高層房屋基礎選擇
高層建筑的是十分重要的組成部分,如基礎選型不當、基礎不穩,必將影響上部結構的使用,可能引起上部結構的開裂、傾斜、甚至產生破壞和倒塌;因此,必須慎重對待基礎的選型問題。
設計地基基礎前,需要進行充分的調查研究,掌握必要的設計資料:
* 必須徹底查清地基土質的好壞、承載能力的大小、土層分布是否均勻、地下水位的高低、地下水對基礎材料有無侵蝕作用、有無軟弱土層、軟弱土層厚度和位置、有無暗塘和池塘以及有無溶洞、古井、古墓、垃圾坑等。
* 必須徹底弄清楚建筑物的使用要求、荷載大小、荷載分布是否均勻、有無振動設備、振動大小、建筑物地基容許變形值等情況。
多層與高層建筑實際使用的基礎類型較多,幾乎會應用到所有的基礎形式。在此,略一敘述:
(1) 獨立柱基礎??一般用于地基較好的多層鋼筋混凝土框架的柱子基礎。高層建筑由于荷載、基礎埋深、使用要求以及獨主基礎間缺乏聯系、抗震性能差等因素,很少采用。
(2) 條形及十字交叉基礎??當采用獨立柱基礎在平面尺寸上受到限制、不能向四周擴展時,或當地基礎較軟弱需要較大的基底面積、或地基不均勻;為了防止基礎產生過大的不均勻沉降時,可采用鋼筋混凝土條形基礎或十字交叉基礎。
(3) 片筏基礎??若因上部結構荷載大或地基承載力低,采用十字形基礎時所需的基礎底面面積已接近或超過了房屋的底層面積,則需采用片筏基礎。
片筏基礎有兩種構造形式:平板式與肋梁式。
平板式片筏基礎,實際上就是一塊很厚(1.0至3.0m)的平板,類似于倒置的無梁樓蓋,在柱腳處需要設置放大柱腳。
肋梁式片筏基礎的底板較差,但縱、橫兩向均設有肋梁,以加強底板的剛度。
平板式片筏基礎施工較方便,但混凝土用量大,國內多采用肋梁式片筏基礎。
片筏基礎的受力狀況類似于倒置的無梁樓蓋或肋形樓蓋,地基土的反力即為作用于其上的荷載,一經求出,即可按一般樓蓋進行計算。
(4) 箱形基礎??箱形基礎是由頂板、底板、外墻和一定數量的縱橫交錯的內隔墻組成的一種鋼筋混凝土空間箱形結構。它的特點是剛度大、整體性好、能抵抗和協調由于軟弱地基在大荷載作用下產生的不均勻變形、抗震性能好(一些震害調查資料表明,有箱形基礎地下室的建筑物對減輕震害作用很大。)、穩定性能好。設置箱形基礎,加大了基礎埋深,建筑物重心下移,增加了建筑物的穩定性。箱形基礎的中空部分又可利用來作地下室。
因此,箱形基礎適用于荷載較大、地基條件一般的高層建筑基礎。
(5) 樁基礎??當高層建筑的層數較多、上部結構所受荷重太大、且地基軟弱、堅實土層又距地面很深時,如采用其它基礎,一方面土壤強度不足于擔負上部荷重,另一方面因可能產生較多的沉降而不能滿足使用要求時,則常采用樁基礎。
樁基礎由兩部組成,一是樁基的承臺,另一才是樁本身。樁承臺作用是將上部荷載傳給樁,并使樁群連成整體,而樁又將荷載傳至較深的土層去。
樁,按受力性能來區分,有摩擦樁和支承樁兩種。摩擦樁主要是通過沿樁長四周表面與土壤之間的磨擦力,將荷載擴散至下部地基。同時,磨擦樁樁靴處與下部地基土擠壓,也承受上部結構傳來的荷載,但所占的比重較少。
支承樁,則主要通過樁靴壓力傳荷載至下部堅實土壤或巖石。
樁,按施工方法分:有預制樁、灌注樁、壓樁等。
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