线而出现较大的埋深问题等上述情况，一定要做好基础拉梁的设置，切不可随意删减基础拉梁。
　　3）基础拉梁配筋计算问题
　　在土建施工的地基设计工作中，也会出现由于设计者的责任心不强而产生的基础拉梁配筋计算错误的问题。因此在设计时要注意根据不同的基础拉梁的位置及受力情况采用不同的计算方法，运用反算进行检验。由于多层无地下室结构的柱下基础深埋较大，其底层柱也随之变大。正负0.001的位置以下设置的基础拉梁，从基础顶面至拉梁顶面为一层，从拉梁顶面至首层顶面为二层，框拉梁和柱底最终配筋值应取两次结果中的最大值。此外对于建筑物是没有地下室的框架结构要采用拉梁所拉结的柱子中轴力较大的1/10作为轴中心拉力，拉梁按照轴心拉力构件计算。因为柱基础本身可承受一定的偏心压力，所以当土质情况较好时可采用原有设计方案。在满足建筑结构安全需要的同时也节省了不必要的资金消耗。对于抗震等级为一、二级的框架结构，拉梁平衡柱底的弯距的组合柱底设计值应分别乘以1.5和1.25增大系数，柱基础要按照轴心受压计算。如果拉梁承托拉墙以及其他竖向荷载，应该将竖向荷载所产生的弯距采用以上两种计算方法之一，计算出的内力结合，按照拉弯和受弯构件计算出纵向的受力钢筋值。对于钢筋的构造，拉梁纵向受力钢筋在满足上述计算要求的基础上应全拉通，对于负弯矩钢筋也要做到50%拉通。
　　2、桩基问题及问题解决办法
　　由于桩基记住设计对数据的依托性相对较大，一旦在土建施工中设计者对数据进行随意改动，施工的安全问题就无从保障。一些设计者专业知识不过关，把设计等级和建筑安全等级混为一谈，这些不专业的做法都给土建施工带来了不容小觑的安全隐患，为建筑的安全埋下祸根。因此要切实做好土层的勘察工作，根据现场岩土勘察报告进行桩基设计，对于没有相应科学数据的特殊情况的土层条件，要进行精密的现场勘察，同时设计人员要对勘察质量进行硬性要求，确保勘察结果的精确性。一旦出现计算出的单桩承载力的结果差异较大的情况，设计人员要亲自参与勘察工作，通过实际勘察确定准确的单桩承载力的实际值。有些土建的施工所采用的设计图纸往往只重视承重力，建筑材料等问题而忽略等级设计。因此当遇到负载分布不均等问题时，极易造成地基的沉降，给建筑的安全造成极大的影响。因此在桩基的选择上，要严格考虑等级设计，要进行深入的实事求是的调查研究，根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地基和建筑物体型的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度等问题，对桩基进行等级设计。对于设计等级为甲级的建筑，进行现场静载试桩时要严格做好验槽和土层检查工作，确保土建施工的安全。
　　七、结语
　　建筑地基设计是建筑设计的重要组成部分，是整个建筑设计施工的重点，是建筑物结构保障稳定性的基础，是建筑物质量保证的根本。建筑结构的设计和施工中地基是最为重要的，地基是地下隐蔽工程，一旦发生事故就容易造成灾难性后果。而建筑基础设计关键是基础类型的选择，基础的设计对整个结构设计至关重要，应该根据工程实际情况进行具体的选型，以保证地基设计的科学、合理。
　　参考文献：
　　[1]丁瑜婷.探索地基结构设计及处理方法[J].江西建材，2012，06：37-38.
　　[2]张家康，黄文萃.我国建筑结构设计规范编制与进展[J].建筑结构学报，2010，S2：355-364.
　　[3]陈叶银.上部结构―筏板基础和地基的共同作用及地基局部优化处理[D].兰州交通大学，2012.
　　[4]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011.

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