建筑装饰设计基础

建筑装饰设计基础（精选12篇）

建筑装饰设计基础 篇1

摘要：本文从某山地边坡建筑的基础设计所面临的问题出发,主要是基础桩斜向受荷、边坡稳定等方面的问题,有针对性的提出了解决这些问题的措施,深入探讨了此类建筑边坡需注意的问题。基于理正岩土软件,采用简化计算解决桩斜向受荷的问题。最后总接了几点建议,供设计参考。

关键词：建筑边坡,稳定性,斜向受荷桩,P-Δ效应,m法

1工程概况

重庆某规划小区B1/B2栋为山地边坡建筑,切坡后形成一两阶台地,最高一阶台地建筑为12层,较低一阶台地建筑为18层,全都采用抗震墙结构体系。该建筑边坡切坡前后的剖面及其原始的坡面线和切坡后的轮廓线示意见图1。

地质情况:沿原始坡面线分布一层黏土平均约为0.8 m,在依次沿着坡面线为强风化和中风化页岩。页岩产状内倾,勘察资料揭露岩石完整,无软弱结构面。地质剖面示意见图1。

2基础设计面临的几个问题

2.1 基础稳定性的问题

在坡地建房,必须解决好建筑物基础的稳定性问题,对于多层建筑物浅基础,按照文献[1]基础边缘离边坡坡顶必须有一定的水平距离,见图2,即满足以下不等式:

(注:a不得小于2.5m)

条形基础:a≥3.5b-d/tanβ (1)

矩形基础:a≥2.5b-d/tanβ (2)

式中 a—基础底面外边缘线至坡顶的水平距离;

b—垂直于坡顶边缘线的基础底面边长;

d—基础埋置深度;

β—边坡坡角。

同时,还要满足文献[1]中相应的地基稳定性验算要求。最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求:

MR/Ms≥1.2 (3)

在对本建筑设计时,笔者作为勘察负责人提出,采用桩基础,保证桩基嵌入稳定岩层中,解决好稳定性和基础边缘离边坡坡顶必须有一定的水平距离,同时按大多数文献的研究表明此建筑物的桩基础必须具备抗滑,尤其是临空面处桩基,以此基础桩对边坡进行支挡。

2.2 基础桩的受力特点

对此岩质边坡,按照文献[2],此时边坡岩石压力可按下列规定计取:

(1)对无外倾结构面的岩质边坡,以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算侧向岩压力;破裂角按45°+ϕ/2确定,Ⅰ类岩体边坡可取75°左右;

(2)当有外倾硬性结构面时,侧向岩压力应分别以外倾硬性结构面的参数按6.3.2条的方法和以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算,取两种结果的较大值;除Ⅰ类边坡岩体外,破裂角取外倾结构面倾角和45°+ϕ/2两者中的较小值;

(3)当边坡沿外倾软弱结构面破坏时,侧向岩石压力按6.3.2条计算,破裂角取该外倾结构面的视倾角和45°+ϕ/2两者中的较小者,同时应按本条1和2款进行验算。

因此,边坡处的桩基受力除了上部结构传来的竖向荷载和水平荷载外,还有边坡的侧压力,受力十分复杂,其受力简图见图3,因此,其计算相当复杂。

按结构力学的理论推导,斜向受荷桩由于水平力与竖向力耦合作用,在水平力作用下桩产生挠曲,中部截面在竖向力作用下,弯距会因挠度而有一附加弯矩,同时挠度会变大,这种效应为p-Δ效应。

2.3 抗震的问题

按文献[3]中的4.1.8条,当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用,其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定,但不宜大于1.6。故在设计中应根据边坡是土质或岩质及其高度对地震影响系数作一修正。由于对建筑坡地,大多数时候设计成掉层建筑,从汶川地震震害来看,这类建筑应采用抗震缝分开。

3解决措施

3.1 解决稳定性的问题

采用以下措施:桩基必须具有足够的抗侧刚度,对于建筑边坡的最外一侧临空的桩基采用人工挖孔方桩,同时截面高度与宽度比在1.5左右;破裂角按45°+ϕ/2确定,同时桩基必须嵌入破裂角以下稳定岩层中一段长度,长度用软件计算确定;采用多排桩,用基础梁拉结各桩,共同抵御岩石侧向压力,同时一层地面还采取刚性楼板,以此来解决对临空桩的侧移限制;桩自身必须有满足不能压曲的要求。

3.2 解决抗震性的问题

本建筑结构决不能设计成掉层建筑,建筑边坡台地上下建筑用抗震缝分开,同时用地梁和一层地面的刚性楼面来解决建筑边坡边缘的临空桩的抗震问题,同时方桩之间采用挡土板连接。

3.3 斜向受荷问题的解决

在很多文献中,对这种受荷桩都采用各种假设,而在设计中,笔者认为,由于边坡桩受力复杂,因此,在采用合理的模型上,临空处的一排桩采用预应力锚索,解决其临空状态;同时,临空处一排桩与内侧几排桩采用地梁和刚性楼面连结;除了临空面桩基和下一阶台地最外侧桩,其余桩都采用不对称配筋,岩石压力作用侧配筋较大。按照本地的人工挖孔桩经验,大多数桩基设计成扁桩,即沿岩石压力作用方向,其高度很高,这样加大桩基沿岩石压力作用方向的抗侧刚度。

按文献[4]的研究,山地建筑边坡建筑采用桩基础时,可以在桩上安装锚杆(索),同时桩底端的岩石天然单轴抗压强度要折减,本工程只在临空处的一排桩采用预应力锚索。

对于斜向受荷桩的p-Δ效应目前许多文献都有研究,提出了许多数值解法,但是都是基于许多假设条件,因此,笔者针对此问题,认真分析了本工程的采用桩的抗侧刚度较大,而竖向力也不是太大的情况下,用理正采用m法计算桩基的水平位移,同时对最大弯矩乘以一个大于1的系数,此系数按文献[5]的相关条文确定。

这样做的理论依据是当支护结构产生位移后,作用在支护结构上的岩石压力会减小很多;同时桩变形都是小变形,而桩本身的抗弯能力和刚度较大,而桩本身的抗失稳能力也较强,因此,综合参考了文献[5]的规定,只采用同时对最大弯矩乘以一个大于1的系数,简化计算。

4斜向受荷桩计算

对于本工程,采用理正岩土软件对斜向手荷桩进行简化计算,同时桩的相关要求满足文献[6]条文的规定。页岩的基本参数取值如下:c=60kPa,Φ=65°。

桩的断面尺寸为:1.5×2.2 m,桩身混凝土取C30,桩的纵筋采用HRB335级钢筋,桩顶荷载按上部结构计算选取,岩石压力按文献[1]取值,计算按实际边界约束条件。

计算结果如下:调整后内侧最大弯矩7 916.598(kN·m)距离桩顶17.000 m,外侧最大弯矩为4 249.156kN·m,距离桩顶7.000 m;最大剪力为2 504.895 kN,距离桩顶14.000 m,桩顶位移最大位移12 mm。在设计中,最后对桩身采用了两道预应力锚杆,进一步减少水平位移和减少P-Δ效应。最后,临空处桩采用的配筋如图4所示。

5深入探讨

很显然,对于建筑边坡上的坡地建筑,必须进行有限元分析,包括在边坡切坡过程的开挖卸荷分析。页岩抗拉强度低,较大的拉应力时会破脆。开挖中,其地应力会随边坡开挖而改变,因此传统的岩石强度指标单轴饱和抗压强度或单轴自然状态抗压强度指标没考虑开挖卸荷的影响,李建林等人针对卸荷岩体做过专门研究,卸荷岩体的力学性能有自己的特点。因此提出以下三点意见进行深入探讨:

(1)在项目规划和方案设计阶段,必须统筹考虑,当规划和方案确定时,然后再对山地进行切坡,这样可以对切坡按拟作法进行处理,减少对边坡切坡的影响,同时又可减少时间效应对边坡的不利影响。岩质边坡一般较陡,坡角较大,为了改善用地需求,往往会对边坡切坡,因此存在开挖卸荷和拉力缝的问题,因此拟作法较好解决这一问题。

(2)在西南山区建筑用地日益紧张的情况下,可以对山地加以改造利用,但在施工中必须以科学的态度对待工程建设,最好统筹安排,以达到最好的经济效益与社会效益。在坡地建房尤其是高层建筑时,边坡的加固费用是很高的,因此必须从经济与社会角度去寻求最佳的建筑方案。

(3)由于传统的软件无法考虑上部结构与地基的相互作用,因此应进一步研究合适的数值方法,最好是上部结构和地基整体建模计算分析在这方面,目前比较好的软件有ANSYS和FLCA3D等。应尽量按施工进度来建立模型,考虑开挖进度和建设进度等各种工况来进行仿真分析。同时要对页岩的本构和破坏准则深入研究,最好是对岩石的原始地应力进行测试,以便考虑合理的岩石侧压力。

6结束语

在对本建筑进行设计过程中,笔者针对山地建筑边坡建筑基础设计总结了以下几点建议:

(1)在山地建筑边坡建小高层建筑基础可采用桩加锚杆体系,桩的截面较大,挡土侧桩配筋较大,不能构造配筋,所以基础造价高。同时当无法采用锚杆时,可以采用桩里面配置型钢的形式,其配置的型钢多种多样,最见的几种截面见图4。采用桩身配置型钢主要就是桩身的抗弯刚度加大很多,提高了抗弯和抗剪能力,又可减少桩的断面。

(2)当桩处于临空时可采用方桩,这样好对纵筋配筋,又可以配箍筋提高抗剪性能。同时当桩身刚度较大时,可以只以弯矩和位移乘以一个大于1的系数,该系数可按文献[5]确定,这样计算的结果可供设计采用。

(3)必要时采取在一层地面设刚性楼板和地梁,减少临空面桩顶处的水平力集中和水平位移,而且有必要设计成多排刚架桩,这样作的目的既可以解决抗震问题,又可对临空面处桩顶有一个很刚性的约束。 [ID:6630]

参考文献

[1]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[2]GB50330-2002,建筑边坡工程技术规范[S].

[3]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[4]吴曙光.建筑岩质边坡稳定与控制研究[D].重庆:重庆大学,2005.

[5]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].

建筑装饰设计基础 篇2

能认真执行教学大纲，教学进程计划，依据大纲的要求，首先对每一章节的教学内容进行熟悉、归纳，虽然多次讲授本课程，但仍要找出课程的难点、重点，克服难点，突出重点，难点要化为简单，并反复强调，一般知识提示到位，了解基础知识，掌握重点内容，会做小型绿地的规划设计并完成图纸的出图。

该课程是园林专业的一门骨干课程，是一门体现园林专业的规划设计表现能力的课程，也就是说通过学习会做图纸设计，既是理论性较强又是实际动手设计能力提及的一个过程。该课程强调动手绘图训练成为本课程的一个重点。

为此，本学期加强动手训练的方法是：一是每周有图纸制作设计，现完成的图纸有：行道树设计、公车带绿化设计、交通岛、立体交叉、防风球、校园居住区、公园等十种绿地图纸设计（每周有图但近完成了十种，其中公园设计是图册，图册由9种图文组成，实际上共完成了22张图纸）。其二是不仅在数量加大即每周有图画，而是强调内容、质量的提高，采取的方式：一对一辅导，不合格的重做，过期的不收等方法，提速、提质量来以期达到目标。

同时，增强学生感性认识，带领学生外出参观公园，现场教学，通过识树、分析地形变化，构景要素运用等，增加一些设计元素的认识。

建筑装饰设计基础 篇3

【关键词】高层建筑；结构设计；基础 ；桩筏基础；设计

【中图分类号】TU470 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0212-02

一、前言

高层建筑基础想要牢固，就应该采用一些整体性好，并且能满足地基承载力和建筑物容许变形要求，而且能调节不均匀沉降的基础形式；采用筏板基础或者带柱基的筏板基础是可以的，必要的时候也可以采用箱形基础。

二、高层建筑基础的要求

能力。

三、在进行基础设计时，应该注意如下问题

1.在中国国内目前的高层建筑基础设计普遍都是直接采用电算程序得到的各种荷载效应的标准组合，以及同一地基或桩基承载力特征进行设计，高层建筑边角竖向结构较大轴力主要就是风荷载和地震作用引起的，把此永久作用和短期作用等同的来看，边角竖向结构的基础就会被加大了，中部竖向结构基础不能够增强的原因就是由于相应重力荷载的长期作用，某些高层建筑的地下室底部横向墙体八字裂缝典型盆式差异沉降，这样的现象发生跟前面的因素有直接的关系。

2.在嵌岩高层建筑结构基础时候，采用砂质或者其他材质褥垫层在基础周边和底面设置，垫层的厚度范围是50毫米到10毫米之间，肥槽填充混凝土的做法是不能采用的。根据受冲切承载力计算来确定平板式筏基的板厚，不平衡弯矩作用在冲切面上的附加剪力是应该需要考虑的，而且板的厚度不能低于400米。筏形基础应的顶面和底面配置双向钢筋网片，钢筋之间的间距能低于于150毫米，比300毫米大也不好；钢筋的受力直径不能比12毫米小。柱宽比梁板式筏基梁宽大的时候，可以采用在柱边用肋梁加腋，这样的话就会满足构造的要求。在梁高取值梁板式筏基的时候应该把底板厚度包括在内，正截面受弯及斜截面受剪承载力是梁截面应该满足的，应对基础梁顶面柱下局部受压承载力进行验算。应该根据地基土的承载力、上部结构的布置及其荷载的分布等因素来确定筏板基础的平面尺寸，偏心距的计算可以取消。

3.在设计桩基的时候要因地制宜的设计，在选桩的型号上，成桩的工艺方面，承载力取值的方法上，各地各自的经验都比较成熟，而且很规范。在选择桩基和设计承台的时候，要根据上部结构类型、荷载大小、桩穿越的土层、桩端持力层土类、地下水位、施工条件和经验、制桩材料供应条件等因素来综合的考虑。

4.应该根据地基土承载力和上部结构布置以及荷载大小等因素来确定箱形基础的平面尺寸。

四、高层建筑桩筏基础作用影响因素的分析

1、弹性模量Es地基 和相对刚度K p 的桩影响

（一）对高层建筑产生影响的平均沉降，如果有较大的弹性模Es的桩间土，那平均沉降就会在高层建筑上发生；相对刚度小的桩，那高层建筑的平均沉降就会加大。

（二）在影响高层建筑差异沉降的时候，起了决定性的作用是筏基刚度，不明显的影响，在Es 和Kp上呈现出来了。

（三）上部荷载的影响，在被桩筏分担的时候，越小的弹性模量的桩间土Es，分担荷载的筏基，就会产生很大的比例；弹性模量桩的Ep越小，那分担荷载的筏基，其比例就越大。

2、桩长和桩间距的影响

（一）桩长的影响

影响桩筏分担荷载的桩越长，就会有很小的比例来分担荷载的筏基。对桩顶反力分布以及筏基内力大小有关桩的长度变化的影响是不明显的。高层建筑的桩越长，差异沉降的建筑物比例就越小，但是桩的长细比对建筑物的差异沉降不是影响的上部结构刚度和筏板厚度主要因素。

（二）桩间距的影响

影响高层建筑差异沉降的平均沉降，在10 以内的s/d，均会稍微增加高层建筑的差异沉降和平均沉降，说明没有急剧的影响；对桩筏分担上部荷载的影响，桩间距增大，对桩筏分担上部荷载具明显的影响。桩间距增大，角桩反力和边桩反力明显减小；当s/d 达到某值时，桩顶反力分布趋于均匀，即内部桩反力均等于角桩反力、边桩反力。s/d 增大，桩分担上部荷载的比例大大减小，而筏板分担上部荷载的比例将大大增加。如果桩间土有较高的承载力，那么可通过增大桩间距来充分发挥桩间土的承载力；对桩顶反力分布的影响桩间距增大，对桩顶反力分布的影响也是明显的。

3、抽桩对基础沉降及筏基分担上部荷载的影响

我们得知，通过实际经验，这个影响甚微，如果抽去同样数日的内部桩对基础沉降和筏基分担荷载的。而如何同样数目的角桩和边桩抽去的话，这个影响将增大，充分显示，在桩筏基础设计中，合理布桩的重要性，角桩和边桩密一些，内部桩疏一些，可以达到充分发挥桩筏基础的效果和节省的目的。适当增大桩间距，对桩间土的承载力，我们可以充分利用，其实质是减少桩数，在抽桩过程中，抽筏基下什么部位的桩对基础沉降及筏基分担上部荷载的影响少一点呢？

五、高层建筑桩箱（筏）基础与地基共同作用的设计建议

1、目前出现的共同作用实践的例子，就是减少沉降桩或桩间距大于6 倍桩径的疏桩即符合桩基。对于非嵌岩端承桩，桩间距离加大，桩数减少，让筏（或箱）底的地基承载力充分发挥，这种方法是可行的。

2、若常规设计被采用的话，可适当减少桩承担的荷载，在Pp=P-PwA-（5-10）%P=（95-90）%P-Pw·A式中，P：上部总荷载（包括箱（筏）基）；Pp：表示桩承担的荷载；Pw：表示浮力；A：箱（筏）基础平面面积。

3、可采用S=20CM～30CM的方法，这样可适当加大高层建筑桩（筏）基础的容许沉降。

六、结束语

相邻建筑基础设计探讨 篇4

1 相邻荷载对基础影响的因素。

1.1相邻建筑物的影响因素很多, 如:新旧建筑物的上部荷载、结构形式、自身刚度、强度、稳定性、使用年限、基础形式、建筑类别、土层性质等都是引起建筑物破坏的因素, 到底哪一个是决定性因素, 应根据不同的情况具体分析。这里只讨论新建房屋对原房屋的影响。建筑物的荷载是通过基础传给地基, 在地基土层中引起的附加应力具有扩散作用, 在地面下某一深度的水平面上各点附加应力不相等, 在均布荷载合力作用线 (即基底中心线) 上应力最大, 两侧逐渐减少;距地面愈深应力分布范围愈广, 在同一垂直线上的应力随深度变化, 超过某一深度应力愈小。1.2附加应力的大小取决于地基与基础的相对刚度、荷载大小及分布情况, 基础埋深和土的性质以及施工时间间隔等多种因素。因此, 新建房屋对原房屋地基产生影响的主要因素是荷载大小和地基土的性质。

2 相邻建筑物沉降的有关数据。

2.1建筑物的沉降是一个十分复杂的问题。通常, 一般建筑物在施工期间随着荷载逐渐增加, 地基被压缩下沉, 当工程竣工时完成的沉降量, 对于砂土可认为其最终沉降已基本完成, 对于低压缩粘性土可认为其最终沉降已基本完成, 对于低压缩粘性土可认为已完成最终沉降的50%~80%, 对于中压缩粘性土可认为已完成20%~50%, 对高压缩性粘性土可认为已完成5%~20%。因此, 根据相邻建筑物的预估沉降量已完成情况可以计算出新旧房屋下的附加应力所引起的沉降及其相互影响。2.2沉降计算。地基的最终沉降量取决于基底附加应力p0, 基础底面各层土的压缩模量Esi, 基底下各层土厚度Zi及平均附加应力系数αi, αi-1。不难看出, 各层土的平均压缩模量Es越大, 沉降量越小;基底附加应力P0越小, 沉降量越小。因此, 我们认为相邻地基沉降影响大小取决于两建筑物的最终沉降量的大小。2.3房屋的变形特征分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜四种。它们的作用分别是:沉降量主要用于计算独立柱基础和地基变形较均匀的排架结构柱基的沉降量, 也可预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形量;沉降差主要用于计算框架结构相邻柱基的地基变形差异;倾斜主要用于多层或高层建筑和高耸结构物的倾斜值控制;局部倾斜主要用于计算砌体承重墙因纵向不均匀沉降引起的倾斜。由变形特征的作用, 就可以根据不同的结构形式, 确定如何控制它们, 由控制值的大小确定建筑是否安全和对相邻建筑物的影响。

3 相邻建筑物基础的处理。

在设计时, 我们通常要根据两建筑物的具体情况, 确定采用的办法。3.1新旧房屋基础之间只设沉降缝时, 若地质均匀, 地基沉降量很小, 只需加强相邻最外一开间房屋刚度, 地基可不作加固处理。3.2还有就是我们在设计中最常遇到的情况, 新旧房屋相邻的外墙之间只设抗震缝, 应采用悬挑基础的方式解决, 如条基加挑梁或筏基加挑梁, 上部的竖向荷载通过承重墙或是柱子传递到挑梁上, 再由挑梁传递到基础, 这样一来解决了新建建筑基础与原有基础重叠的问题, 但同时为了挑梁的悬挑产度不至于过大。当新建建筑物为多层时悬挑梁梁端作用的荷载很大, 通过实例计算, 挑梁的截面和配筋通常会有变形控制, 建议在计算时分别导出作用在挑梁梁端的恒荷载和活荷载, 在对挑梁进行计算, 以免造成配筋浪费。

但应注意:当旧建筑物的刚度小、质量差、稳定性低时, 应先加固旧建筑后再进行新建房屋的施工。

摘要：针对相邻建筑基础设计谈几点看法。

关键词：相邻建筑物,沉降,基础设计

参考文献

[1]陈希哲.土力学地基基础[M].清华大学出版社.

[2] (GB50007-2002) , 建筑地基基础设计规范[S].

[3] (JGJ79-91) , 建筑地基处理技术规范[S].

装饰基础 教案 动画设计专业 篇5

课程代码：

课程名称：装饰基础 授课老师： 授课专业： 授课时间：

学 时：48学时

相关课程：平面构成、色彩构成 教学目的与要求：

本课程是动画专业本科生必修的学科基础课程。通过本课程的学习，可以培养学生的审美观念，使之掌握形式美的基本法则和构成规律。训练学生对自然形态的观察力，学会用各种手法组织和创意图形，了解不同装饰风格的手法、材料、工艺等知识，同时激发学生的创新意识。课程主要内容： 通过本课程的学习，使学生了解装饰基础的基本规律，理解装饰基础在动画设计中的重要性，掌握在设计中运用装饰基础的形式美法则，使之成为较全面的设计师。

第一章 装饰基础概述

第一节 装饰设计的概念 第二节 装饰图案设计概念

第二章 中外装饰图案的历史发展概况 第一节 发展概况

第二节 中国传统图案欣赏

第三章 形式美法则 第一节 对称与均衡 第二节 对比与调和 第三节 条理与反复 第四节 节奏与韵律 第五节 比例与权衡

第四章 四大变化 第一节 花卉变化 第二节 动物图案 第三节 风景图案 第四节 人物图案

第五章 装饰图案设计的方法 第一节 素材与构思方法 第二节变化方法 第三节表现形式 第六章 图形创意

第一节 图形设计的概念及其重要性 第二节 思维启发性训练、启发想象力 第三节 主题性图形训练 考核方法：考查 成绩评定：（1）以教学要求与作业要求为考核基本标准来衡量学生作业最终效果。（2）学生的学习态度与掌握知识与技能的能力程度及作业过程情况。课程主要教材及参考书目：

《装饰图案基础》 廖军等著 高等教育出版社 2007 《装饰艺术设计》 任焕斌著 天津人民美术出版社 2005 教学的基本内容及安排：

一、装饰基础的概论 装饰图案的设计原则 装饰图案的构成要素 图案纹样的形式美法则 装饰图案的造型 图案造型的表现技法 装饰图案的写生与变形 学生户外花卉（植物）写生 收集资料

1、花卉的写生与变形6张（10cm*10cm）

2、花卉（植物）的装饰图案1张

二、讲评作业

装饰图案的组织构成形式 动物的特征、形体描写 完成作业，课内指导

1、动物的写生与变形6张（10cm*10cm）

2、动物装饰图案1张

三、讲评作业 装饰图案的色彩

人物的静态与动态表现，造型方法和装饰规律 完成作业，课内指导 人物装饰图案

四、讲评作业

风景图案的构成及艺术处理 完成作业，课内指导 风景素材的收集，风景装饰图案

五、讲评作业

完成作业，课内指导 综合装饰练习

六、讲评作业 完成作业，课内指导 作业装裱

建筑装饰设计基础 篇6

摘要：在建筑工程施工前都要进行工程造价，是整个建筑项目中的所有消耗和支出费用的总和，项目决策、项目设计和各个实施阶段所产生的耗费都包括在内，工程造价在整个施工过程都是贯穿其中的。地基基础工程设计的造价在工程造价中占据重要地位，也是重要的一部分，如果这个造价没有控制好对整个工程造价控制来说都有着极大的影响，所以要控制好该阶段的工程造价。本文分析了地基基础工程设计的造价控制问题。

关键词：建筑工程；地基基础工程；造价

建筑地基工程的造价在工程造价中占据重要地位，建筑行业发展的速度越来越快，对家底工程造价的管理工作和控制要求也就更加严格，也能体现出其重要性。目前的建筑企业在地基工程造价中，首先要做的就是在设计工作的优化、投资分析工作的优化以及造价管理的设计等工作上进行不断完善和创新，以此来控制好地基工程设计的造价工作。

一、工程项目设计阶段对工程造价进行控制所具有的意义

1、让工程造价更加合理化

建筑工程的设计阶段是整个工程项目灵魂所在，多数的工程项目都是在设计阶段完成了图纸设计之后再开始施工的，这样能让技术人员对工程的各个施工方面都有初步的了解，在设计完成之后尽量避免有所变动。所以，在这个阶段能对工程的使用资金进行合理的预算，提升资金的回报率和利用率，并能通过工程概预算和系统编制，对资金的分配情况和合理性都有一定的判断和了解，也对明确资金在各个工程项目中所占的比例是多少。

2、让工程控制更具主动性

通产情况下，工程项目设计阶段都是采取主动控制，并制定出工程项目在建设过程中应遵守的相关标准，能将工程项目的建设计划和预计的支出都清楚地例举出来，在对这些信息进行分析之后，设计出更合理、效益回收率最高、更具体的方案，从而对工程项目中每个部分都能做出造价估算，得出更详细的计划数据，对于工程中一些异常的情况和不足之处也能主动地指出来，然后才去有效的措施对其进行控制和管理，这样有利于工程造价控制工作更好的开展，设计计划也会变得更加主动、更加优化。

3、让经济和技术完美结合在一起

建筑工程在造价过程中都会有专业造价师参与，在经济方面给予建筑企业更好的建议，并帮助分析最高效的利益，在整个项目建设中都能起到保障作用。工程项目在开始决策的时候，通过工程造价就能对后期产生将要产生的经济效果有所掌握，因为在工程项目将投资限额确定之后，所有的工程设计都要在既定的投资限额中开展，这样一来，就能对工程成本进行很好地控制，还能使设计工作更具科学性。

二、建筑地基基础工程设计的造价控制内容和含义

设计阶段在整个建筑地基工程的造价控制中都是非常重要的。一般的建筑工程在进行工程造价控制的时候，都将重点放在了施工阶段，对工程施工的预算内容和核算内容比较重视，二将工程施工前期的造价控制给忽略掉了。建筑地基基础工程和一般的见着工程是有一定差距的，地基基础工程是将工程设计、工程勘察以及各个阶段的施工都相互联系在一起了，所以说，在地基基础工程设计阶段进行造价控制是很重要的。在设计阶段设计单位要根据建设单位所提供委托设计任务有一定联系的，两方要签署设计任务委托书，还有设计合同，并且依据实际的工程项目进行勘察，制定合理的勘察资料，要在建筑单位投资的范围内进行概预算控制。此外，地基基础工程设计阶段通常都是分成几个设计阶段的，这样也能方面控制工作的开展。

1、方案计划阶段。这个阶段是要依据设计说明书以及设计图纸进行的，对地基基础工程造价做出详细的估算书。

2、初期设计阶段。这个阶段开始的时候，设计工作已经出具模型，对最初的施工说明书和图纸进行概预算定额就可以了，并编制出总概算。如果这一步概算确定下来并通过审批，那么将会成为该工程中最高额造价限定额。

3、技术设计阶段。该设计阶段可以依据工程的实际情况来定，可有可无，如果工程项目较大而且有比较复杂的技术，就要在该设计阶段进行设计，并依据施工图纸来修正工程概算，编制更合理的概预算。

4、施工图设计阶段。该设计阶段需要依据说明书和施工图纸对施工图进行预算编制，并用它对施工阶段进行的造价情况进行核定，多数的工程项目中都是将施工图预算看做招标的基础。

三、实行限额设计的方式控制建筑地基基础工程设计造价

1、限额设计方式的含义

限额设计的方式就是根据获批的可行性的研究报告和投资估算控制的初步设计，按照获批的初步设计的总概算对技术设计及施工图设计进行控制，并且在保证拟建物各项工程顺利达到标准的前提下，按照分配的投资限额对设计进行控制，对于不合理、不科学的设计变更需要严格控制，保证工程的估算和概算，良好地实现对建筑地基基础工程设计造价的控制。

2、限额设计的实施方式和意义

限额设计不仅能够将项目的投资控制在要求的范围内，还能合理运行人力、财力，保证最佳的经济效益。限额设计主要是将上一个阶段中的设计做出相关的审核与评定，将工程量分解到各个专业中，然后再将各个专业分解到各个单位工程中的各个部分，以实现造价控制。

四、建筑地基基础工程的限额设计工作的执行步骤

1、提升投资估算准确性

投资建设主体核准总投资额的确定依据主要是可行性研究报告，一旦获批确定，就会作为下一个阶段限额设计主要依据。所以，可行性研究报告的准确性直接关系着整个项目的投资，需要严格把握，在分析和论证时从实际出发，做到客观、准确，提升投资估算准确性。

2、筛选优化初期设计方案

初期方案设计对于限额设计工作相当重要，在初步的设计刚开始，项目的设计负责人就应该把设计任务书相关的控制经济指标、建设方针和设计原则向设计人员说明清楚，对主体建筑及各项费用指标做出技术经济的方案比选，详细研究分析实现设计任务书之中的投资限额可能性。

3、对设计变更严格控制

设计变更对于工程的质量、成本都有很大的影响，一般情况不允许擅自对工程设计进行变更，但是现今的建筑地基基础工程项目中，设计变更十分普遍。因此，为了保证工程的质量，更好地控制工程项目的造价，需要在设计阶段对图纸仔细审核研究，将设计变更尽量控制在设计阶段，以减少损失。

五、结束语

建筑地基基礎工程设计阶段的造价控制，对于工程整体项目的造价控制起到了一定的作用，业是其有效的控制途径，所以建设单位必须在设计阶段的造价控制上有所重视，尤其是地基基础工程中的设计阶段。限额设计的控制方法能有效地将设计阶段的造价控制能力提高上来，也是最有效的控制方法，这种方式可以有效地将工程造价控制在需要的范围内，并且能够保证工程技术与工艺水平，巧妙地处理好经济和技术之间的关系。

参考文献：

[1]林耀平.建筑地基基础工程设计造价的控制研究[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（26）

[2]陈林红.谈建筑地基基础工程造价控制措施[J].商品与质量：建筑与发展，2011，（8）

简析建筑地基基础设计规范 篇7

1) 新增了基坑工程的设计等级。甲级基坑包括:在复杂及软土地区较深的基坑工程;挖深大于15 m的基坑以及基坑环境保护要求高时对基坑支挡结构的位移控制。乙级基坑包括: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5.0 m的基坑工程。不同等级基坑工程在变形控制及地下水控制设计要求方面做出不同的规定。

2) 调整了地基基础设计使用年限。建筑结构包括地基基础, 地基基础的设计使用年限不应小于建筑结构的设计使用年限。基础设计所用材料必须与其使用年限相适应。例如钢筋保护层厚度、钢筋锚固长度和混凝土最低强度等级等必须满足地基基础的耐久性设计规定。

3) 新增回弹再压缩变形计算方法。当建筑基坑较深时, 地基会发生回弹再压缩变形, 基础的总沉降量等于地基土的回弹再压缩变形加上附加压力引起的沉降变形, 地基回弹再压缩量在总沉降量中所占比重较大, 甚至若基坑非常深 (地下室设置3层, 4层以上) 时, 该深度土的自重压力可能不小于结构的总荷载, 地基回弹变形在建筑地基沉降变形占据主导地位。地基回弹再压缩变形可由地基回弹变形, 按照两者之间的关系式计算得出。

4) 新增抗浮验算。地下空间的利用越来越充分, 越来越多各种地下结构可能引发建 (构) 筑物的抗浮问题。采用阿基米德原理可以计算简单的基础浮力作用。整体抗浮稳定性不足时, 可以增加压重或设置抗浮构件等。局部抗浮稳定性不足时, 可以增加结构刚度。

5) 新增土岩组合地基和岩石地基的设计原则与内容。土岩组合地基根据其地基土承载力和上部结构的荷载大小, 给出可不作地基变形验算的下卧基岩表面允许坡度值。若不满足允许坡度值, 应验算地基变形。其变形应考虑刚性下卧层造成的应力集中的影响, 使地基变形增大。因此采用将土岩组合地基按普通地基的变形乘以增大系数的方法计算。

新版《规范》新增岩石地基的承载力、变形和稳定性方面的设计原则。

6) 复合地基设计的基本原则中新增了对其变形的计算。复合地基的变形计算, 采用分层总和法, 和普通天然地基的变形计算方法相同, 但其变形计算公式中的沉降计算经验系数却采用天然地基的。当复合土层模量较小时, 计算结果比较符合实际, 但刚性桩复合地基的变形计算值可能小于实测值较多。新版《规范》对复合土层当量模量沉降计算时修正了经验系数。

7) 调整扩展基础的最小配筋率为0.15%。扩展基础的最小配筋率明确调整为0.15%, 与现行《混凝土结构设计规范》一致, 规定了卧置于地基上的混凝土板受拉钢筋的最小配筋率。主要考虑了基础底板中分布钢筋可以分散部分荷载, 而造成底板的内力重分布的有利因素。

8) 新增了短边尺寸较小的扩展基础的斜截面受剪承载力的计算要求;当扩展基础地面的两个方向边长相同或比较接近时, 扩展基础双向受力, 此时基础高度由抗冲切验算控制, 而抗剪承载力验算一般都能满足, 无需进行抗剪承载力验算。若扩展基础底面两个方向的边长比值大于2时, 基础处于单向受力状态。新版《规范》新增了基础有效高度的斜截面受剪承载力计算要求。

9) 新增了单桩水平载荷和竖向抗拔试验要点。新版《规范》为受水平荷载桩及抗拔桩的试验提供了依据。

国家标准GB 50007—2011建筑地基基础设计规范的实施, 更能体现出我国建筑地基基础设计理论与国际接轨的严密性, 地基基础设计理论的安全性、可靠性及合理性。

参考文献

[1]GB 50007—2011, 建筑地基基础设计规范[S].

建筑节能设计及其理论基础初探 篇8

我国于1993年8月1日起实施GB 50176-93民用建筑热工设计规范,对于建筑热工设计分区,民用建筑冬季保温、夏季隔热的设计要求,围护结构的保温设计、隔热设计和防潮设计等做出了规定,其主要目的在于保证室内基本的热环境质量并使结构满足最低限的保温隔热要求。本文首先对建筑节能设计中的一些重要专业术语进行了解释,然后对建筑节能设计指标以及热桥问题进行了详细论述,希望对建筑节能设计及其工程应用有所裨益。

1 术语解释[1]

1)导热系数(λ):

在稳态传热条件下,1 m厚的物体两侧表面温度为1 ℃时,1 h内通过1 m2面积传递的热量,W/(m·K)。

2)热阻(R):

表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量,(m2·K)/W。可由导热系数求得,R=δ/λ,δ为该层材料的厚度。

3)传热系数(K):

在稳态传热条件下,围护结构两侧空气温度差为1 ℃时,1 h内通过1 m2面积所传递的热量,W/(m2·K)。

4)传热阻(R0):

传热系数的倒数,表征围护结构(含两侧空气边界层)阻抗传热能力的物理量。外墙传热阻为结构热阻(R)与两侧表面换热阻之和。

5)表面换热系数(αi,αe):

围护结构表面温度与附近空气之间的温差为1 ℃时,1 h内通过1 m2表面传递的热量,W/(m2·K)。在内表面,称为内表面换热系数(αi);在外表面,称为外表面换热系数(αe)。

6)表面换热阻(Ri,Re):

围护结构两侧表面空气边界层阻抗传热能力的物理量,为表面换热系数的倒数。在内表面,称为内表面换热阻(Ri);在外表面,称为外表面换热阻(Re)。

2 建筑节能设计指标

2.1 保温与隔热性能的区别

1)评价指标不同。

保温性能常用围护结构的传热系数K或传热阻R0来评价,如式(1)所示:

R0=R+Ri+Re (1)

其中,Ri通常取0.11;Re通常取0.04。隔热性能通常用夏季室外与室内计算条件下,围护结构内表面温度最高温度θi,max来评价。若其内表面最高温度θi,max不大于当地夏季室外计算最高温度te,max,则认为符合夏季隔热要求。

2)传热过程不同。保温性能反映的是冬季由室内向室外的传热过程,通常是按稳定传热考虑;隔热性能反映的是夏季由室外向室内以及由室内向室外的传热过程,通常按以24 h为周期的波动热来考虑。

3)构造措施不同。

2.2 围护结构保温指标的确定

最小传热阻是对建筑外围护结构的主体部分(外墙和屋顶)的保温能力的最低要求,按我国现行设计规范,保温设计是取阴寒天气作为设计的计算基准条件,此时外围护结构的传热过程可近似为稳态传热。按稳态传热的理论,传热阻便成为外围护结构保温性能优劣的特征指标。GB 50176-93民用建筑热工设计规范中规定采用最小热阻法,结构的实际热阻应不小于该最小热阻,可按式(2)计算[5]:

$R{}_{0,\min }=\frac{(t{}_i-t{}_e)\times n}{[\text{Δ}t]}\times R{}_i$ (2)

其中,ti,te分别为冬季室内与室外的计算温度,℃;n为温差修正系数;[Δt]为室内气温与外墙(或屋顶)内表面之间的允许温差。

2.3 围护结构隔热指标的确定

房间在自然通风条件下,夏季围护结构的隔热计算,应按室内、外双向谐波热作用下的不稳定过程考虑。外围护结构的隔热设计主要控制其表面温度θi值,GB 50176-93民用建筑热工设计规范做了如下规定:

1)屋顶和西(东)外墙内最高温度θi,max≤夏季室外计算最高温度te,max;

2)对于夏季特别炎热地区(如南京、南昌、长沙等),θi,max<te,max;

3)当外墙和屋顶采用轻型结构(如加气混凝土)时,θi,max≤te,max+0.5 ℃;

4)当外墙和屋顶内侧为复合轻质材料(如混凝土墙内侧为复合轻混凝土、石膏板等)时,θi,max≤te,max+1 ℃。

3 热桥的计算

建筑围护结构的一些部位,在室内外温差的作用下,形成热流相对密集,内表面温度较低的区域,这些部位成为传热较多的桥梁,故称热桥。

热桥往往是由于该部位的传热系数比相邻部位大得多、保温性能差得多所致,在围护结构中这是一种十分常见的现象,必须采取相应措施或者在计算建筑耗热量时加以考虑,目前具体的做法主要有两种:1)考虑周边热桥的影响,用外墙的平均传热系数来代替主体部位的传热系数;2)将周边热桥部位与主体部位分开考虑,周边热桥部位另行确定其传热系数。JGJ 26-95民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)中在确定建筑热桥对采暖住宅围护结构传热计算时,采用的是第1种方法,外墙因受周边热桥影响,其平均传热系数按面积加权平均计算,如式(3)所示[5]:

其中,Km为外墙平均传热系数,W/(m2·K);Kp为外墙主体部位传热系数,W/(m2·K);KB1,KB2,KB3为外墙周边热桥部位传热系数,W/(m2·K);Fp为外墙主体部位的面积,m2;FB1,FB2,FB为外墙周边热桥部位的面积,m2。

为确定热桥部位是否需要加强保温,GB 50176-93民用建筑热工设计规范,给出了常见的5种形式热桥的表面温度验算公式,如式(4)与式(5)所示。可据此温度与室内相对湿度查表求得露点温度进行比较,若低于露点温度,则须对该热桥部位进行加强保温[4]。

1)当热桥宽度与结构层厚度比α/σ≤1.5时:

其中,θ′i为热桥部位内表面温度,℃;ti,te分别为室内与室外计算温度,℃;R′0,R0分别为热桥与非热桥部位的传热阻,(m2·K)/W;Ri为内表面换热阻,(m2·K)/W;η为修正系数,可查表。

2)当热桥宽度与结构层厚度比a/δ>1.5时:

研究表明,内保温的热桥引起的热损失相当大,而且随着保温层热阻的增加,热桥损失的比例增加,外保温对改善热桥热损失有很大改善,因此某些对保温隔热要求不是很严格的地区,使用外保温施工后,无需对热桥部位进行加强处理。

4结语

1)保温与隔热是两个不同的概念,区别主要在于评价指标传热过程与构造措施。

2)保温设计是取阴寒天气作为设计的计算基准条件,传热阻便成为外围护结构保温性能优劣的特征指标;而隔热设计按室内、外双向谐波热作用下的不稳定过程考虑,主要控制其表面温度θi值。

3)GB 50176-93民用建筑热工设计规范给出了常见的5种形式热桥的表面温度验算公式,可据此温度与室内相对湿度查表求得露点温度进行比较,以确定是否需要对该热桥部位进行加强保温。

参考文献

[1]孙宝墚.简明建筑节能技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]杨善勤.外保温墙体保温隔热性能的优势[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3]陈广斌,张丹.我国建筑节能的现状与趋势[J].山西建筑,2007,33(13):231-232.

[4]GB 50176-93,民用建筑热工设计规范[S].

深圳某超高层建筑基础设计 篇9

深圳某超高层建筑结构高度为288.35 m, 地面以上83层;地下室4层, 地下4层底板顶面绝对标高为-13.8 m。该工程的结构体系为核心筒及其向周边延伸后形成组合剪力墙作为主要抗侧力体系, 且组合剪力墙开洞处通过连梁有效连为一体, 四周边列柱通过梁与核心墙相连作为抗侧力体系的补充, 以承受竖向荷载为主 (见图1) , 基础采用人工挖孔桩配合钢筋混凝土承台厚板。

2 塔楼桩基础承载力计算

桩基承载力分为单桩地基承载力和桩身承载力两部分, 最终的单桩承载力特征值是由两者中较小值者控制。

单桩地基承载力按桩端进入中、微风化岩层的嵌岩桩计算。塔楼桩基采用不同桩径的人工挖孔桩, 嵌入微风化岩层均为0.5 m, 其桩的竖向承载力以微风化岩层的桩端承载力计算。

桩身承载力计算除按地基岩土条件确定的桩竖向承载力特征值外, 桩身混凝土强度亦应满足桩的承载力设计要求。对于轴向受压的混凝土灌注桩和预制桩, 当不考虑桩身构造配筋的作用时, 按式 (1) 验算桩身截面强度

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式中, ψc为工作条件系数, 塔楼基础采用人工挖孔桩, 取值为0.8;fc为人工挖孔桩采用C40混凝土, 取值为19.1 MPa;Ap为塔楼桩基直径, 取值为3 200～4 500 mm。

经过计算比较, 确定最终的单桩承载力特征值。

3 塔楼桩基布置

塔楼竖向荷载较大, 通过核心筒和外围的柱传递至基础承台顶面。根据上部结构荷载信息并经过模型验算, 采用了在核心筒下布置大直径桩、在外围柱下一柱一桩的布置方法。同时应业主要求, 桩基布置避开了所有电梯井位置。为考察承台刚度对桩基布置的影响, 按两种承台厚度分别进行了桩基布置:

方案1) :承台厚度较小, 塔楼核心筒下桩基根据荷载分布情况采用不同桩径布置;塔楼外围区域在柱下按一柱一桩布置。

方案2) :承台厚度较大, 塔楼核心筒下桩基根据荷载分布情况采用相同桩径布置;塔楼外围区域同方案1) 。

将经济性与施工难度及工期等综合比较, 最终选择了方案1) 。

4 塔楼变形分析

1) 桩基沉降计算

以荷载效应标准组合 (1.0恒载+1.0活载) 作为塔楼沉降分析的荷载, 按照人工挖孔桩基础, 并以微风化岩层做为基础的持力层, 进行塔楼基础沉降分析。

由于基础持力岩层为微风化岩, 变形模量非常大, 则桩底以下岩层的压缩变形量非常小, 不会对塔楼沉降产生较大影响。

塔楼沉降还需考虑来自于桩身的压缩变形。桩身材料采用标号为C40的混凝土, 桩身弹性模量E=3.25×107 kPa, 采用桩身材料的长期弹性模量Elong term=1.625×107 kPa。

根据上述计算假定和考虑, 按照规范规定的方法进行桩身压缩变形计算, 结果显示核心筒及外围柱下人工挖孔桩的桩身变形量最大约为23 mm, 这一变形量远小于规范规定的高层建筑物地基变形允许值。

2) 塔楼倾斜分析

在上述沉降分析的基础上, 结合基础布置及尺寸考虑塔楼倾斜情况。核心筒和外围柱之间最短距离约为10 m, 则可能产生的最大倾斜变形约为δ= (0.023-0.020) /10=1/3 330。这一倾斜变形值小于规范规定的允许倾斜量。

5 承台局部承压验算

由于塔楼荷载较大, 同时塔楼竖向构件采用的混凝土强度等级高过塔楼基础承台采用的混凝土强度等级较多, 需要验算塔楼外围框架柱脚处承台混凝土局部受压承载力。经验算均满足规范要求。

6 水平荷载的影响

塔楼水平荷载主要为风力作用及地震作用下受到的水平力。由于地下室范围较大且深度达到18 m以上, 地下室外墙提供的侧向土压力非常大, 地下室结构与桩基础的水平承载力足以满足水平荷载的要求。

水平荷载作用下塔楼桩基的抗拔验算:塔楼设计对不同的荷载组合作弹性分析计算, 柱脚位置未有出现拉力, 故基础均为抗压用途。

7 承台优化设计

7.1 优化思路

承台厚度需满足正截面受弯、斜截面受剪、受冲切承载力要求。因基础采用大直径人工挖孔桩, 塔楼外围区域在柱下按一柱一桩布置, 塔楼承台范围与塔楼范围基本一致, 所有桩基均在核心筒对承台的冲切范围以内, 因此承台厚度取值无论多少均能满足柱、核心筒对承台的受冲切承载力要求与斜截面受剪要求。同时由于核心筒范围内的桩基均布置在剪力墙下, 当考虑剪力墙的作用时, 承台厚度取值无论多少均能满足桩基对承台板的冲切承载力要求。所以由于本工程结构与桩基布置的特殊性, 承台厚度由正截面受弯承载力的要求决定。

在进行筏板正截面受弯承载力计算时, 通常有以下2种计算模式:

1) 按普通弹性地基梁计算。这种计算方法不考虑上部刚度的影响, 计算相对简单, 绝大多数工程都采用此种方法。本工程的初始承台方案即按此设计。

2) 按考虑上部结构刚度影响的弹性地基梁计算。按考虑上部结构刚度影响进行承台设计需反复迭代计算承台与上部结构的内力, 在设计上较复杂, 可以在一定程度上减小承台的内力, 降低承台的厚度。本工程使用该方法进行承台的优化设计。

7.2 设计原理

根据上部结构-承台-桩-土共同作用分析的研究, 高层建筑桩-承台基础在外荷载作用下, 通常会产生两端上翘, 中间下陷的碟形差异沉降。这一差异沉降, 会受到上部结构的约束, 从而对上部结构产生近向弯矩, 以致上部结构中产生边柱的轴力增荷, 中柱轴力卸荷, 即习称的拱作用, 以及向外作同的剪力和柱下内边经拉的弯矩增量, 这就是承台厚度对上部结构的影响。

如果考虑上部结构的作用, 就可以在一定程度上减小承台的内力。因此, 可以通过适当降低承台的厚度的方法, 使桩承受的荷载差异变小, 也使承台在桩-承台体系中承担的土反力比重增加。当然, 这是以增加上部结构次生内力为代价的, 如果承台过柔, 则上部结构次生内力会增加很多, 有可能带来不利后果。

7.3 优化可行性

本结构以核心筒及其向周边延伸后形成的组合剪力墙作为主要抗侧力体系, 上部结构刚度很大, 上部结构刚度对承台的受力有影响, 而且在嵌固层以下为满足嵌固层下上两层的侧向刚度比大于2的要求将地下室处核心筒处的剪力墙加厚, 降低承台厚度后, 考虑上部结构刚度影响引起的上部结构次生内力的增加对塔楼的剪力墙产生的影响较小。

所以按考虑上部结构刚度影响来计算承台可行。

7.4 方案与优化设计

7.4.1 重点与难点

上部结构刚度与地基梁刚度的比值的大小直接关系到基础发生整体弯曲的程度, 而上部结构刚度到底是地基梁刚度的几倍需要确定。

上部刚度对承台设计影响的敏感性需要确定。

7.4.2 方案比选

为确定优化结果, 针对以上重点与难点按以下几种方案对比进行分析研究:

方案1) :完全不考虑上部刚度的影响 (初始方案) 。

方案2) :考虑B4层剪力墙刚度的影响。

方案3) :考虑B4、B3 层两层剪力墙刚度的影响。

采用美国CSI公司出版的SAFE 8.0.6软件对承台板的应力进行分析, 各方案下承台板的最大应力分析结果如图2所示。

由图2可知:

方案1与方案2、3比较, 考虑上部结构刚度影响后承台板的最大应力峰值比不考虑上部结构影响时的峰值约减少55%, 考虑减薄承台板厚度后因上部结构的刚度对承台板的影响更加扩大, 最大应力峰值约减少65%。考虑上部结构影响后可显著减少承台板厚度。

方案2a) 与方案2b) 比较, 方案3a) 与方案3b) 比较, 结果显示考虑一层剪力墙刚度与考虑两层剪力墙刚度两种方案下承台板的应力峰值基本相同, 只是最大应力的分布范围有部分变化, 但变化范围对设计的影响可以忽略不计。

7.4.3优化结论

本工程考虑上部结构刚度影响可以在一定程度上减小承台的内力, 降低承台的厚度。

考虑上部结构刚度影响时会增加上部结构次生内力, 该部分上部结构需特别设计考虑由此增加的次生内力。

因考虑两层剪力墙刚度与仅考虑一层剪力墙刚度对承台应力的影响差异不大, 所以选择仅考虑一层剪力墙刚度的影响。

8 结 语

通过仔细的分析、比选, 最终本项目的基础设计的经济性、安全性上都取得了良好的成果。

参考文献

高层建筑下扩展基础设计探讨 篇10

关键词：高层建筑,扩展基础,跨高比,有限元分析,沉降计算

1 引言

高层建筑基础设计往往采用钢筋混凝土承台下的桩基础，而很多处于基岩埋置较浅地区或基础底面落在含碎石等坚硬土层上的高层建筑，一般采用柱或剪力墙下扩展基础是最经济合理的。按照我国现行规范，岩石或高强度土层上的扩展基础的设计方法与一般土质地基上的相同，即将基础视为弯剪构件，验算其地基承载力、抗弯承载力、抗冲切承载力以及抗剪承载力是否满足要求。而岩层等坚硬地基由于其高承载力及极低的可压缩性，其上扩展基础的受力特性与一般土质地基上有很大的不同。因此，这一类坚硬地基上扩展基础的设计方法是否仍沿用规范公式是值得探讨的。

同时，高层建筑上部越来越多的采用剪力墙、框剪或框筒等结构形式，剪力墙或核心筒下基础往往布置为筏板；由于其上部荷载大、基础宽,因而压缩层深度大；另与一般多层建筑物不同的是,地基持力层还可能存在起伏。如何计算并控制沉降也是值得深入研究的问题。

2 独立基础受力分析

2.1 基底反力分布

规范和文献[4]认为，对硬质地基上的柔性基础，由于框架作用甚微，作用于基础上的集中荷载直接传递到靠近荷载下的范围内，其基底反力向基础中央集中，如图1a所示；而当基础达到一定高度时，形成刚性基础，基底反力趋于均匀并向边缘集中，如图1b所示。而基础在基底反力作用下为弯剪构件，并受柱下竖向集中荷载冲切。

2.2 基础受力有限元分析

由于基底反力分布的不同，基础本身的受力状况也不相同。因此采用通用有限元分析软件Midas Gen,对某上部为框架-剪力墙结构的某一柱下基础进行模拟分析。基础材料为C35混凝土，平面尺寸为3m×3m；柱尺寸为600mm×600mm；持力层为中风化泥岩，设计承载力。分析模型采用实体单元，基底土体采用面弹簧约束单元；弹性模量取1000MPa，以模拟中风化泥岩层。

图2为基础高度h分别为0.6m、0.8m、1m、1.5m、2.4m时基底反力分布曲线。由分析结果可看出：基础高度为0.6m（跨高比为2）时，基底反力明显向中央集中，最大应力超过地基承载力；随着基础高度的增加，基底反力分布趋向于均匀，当基础高度为1.5m（跨高比为0.8）时，基底反力基本呈直线分布；而当基础高度为2.4m（跨高比为0.5）时，基底反力呈马鞍型分布并向边缘集中。

图3为基础高度h分别为0.6m、0.8m、1m、1.5m、2.4m时沿基础中轴线由基底到基础顶面第一主应力分布曲线。由分析结果可发现：无论基础高度为多少，在基础顶面柱下区域为局部压应力集中状态，随着基础高度的增加，压应力在基础内均匀扩散。当基础高度为0.6m（跨高比为2）时，基底出现较大拉应力（15.7MPa），沿基础高度向上300mm范围为拉应力区，基底出现受拉开裂，且裂缝向上发展较多；随着基础高度的增加，基底拉应力减小，拉应力区高度也随之减小；当基础高度为1.5m（跨高比为0.8）时，基底拉应力很小（2.1MPa），且只集中在基底范围内很小的区域；而当基础高度为2.4m（跨高比为0.5）时，基底未出现拉应力，整个基础为受压构件。

图4a、b、c、d分别为基础高度h分别为0.6m、1m、1.5m、2.4m时基础沿柱边剖面剪应力云图。

可以发现：当基础高度h较小（即跨高比较大）时，柱边截面剪切应力在柱底区域集中并沿基础顶平面和高度两个方向扩散，形成大面积剪应力区，剪切裂缝从柱边沿基础顶面及高度方向向基础边缘发展；随着基础高度的增加，柱边截面剪切应力由柱底沿大致45°冲切角向底部扩散，形成冲剪破坏，而基础顶面剪切裂缝发展较少；当基础高度为1.5m以上（跨高比≤0.8）时，柱边截面剪切应力由柱底向下扩展到一定范围后迅速减小，基础底面几乎无剪应力区。

综合以上分析结果，得出以下结论：

1）坚硬地基上的基础需要足够高度使上部荷载充分扩散，从而使基底反力均匀分布。

2）跨高比较大的柔性基础为弯剪构件，而跨高比≤0.8的刚性基础可以认为是受压构件。

3）跨高比在1～1.5间的基础以冲切破坏为主，构件主要剪切力在高度方向沿大致45°冲切面，同时，由于内部拉应力区域存在，基础设计仍需按抗弯构件计算配筋。

4）跨高比≤0.8的基础以柱下局压破坏为主要破坏形式。

3 柱、剪力墙下扩展基础设计

3.1 规范公式的比较

1）《地基基础设计规范》(GB50007—2002)[1]并未专门给出柱下独立基础受剪承载力公式，而根据8.4.9条规定，平板式筏板除满足冲切承载力外，尚应验算距内筒边缘或柱边缘处筏板的受剪承载力。

式中，Vs为距内筒边缘或柱边缘h0处筏板单位宽度的剪力设计值；bw为筏板计算截面单位宽度；h0为距内筒边缘或柱边缘处h0筏板截面有效高度；βh s为受剪承载力截面高度影响系数。

2)《混凝土结构设计规范》(GB50010—2012)[2]6.3.3条规定，不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应满足：

式中，b为验算截面宽度；h0为验算截面有效高度；βh为截面高度影响系数。

3)《广东省建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31—2003)[3]9.2.7条规定，当独立基础高度不满足式（3）时应按式（4）验算距柱边或变阶处h0/2截面的受剪承载力：

式中，am为冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；;A0为距柱边或变阶处h0/2截面的面积；I为截面处基础宽度；pj为基底单位面积净反力。

4)《美国房屋建筑混凝土结构规范（ACI318-05）》[4]把受剪验算截面定于距支座边h0处，较之支座边处计算剪力减少，但其受剪承载力计算的材料强度值相应低取，仅为受冲切承载力的一半。

比较以上规范有关基础受剪承载力验算的有关规定和前面坚硬地基上的基础的模拟分析结果可发现：公式（1）、（4）均源于不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式（2）。而岩层等坚硬地基上的高层建筑墙、柱下扩展基础由于其地基承载力很高，压缩性极低，基底面积往往较小，基础跨高比也相应较小。根据模拟分析结果，坚硬地基上小跨高比的独立基础以冲切破坏和柱或墙下局压破坏为主。如按规范公式，基础高度由抗剪承载力控制，故延用公式（2）是不合理的。而受剪验算截面的截取位置各规范也不尽相同：《混凝土结构设计规范》根据大量试验结果，以支座边的剪力值为依据进行分析，得出了承受均布荷载为主的无腹筋一般受弯构件的受剪承载力计算公式；《地基基础设计规范》以筏板试验为依据，笩板受剪裂缝一般出现在距柱角点h0处45°斜线处，故验算截面定于距内筒边缘或柱边缘h0处；《广东省建筑地基基础设计规范》认为：虽然基础下土反力有集中效应，底板与地基土间存在摩擦力作用等有利因素，但也只能是某种工程地质条件下某种基础性形式的一种定性判断，故在某些条件下公式（1）计算剪力偏小，而公式（2）偏于保守。为稳妥起见，结合长期工程实践，受剪验算截面定于距柱边或变阶处h0/2处，并给出了同时满足受剪承载力要求的边界条件式(3)。

3.2 设计方法的改进

综合模拟分析结果和以上规范比较，高层建筑上部传到基础的荷载很大，为使基底反力均匀分布，基础需要满足一定高度，宜按抗冲切验算结果确定基础高度，并调整跨高比是较经济的，具体分以下几种情况。

1)对于跨高比<1的基础，其基底位于45°冲切破坏锥体内，可无须验算抗冲切、抗剪承载力，而按抗弯计算其配筋基本为构造配筋。

2）跨高比在1～1.5之间的基础分两种情况：

(1）对长边与短边比≤2的双向受力基础底板，剪切面可视为空间锥面，接近与冲切破坏面，故一般情况下只需验算其抗冲切承载力是应安全的。

(2）对于单片剪力墙下独立基础，其长边与短边比往往大于2，基础底板近乎单向受力，其单边剪切效应大于双向冲剪效应，故除应验算其抗冲切承载力外还应验算受剪承载力。由模拟分析应力云图可发现：随跨高比的减小，基础内部混凝土受力类似于“拱体”，剪切破坏应为斜压破坏形式。考虑到基础跨高比l0/h<5,参考《混凝土结构设计规范》附录G第G.0.4，按深受弯构件验算受剪承载力：

l0/h<2时，取2.0，考虑到受剪承载力截面高度影响系数依然有效，故增加βhs系数，推导出：

基础侧面的土体对其产生侧压力。参考《混凝土结构设计规范》6.3.12条，在侧压力作用下基础类似偏压构件，侧压力对受剪承载力有提高作用。综合《广东省建筑地基基础设计规范》的规定，认为：按式（6）验算此类基础距柱边或变阶处h0/2处受剪承载力是安全的。同时上述两种情况下基础还应进行抗弯计算。

3)对跨高比>1.5的基础仍可认为是一般弯剪构件，应按《地基基础设计规范》进行抗冲切及抗弯计算，另外还应按公式（3）、（4）进行抗剪验算。

4 沉降计算分析

高层或超高层建筑基础设计中,地基变形往往起着决定性的控制作用。目前的理论水平可以说对地基变形的精确计算还比较困难,计算结果误差较大,设计人员难以把握,有时由于计算沉降量偏大,导致原来可以采用天然地基的高层建筑,不适当地采用了桩基础,使基础设计过于保守,造价提高,造成浪费。

采用各向同性均质线性变形体计算模型,用分层总和法计算出的自由沉降量受多种因素的影响：

1）这种理论的假定条件遵循虎克定律,即应力-应变呈直线关系,土体任何一点都不能产生塑性变形,与土体的实际应力-应变状态不相符。

2）计算公式中压缩模量Esi为室内有侧限固结试验测得，试验条件与基础底面压缩层不同深度处的实际侧限条件不同。因此，规范中引入沉降计算经验系数ψs。

3）上部结构（特别是剪力墙结构）刚度较大，与基础共同工作中起到拱的作用，从而减小了基础的内力和变形。

4）高层建筑由于基坑开挖较深,卸土较厚往往引起地基的回弹变形而使地基微量隆起。在实际施工中回弹再压缩模量较难测定和计算,从经验上回弹量约为公式计算变形量10%～30%。有些高层建筑若设置多层地下室时,总荷载有可能等于或小于卸土荷载重量,这样的高层建筑地基沉降变形将仅由地基回弹再压缩变形决定。由此看来,对于高层建筑在计算地基沉降变形中,地基回弹再压缩变形在总沉降中占重要地位，不但不应忽略,而应予以重视。

综上所述，对高层建筑下独立基础或筏基的设计提出以下几点建议：

第一，应采用勘察报告给出的沉降计算经验系数。

第二，基础计算应考虑上部结构刚度的贡献。

第三，应计算回弹再压缩变形，采用勘察报告给出的回弹模量Eci；一般取土层压缩模量的2倍～3倍[5]。对于箱筏等补偿式基础，采用上部总荷载作为地基沉降计算压力比用附加压力p0计算更趋合理。

第四，在满足承载力要求的前提下，电梯井等剪力墙集中处采用筏基；其它部位尽量采用独立基础或联合基础，使整个建筑沉降变形协调。

5 工程实例

某33层钢筋混凝土剪力墙结构，1层地下室，基底持力层为中风化泥岩层，fa=1 200kPa；采用小型筏板和墙下独立基础相结合的基础形式；基础混凝土为C35。图5为基础结构平面图。

取一片墙下独立基础，墙厚300mm，墙长1.7m,墙底轴压力标准值7 600kN,基础平面尺寸为2.2m×3.2m，分别按规范公式和3.2节改进方法设计，对比结果见表1。

表中方法1～4分别对应《地基基础设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《广东省建筑地基基础设计规范》、3.2节改进方法。图6a为基础高度h=800mm的有限元模拟计算有效应力云图,图6b为沿墙边截面剪切应力云图。

分析结果表明,基底反力分布较均匀，剪切应力由墙边沿大致45°冲切角向底部扩散，基础以冲切破坏为主，拉应力出现在基础底部区域，基础混凝土未出现破坏，故按改进方法设计是合理的。由于本工程建设场地为坡地，为满足规范规定高层建筑埋深要求，基础顶面在地下室底板以下1.2m,故计算模型中底板以下墙体也参与有限元计算。结果表明：墙体平面内受力类似拱体，墙体下部出现部分拉应力区。因此，在设计中采取在剪力墙下基础内设置暗梁的方式，以形成拱体受拉下弦，并减少墙底应力集中区的混凝土开裂。图7为该基础平面及剖面大样。

本工程在上部荷载较集中的楼、电梯间部位采用小型筏板基础，在一般部位墙下采用独立基础，裙房及单层地下车库采用人工挖孔墩基础，并在主楼与裙房连接跨设置沉降后浇带，保证了建筑整体沉降变形协调。筏板双层双向配筋，并在角部布置放射筋以防止混凝土开裂。经与整体筏板基础方案的试算比较，认为此基础形式是合理经济的；同时，按改进方法设计墙下采用独立基础，基础高度更合理经济，有效地节省了钢筋及混凝土用量。

6 结论

高层建筑柱、墙下独立基础，为保证基底反力均匀分布，宜设计为跨高比≤2的刚性基础。基础跨高比直接影响其受力形式。设计中，对于跨高比<1的基础，可视为受压构件，可无须验算抗冲切、抗剪承载力。跨高比在1～1.5之间的基础，对长边与短边比≤2的一般柱下基础，通过抗冲切计算确定其高度；对长边与短边比>2的墙下基础，可由抗冲切计算确定其高度，并按本文3.2节中公式（6）验算距柱边或变阶处h0/2处抗剪承载力。对跨高比>1.5的基础为一般弯剪构件，除进行冲切、受弯计算外还需按公式（3）、（4）进行抗剪验算。构造上，剪力墙与基础共同工作，基础上部墙体受力类似拱体，墙下基础内宜设置暗梁。筏板基础角部宜设置放射筋，以防止开裂。

基础沉降计算应考虑上部结构刚度贡献，对有地下室的高层建筑，应计算回弹再压缩的影响；对采用箱筏基础的建筑宜采用上部总荷载取代附加压力p0作为地基沉降计算压力。

参考文献

[1]GB 50007—2002地基基础设计规范[S].

[2]GB50010—2010混凝土结构设计规范[S].

[3]DBJ15—31—2003广东省建筑地基基础设计规范[S].

[4]ACI318—05美国房屋建筑混凝土结构规范[S].

建筑装饰设计基础 篇11

关键词：高层建筑；地基基础；设计

随着我国经济的腾飞和城市人口的急剧增加，高层建筑逐渐成为城市建设的主要内容，它可以减轻城市用地压力、人口压力，是城市建筑物的极优之选。但是由于高层建筑自身高度大、体积大等特点，特别是近年很多高层建筑需要设置单层或者多层地下室、地下商城、地下车库等，使施工难度逐渐加大，尤其体现在地基基础设计方面，探讨高层建筑地基基础设计问题，以期对高层建筑结构的安全与稳定有所帮助。

1 地基基础设计的重要性

建筑施工设计首要考虑地基基础设计，它是建筑物建设的首要部位，是一个建筑的根本和立足点。地基基础设计的难度较大，因为地基深埋于土地之中，不仅要经受复杂且变化多端的地质情况，还要受到地下水等因素的影响。根据有关数据统计，普通地基基础和地下室造价在整个土建造价中占5～6%之间，若是地质情况复杂，埋置较深，需要经过特殊技术处理的地基基础，其造价更可达10%以上。由此可见，地基基础造价对整个建筑物来说是比例较大的部分，所以，设计过程中通过对不同基础形式方案的比较，择优而用，降低造价可以产生较好的经济效益。

2 高层建筑地基基础设计的基本要求和主要依据

2.1 高层建筑地基基础设计的基本要求

相比普通多层建筑，高层建筑在地基基礎设计时设计要求相对复杂，受到的影响因素也比较多。高层建筑地基基础设计的基本要求是要满足建筑结构的抗震性与稳定性；满足地基的牢固性，确保地基竖向的承载力和横向抗滑移能力；注意地基土层压力变形范围和抗压能力；还需要注意沉降指数等问题。因此，在设计地基基础时，既要考虑建筑外观要求，也要考虑地面条件和建筑结构要求，并且将后者作为考虑重点。在科技发展的推动下，日益成熟的勘测技术和模拟技术也为高层建筑地基基础设计提供了反复模拟、修改的可靠数据和便利条件，满足了高层建筑的安全性需求。

2.2 高层建筑地基基础设计的主要依据

高层建筑的地基基础设计受很多因素影响，需要同时满足不同要素需求。地基基础设计的基本依据是地面土质结构和地下的岩土成分等；限制依据是地下室层数和建筑的内部结构对地基的压迫程度；更高的设计依据是对于抗震等外部问题的的要求。

3 高层建筑地基基础设计应注意的问题

3.1 地基土与结构的共同作用

把高层建筑、基础和地基三者看成一个整体，并要满足三者在接触部位的变形协调条件，这就是高层建筑与地基基础的共同作用。具体是指：地基与基础里的刚性桩、柔性桩、半柔性桩等各类型桩共同承担上部结构荷载，两者之间的荷载分担比列是按照基础变形协调条件确定的。从这里可以看出来：共同作用概念具体运用表现在，用沉降控制来设计地基基础。根据基础沉陷量大小的控制要求，确定地基补强的程度和发挥原地基土承载力的程度，以此来进行地基处理或地基加固。而基础刚度大小、基础形式、地基土的土性等都是影响地基土与基础荷载分担比的重要因素。

3.2 沉降缝问题

由于地基不均匀沉降可能会引起建筑物各部分的破坏，因此需要设置一道垂直缝，即沉降缝。由于建筑建造时所处的土质基础各不相同，并且建筑物相邻部分的荷载、高度和结构形式差别较大，常会因为各部分不均匀的沉降而导致开裂或错动，为有效防止此类问题，通常在差异处设置垂直缝隙，将建筑物分割成若干个独立单元。但是，在实际工程效果中，沉降缝并不适用于高层建筑。因为高层建筑本身的结构压力会使建筑地基基础设计十分复杂，而沉降缝的设计会对地下室在土层中的嵌固作用产生一定的影响，产生额外的压力负担，不利于高层建筑的安全性与稳定性，并且高层中沉降缝对于设备、安装以及后期使用都会带来不便，所以在高层建筑中，尽量不留沉降缝，而是用不同的基础类型或采用不同的地基处理方式来协调不同地地基条件引起的沉降差异。

3.3 地下室底板受力

现代高层建筑通常会设置地下室。地下室底板受力问题是地基基础设计时常要考虑的问题，许多设计人员在地下室底板计算中，只片面的考虑到底板的水浮力和活荷载。采用常规桩基础时，会下意识的假定底板与土是脱离状态，在此基础上，就算完全考虑底板底面以上的全部荷载，也不过是一种假定计算。研究表明，以侧阻承受荷载为主的桩，由于实际情况下土与底板底部常有接触的情况，使得底板承受荷载最大可达上部的24～30%，因此，这部分荷载也是底板计算时必须考虑的，否则可能会有不安全因素。

3.4 关于桩端进入持力层的最小深度

（1）持力层通常应选择岩石层或者较硬图层，如果以d为桩径，那么，强风化软质岩和砂土不宜小于1.5d；桩端进入持力层深度，对粘性土、粉土不宜小于2d；对于碎石土及强风化硬质岩不宜小于1d且不小于0.5m。

（2）桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩，通常情况下，桩全段面进入岩层的深度不宜小于0.5m，若嵌入未风化硬质岩，嵌岩深度可根据具体情况做减少，但最好不小于0.2m。

（3）如果场地中有液化土层，桩身必须穿过此类土层进入下方的稳定土层，根据具体情况计算进入深度，对砾、粗中砂、碎石土、密实粉土和坚硬粘性土不应小于0.5m，对其他非岩石土不宜小于1.5m。

（4）当桩身进入膨胀土或者季节性冻土时，进入深度应通过抗拔稳定性验算确定，通常情况下，其深度不应小于4倍桩径。

4 几种常见的地基基础处理方法

4.1 采用分层填土的方式换土垫层

部分湿润膨胀的土体，通常承载力较小，会影响到地基基础的强度和稳定性。为了减少土层沉降，提高地基基础的强度，需要用高强度和高稳定性的材料来替换掉这种软土层。在选定符合要求的施工材料之后，需要采取分层填土的方式来替换原有的软土，这样可以避免施工过程中土体出现孔洞和缝隙，确保土壤密度不遭受破坏，保持其原有承载力。

4.2 碾压和夯实

碾压和夯实是一种软土处理技术，通过碾压夯实可以对地基中的松软土质产生极大的冲击力，提高其基础强度，进一步提高基础土质承载力。这种方式能最大化地降低高层建筑物在竣工后地基产生的沉降量。在实际施工过程中，根据不同的施工方法可选择振动夯实法和机械碾压法两种地基基础处理技术。

4.3 使土壤固结

固结是指将土壤中的水分排除干净之后形成的一种凝固形态。通常情况下，土层由于土壤的液化性质往往含有一定的水分，影响了土层的承载强度，所以可以通过排水的方式来排除土层中的水分，使土壤固结，这是一种降低沉降，提升土层承载力的方法。“固结法”是一种操作简单的地基基础处理技术，并且经济适用，被广泛的运用于高层建筑施工中。

4.4 使用化学方法加固土层

化学加固法顾名思义是向土壤中添加化学物质来改善土壤，诸如水泥浆、碱液、丙烯酸铵等能够固化的化学材料，这些物质通过化学反应会将土体粘结起来，改善原有土体性质。如果高层建筑需建在膨胀土上，就可以使用石灰来改善膨体土的性质，提升土壤土质，使其更加稳固，增强其土层承载力。这化学加固法可分为喷浆法、灌浆法和深层搅拌法三种方式。

参考文献

[1]孙健，吴迪.浅谈民用建筑地基基础和桩基础土建施工技术.科技资讯，2011.

某建筑物的基础设计探讨 篇12

本工程为地下2层、地上6层的框架结构。基础持力层为细砂层,地基承载力为130 k Pa,独立基础、条形基础已不能满足地基承载力要求,如采用常规筏片基础理念进行设计,由于本工程两侧均有紧邻建筑,且该建筑均为2层地下室,基础形式为桩基础加防水板,故没有地基承载力埋深修正的条件,本工程基础底反力最大值为162 k Pa,大于1.2×130=156 k Pa。因此本工程采用了补偿性基础的设计理念,满足了建筑物对地基的沉降要求。

2 工程地质情况

本工程场地由上至下可分为四大层,分述如下:

(1)杂填土:稍湿,松散。主要为建筑垃圾及部分生活垃圾,平均层厚2.05 m。

(2)粉土:稍湿~湿,松散,属高压缩性土,平均厚度4.45 m。

(3)细砂:湿,松散,平均厚度3.45 m,本层为持力层,承载力特征值130 k Pa。

(4)粉质粘土:可塑状态,饱和,属中~高压缩性土。平均层厚4.22 m,承载力特征值130 k Pa。地下水位位于-9 m处。

3 建筑物基础平面

建筑物基础平面见图1。

4 地基设计

补偿性基础设计理念是基于GB 50007—2011建筑地基基础设计规范地基沉降计算公式引申而来。从理论上说,只要基底附加应力P0=0时,该建筑物的最终沉降量也等于0。附加压力P0=Pk-Pc,其中,Pk为基础底压力;Pc为基础底面处土的自重压力。故当建筑物的重量等于建筑位置移走的总的土的重量(包括水的自重)时,该建筑物基底附加应力为0,沉降为0,即基坑开挖移去的土的重量补偿了建筑物本身的重量(包括基础),因此叫补偿性基础设计理念。

当Pk>Pc时为欠补偿,Pk=Pc时为等补偿,Pk<Pc时为超补偿,工程中应用较多的为欠补偿及等补偿。本工程为欠补偿。对框架结构,根据GB 50007—2011建筑地基基础设计规范5.3.4条,地基变形允许值应由相邻柱基沉降差控制,通过计算能满足规范要求。

实际工程中,基坑较深时,因为取土较厚,地基土的自重压力卸载往往引起地基的回弹变形,该变形较难测定和计算,从工程经验以及部分工程资料上了解,回弹量约为公式计算变形量10%~30%,因此建筑的实际沉降观测结果是不考虑回弹再压缩时的沉降计算值的1.1倍~1.3倍左右。因此采用补偿性基础设计理念时,应考虑地基回弹再压缩的情况或者采取措施控制地基回弹量,或者对开挖移去的土的重量进行折减。

对框架结构,根据GB 50007—2011建筑地基基础设计规范5.3.4条,地基变形允许值应由相邻柱基沉降差控制。按照补偿性设计理念及考虑回弹再压缩的地基情况,本工程采用700 mm厚平板式筏板基础,局部采用刚性上柱墩解决柱冲切问题,基底标高为-8.1,基底持力层为第(4)层粉质粘土层,承载力特征值为130 k Pa。附加应力P0=Pk-0.85Pc=162-0.85×(8.1-0.3)×18=43 k Pa,其中,0.85为考虑地基回弹,对开挖移去的土进行了折减。通过计算,沉降能满足规范要求。

5 基础设计

工程基础设计包括地基计算和基础计算两部分。采用补偿性设计理念进行工程基础设计,基础采用钢筋混凝土筏板基础,地基沉降得到了很好的解决,但是基础筏板应该如何计算,根据我国现行规范以及相关规范规程,基础筏板是采用地基弹性理论进行计算,即地基沉降越大,地基反力越大,并因此而引申出基床反力系数K这个参数。在考虑地基回弹的情况下,K的取值如下所示。

本工程基础形式为平板式筏板基础,采用中国建筑科学研究院编制的JCCAD v2.2独基、条基、钢筋混凝土地基梁、桩基础和筏板基础设计软件进行计算。基床反力系数K值的物理意义:单位面积地表面上引起单位下沉所需施加的力。在地基弹性理论中,基床反力系数K是基础设计中非常重要的一个参数,因为它的大小直接影响到地基反力的大小和基础内力,地基沉降越大,地基反力越大。JCCAD软件中,K值的计算公式为:板底土反力基床系数建议(k N/m3)=总面荷载值(准永久值)/平均沉降S(m)。地基沉降值S=S1+S2,其中,S1为地基附加压力P0引起的沉降值;S2为地基回弹再压缩沉降值。根据前文所述:从经验上回弹量约为公式计算变形量10%~30%,因此当欠补偿时,建筑的实际沉降值是地基附加压力P0引起的沉降值S1的1.1倍~1.3倍左右。当超补偿时,基础埋深比较大,基础开挖的土体重量大于结构本身重量,地基附加压力P0为0或负值,S1为0,地基土产生回弹,应考虑回弹再压缩,取计算变形量10%~30%,用结构总面荷载值(准永久值)/回弹再压缩沉降值(mm)得到基床反力系数K值。

6 结语

在建筑工程投资当中,地基与基础占有很大的比重,在确保安全可靠的前提下,科学、合理的设计能产生较大的经济效益和社会效益。补偿性基础设计给地基与基础设计提供了一条很好的思路。本文探讨了补偿性基础设计从理论以及具体设计过程当中应当注意的问题,希望能给建筑结构同仁带来一点帮助。

摘要：阐述了补偿性基础设计理论,结合某建筑物的工程地质条件及基础布置方案,探讨了应用该理论进行基础设计的注意事项,有利于保证建筑基础的稳定性,提高基础的设计水平。

关键词：建筑物,地基设计,补偿性基础,沉降变形

参考文献

[1]GB 50007—2011,建筑地基基础设计规范[S].