地基基础设计管理论文

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摘要：在地基基础设计中包括了对基础的设计和对地基的处理，二者是密不可分的。地基处理的好坏将直接关系到基础的选型和造价。本文就地基的处理和基础设计进行的讨论。在地基基础设计中，基础的选型必须根据上部结构的荷载、地基土体的承载力和工程造价综合各方面的情况进行确定。

关键词：地基基础后浇带桩承台沉降

一、引言

基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。

如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。有时，柱子可以直接支承在下面的方形基础上，墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时，只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用，就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱，或者建筑物比较高的情况下，才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构，墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件，这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。

如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况，根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。

在初步计算时，最好先计算房屋结构的大致重量，并假设它均匀的分布在全部面积上，从而等到平均的荷载值，可以和地基本身的承载力相比较。如果地基的容许承载力大于4倍的平均荷载值，则用单独基础可能比伐形基础更经济；如果地基的容许承载力小于2倍的平均荷载值，那么建造满铺在全部面积上的伐形基础可能更经济。如果介于二者之间，则用桩基或沉井基础。

二、地基的处理方法

利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：1）淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；2）冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；3）对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。

地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。

经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值；根据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。地基处理后，建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的增强体和施工工艺。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。

常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。

1换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。

2强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。

3砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理，使砂石桩与软粘土构成复合地基，加速软土的排水固结，提高地基承载力。

4振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。

5水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕，受其搅拌能力的限制，该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。

6高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大，除地基加固外，也可作为深基坑或大坝的止水帷幕，目前最大处理深度已超过30m。

7预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土层厚度超过4m时，应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。

8夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制，目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。

9水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层，保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基，可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基，可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基，达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。

10石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、杂填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土层时，可采取减少生石灰用量和增加掺合料含水量的办法提高桩身强度。该法不适用于地下水下的砂类土。

11灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理的深度为5～15m。当用来消除地基土的湿陷性时，宜采用土挤密桩法；当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时，宜采用灰土挤密桩法；当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同，土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。

12柱锤冲扩桩法适用于处理杂填土、粉土、粘性土、素填土和黄土等地基，对地下水位以下的饱和松软土层，应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过6m。

13单液硅化法和碱液法适用于处理地下水位以上渗透系数为0.1～2m／d的湿陷性黄土等地基。在自重湿陷性黄土场地，对Ⅱ级湿陷性地基，应通过试验确定碱液法的适用性。

14在确定地基处理方案时，宜选取不同的多种方法进行比选。对复合地基而言，方案选择是针对不同土性、设计要求的承载力提高幅质、选取适宜的成桩工艺和增强体材料。

三、基础的设计

房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等综合考虑，选择经济合理的基础型式。

砌体结构优先采用刚性条形基础，如灰土条形基础、Cl5素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等，当基础宽度大于2.5m时，可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。

多层内框架结构，如地基土较差时，中柱宜选用柱下钢筋混凝土条形基础，中柱宜用钢筋混凝土柱。

框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小可采用单独柱基，在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》第6.1.1l条设柱基拉梁。

无地下室、地基较差、荷载较大为增强整体性，减少不均匀沉降，可采用十字交叉梁条形基础。

如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求，又不宜采用桩基或人工地基时，可采用筏板基础（有梁或无梁）。

框架结构、有地下室、上部结构对不均匀沉降要求严、防水要求高、柱网较均匀，可采用箱形基础；柱网不均匀时，可采用筏板基础。

有地下室，无防水要求，柱网、荷载较均匀、地基较好，可采用独立柱基，抗震设防区加柱基拉梁。或采用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础。

筏板基础上的柱荷载不大、柱网较小且均匀，可采用板式筏形基础。当柱荷载不同、柱距较大时，宜采用梁板式筏基。

无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点。

框剪结构无地下室、地基较好、荷载较均匀，可选用单独柱基，墙下条基，抗震设防地区柱基下设拉梁并与墙下条基连结在一起。

无地下室，地基较差，荷载较大，柱下可选用交叉条形基础并与墙下条基连结在一起，以加强整体性，如还不能满足地基承载力或变形要求，可采用筏板基础。剪力墙结构无地下室或有地下室，无防水要求，地基较好，宜选用交叉条形基础。当有防水要求时，可选用筏板基础或箱形基础。高层建筑一般都设有地下室，可采用筏板基础；如地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时，采用箱形基础。

当地基较差，为满足地基强度和沉降要求，可采用桩基或人工处理地基。

多栋高楼与裙房在地基较好（如卵石层等）、沉降差较小、基础底标高相等时基础可不分缝（沉降缝）。当地基一般，通过计算或采取措施（如高层设混凝土桩等）控制高层和裙房间的沉降差，则高层和裙房基础也可不设缝，建在同一笺基上。施工时可设后浇带以调整高层与裙房的初期沉降差。

当高层与裙房或地下车库基础为整块筏板钢筋混凝土基础时，在高层基础附近的裙房或地下车库基础内设后浇带，以调整地基的初期不均匀沉降和混凝土初期收缩。

现在我就大型基础设计中较多见的基础类型的桩基础和后浇带的设计讨论一下

1当天然地基或人工地基的地基承载力或变形不能满足设计要求，或经过经济比较采用浅基础反而不经济时，可采用桩基础。

2桩平面布置原则：

1）力求使各桩桩顶受荷均匀，上部结构的荷载重心与桩的重心相重合，并使群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩。

2）在纵横墙交叉处都应布桩，横墙较多的多层建筑可在横墙两侧的纵墙上布桩，门洞口下面不宜布桩。

3）同一结构单元不宜同时采用摩擦桩和端承桩。

4）大直径桩宜采用一柱一桩；筒体采用群桩时，在满足桩的最小中心距要求的前提下，桩宜尽量布置在筒体以内或不超出筒体外缘1倍板厚范围之内。

5）在伸缩缝或防震缝处可采用两柱共用同一承台的布桩形式。

6）剪力墙下的布桩量要考虑剪力墙两端应力集中的影响，而剪力墙中和轴附近的桩可按受力均匀布置。

3桩端进入持力层的最小深度：

1）应选择较硬上层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d（d为桩径）；砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d；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，桩全断面进入岩层的深度不宜小于0.5m，嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时，嵌岩深度可适当减少，但不宜小于0.2m。

3）当场地有液化土层时，桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定土层，进入深度应由计算确定，对碎石土、砾、粗中砂、坚硬粘性土和密实粉土且不应小于0.5m，对其他非岩石土且不宜小于1.5m。

4）当场地有季节性冻土或膨胀土层时，桩身进入上述土层以下的深度应通过抗拔稳定性验算确定，其深度不应小于4倍桩径，扩大头直径及1.5m。

桩型选择原则。桩型的选择应根据建筑物的使用要求，上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定。

1）预制桩（包括混凝土方形桩及预应力混凝土管桩）适宜用于持力层层面起伏不大的强风化层、风化残积土层、砂层和碎石土层，且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性粘性土，穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区、从软塑层突变到特别坚硬层的岩层地区均不适用。其施工方法有锤击法和静压法两种。

2）沉管灌注桩（包括小直径D＜5O0mm，中直径D＝500～600mm）适用持力层层面起伏较大、且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性粘性土；对于桩群密集，且为高灵敏度软土时则不适用。由于该桩型的施工质量很不稳定，故宜限制使用。

3）在饱和粘性土中采用上述两类挤土桩尚应考虑挤土效应对于环境和质量的影响，必要时采取预钻孔。设置消散超孔隙水压力的砂井、塑料插板、隔离沟等措施。钻孔灌注桩适用范围最广，通常适用于持力层层面起伏较大，桩身穿越各类上层以及夹层多、风化不均、软硬变化大的岩层；如持力层为硬质岩层或地层中夹有大块石等，则需采用冲孔灌注桩。无地下水的一般土层，可采用长短螺旋钻机干作业成孔成桩。钻（冲）孔时需泥浆护壁，故施工现场受限制或对环境保护有特殊要求的，不宜采用。

4）人工挖孔桩适用于地下水水位较深，或能采用井点降水的地下水水位较浅而持力层较浅且持力层以上无流动性淤泥质土者。成孔过程可能出现流砂、涌水、涌泥的地层不宜采用。

5）钢桩（包括H型钢桩和钢管桩）工程费用昂贵，一般不宜采用。当场地的硬持力层极深，只能采用超长摩擦桩时，若采用混凝土预制桩或灌注桩又因施工工艺难以保证质量，或为了要赶工期，此时可考虑采用钢桩。钢桩的持力层应为较硬的土层或风化岩层。

6）夯扩桩，当桩端持力层为硬粘土层或密实砂层，而桩身穿越的土层为软土、粘性土、粉土，为了提高桩端承载力可采用夯扩桩。由于夯扩桩为挤土桩，为消除挤土效应的负面影响，应采取与上述预制桩和沉管灌注桩类似的措施。

后浇带设计

因调整地基初期不均匀沉降而设的后浇带，带宽800～1O00mm。后浇带自基础开始在各层相同位置直到裙房屋顶板全部设后浇带，包括内外墙体。施工时后浇带两边梁板必须支撑好，直到后浇带封闭并混凝土达到设计强度后拆除。后浇带内的混凝土等级采用比原构件提高一级的微膨胀混凝土。如沉降观测记录在高层封顶时，沉降曲线平缓可在高层封顶一个月后封闭后浇带。沉降曲线不缓和则宜延长封闭后浇带时间。

基础后浇带封闭前要求施工时覆盖，以免杂物垃圾掉落难于清理。并提出清除杂物垃圾的措施，如后浇带处垫层局部降低等。有必要时后浇带中设置适量加强钢筋，如梁面、底钢筋相同等措施。

设计者必须认真对待由于超长给结构带来的不利影响，当增大结构伸缩缝间距或者是不设置伸缩缝时，必须采取切实可行的措施，防止结构开裂。在适当增大伸缩缝最大间距的各项措施中，在结构施工阶段采取防裂措施是国内外通用的减小混凝土收缩不利影响的有效方法，我国常用的做法是设置施工后浇带。另外，当建筑物存在较大的高差，但是结构设计根据具体情况可不设置永久变形缝时，例如高层建筑主体和多层（或低层）裙房之间，也常常采用施工后浇带来解决施工阶段的差异沉降问题。这两种施工后浇带，前者可称之为收缩后浇带，后者可称之为沉降后浇带。

后浇带的设计

当建筑结构的平面尺寸超过混凝土规范规定的伸缩缝最大间距（混凝土规范第9.1.1条）时，可考虑采用施工后浇带的方法来适当增大伸缩缝间距。但一般地上结构由于受环境温度变化影响较大，所以伸缩缝最大间距不宜超过混凝土规范限值过多，同时应注意加强屋面保温隔热，采用可靠的、高效的外墙外保温，并适当提高外纵墙、山墙、屋面等重要部位的纵向钢筋配筋率。当地上结构由于抗震设计需要而设置了防震缝时，伸缩缝宽度应满足防震缝宽度的要求。地下室结构超长的情况较为常见，除地下室顶板和处于室外地面以上的地下室外墙受温度变化影响相对较大外，地下室内部和基础结构在使用阶段受室内外温度变化影响较小，需解决的主要问题是混凝土收缩应力对结构的影响。除在施工阶段设置后浇带外，应该加强地下室顶板及地下室外墙的配筋，建议纵向钢筋最小配筋率不宜小于0.5%，钢筋应尽可能选择直径较小的，一般10到16即可，间距尽量选择较密的，宜不大于150mm，细而密的钢筋分布对结构抗裂是有利的。

必须指出的是，后浇带只能解决施工期间的混凝土自收缩，它不能解决由于温度变化引起的结构应力集中，更不能替代伸缩缝。有一些结构设计者将后浇带和伸缩缝等同起来的看法是错误的，因为两者的作用并不相同。

当地下室结构超长过多，单靠设置后浇带不足以解决混凝土收缩和温度变化问题时，可以考虑采用补偿收缩混凝土，在适当位置设置膨胀加强带。采用这种方法，不仅可以进一步增大伸缩缝最大间距，而且可以用膨胀加强带取代部分施工后浇带，从而实现混凝土的连续浇筑即无缝施工。但应注意，采用膨胀加强带取代部分施工后浇带时，膨胀加强带的位置应设置在结构温度应力集中部位，并应制定严格的技术保障措施，保证混凝土原材料的质量和微膨胀剂的配合比准确，结构设计应对地下室结构各部位混凝土的限制膨胀率提出明确要求。

对高层建筑主体与裙房之间是设置永久变形缝，还是在施工阶段设置沉降后浇带，应该根据建筑场地地基持力层土质情况、基础形式、上部结构布置等条件综合确定。当地基持力层土质较好，例如高层建筑基础做在基岩层或卵石层上，或采用桩基时，高层建筑沉降变形量较小，此时可考虑采用施工后浇带而不设置永久变形缝，将高层建筑与裙房基础（或地下室）连成整体。当地基持力层压缩性较高，且厚度较大，高层建筑主体与裙房之间的高差悬殊较大，高层建筑荷载较大，则由于高层建筑与裙房之间的差异沉降量较大，在采用天然地基的情况下，还是以设置永久变形缝将高层建筑与裙房彻底脱开为好。当高层建筑与相邻的裙房之间设置永久变形缝时，高层建筑的基础埋深一般应大于裙房基础埋深至少2米，不满足此要求时应计算高层建筑的稳定性，并采取可靠措施防止高层建筑与裙房之间发生相互倾斜。笔者曾经参观过某工程，高层建筑地下一层，地上十六层，纯地下车库一层，与高层建筑地下室贯通，其间设置了沉降缝，基础埋深基本相同，沉降缝间采用硬质材料填充。由于没有解决好高层建筑与地下车库间的互倾问题，建筑投入使用后，发现沉降缝两侧墙体开裂，造成地下室渗漏。

近年来，复合地基得到了广泛应用，复合地基可以提高地基持力层承载力，提高土体弹性模量，有效地控制建筑物沉降。北京地区有些工程已经通过在高层建筑下采用复合地基的方法来替代桩基，以解决高层建筑主体与裙房之间差异沉降的问题。不论采用哪种方法，如果采用施工后浇带而不设置永久变形缝，都应依据相关规范计算裙房和高层建筑的整体倾斜。当采用地基处理时，在结构设计图纸上，应明确规定采用地基处理后，高层建筑与裙房之间的变形要求。

施工后浇带的位置，应根据基础和上部结构布置的具体情况确定，不能想当然，搞一刀切。后浇带应设置在结构受力较小处，一般在梁、板跨度内的三分之一处，结构弯矩和剪力均较小，且宜自上而下对齐，竖向上不宜错开，后浇带间距一般为30米到50米。在高层建筑与裙房之间设置后浇带时，后浇带宜处于裙房一侧，且在结构设计上，应注意加强高层建筑与裙房相连部位的构造，提高纵向钢筋配筋率，用以抵抗后浇带封闭后由剩余差异沉降差所引起的结构内力。为减小后浇带封闭后由剩余差异沉降差所引起的结构内力，尚应采取其他措施，通常可考虑以下方法：

1，高层建筑采用桩基或其他地基基础处理方法，或补偿基础，尽量扩大高层建筑基础与地基接触面积，减小高层建筑基础底面接触压力，而裙房则采用埋深较浅的独立柱基或条形基础等，调节高层建筑与裙房之间的差异沉降。

2，尽量减小裙房部分基础与地基的接触面积，即尽量增大裙房部分的基础底面接触压力，加大裙房的沉浸量。

3，结合高层建筑埋置深度要求，调整高层建筑地下室高度，使地基持力层落在压缩性小、地基承载力高的土层上，可有效地减小高层建筑的沉降量。

进行地基基础设计时，结构设计者应结合工程具体情况，多方面对比，选择经济合理的方案。

后浇带部位的钢筋一般不宜断开，而应让钢筋连续通过，即只将后浇带处的混凝土临时断开。但有时工程具体情况不允许留后浇带，例如某工程地下车库通道的顶板、底板均与主楼相连，但是由于施工场地狭小，无法留设后浇带，于是要求施工单位先施工结构主体，待主体完成后再施工车道部分，要求施工单位对与主体相连的钢筋必须预留，后期采用焊接连接，同一截面的钢筋焊接连接率不得大于50%。

有的工程将后浇带内钢筋全部断开，这时候，为避免在同一截面钢筋100%连接，宜将后浇带曲折布置，而不要沿一直线布置。连接方式建议首选机械连接或焊接，但要注意施工质量。采用搭接连接时，应注意后浇带宽度要满足按混凝土规范计算的钢筋搭接连接长度。

基础后浇带的断面形式，应于结构设计图纸上用详图明确表示出来，而不应推给施工单位。当地下水位较高时，宜在基础后浇带下设置防水板并增设一道附加防水层。

四、工程实例

一、工程概况

工程总建筑面积5880平方米。无地下室，地上7层框架结构，底层层高4.5m，以上各层层高均为3.1m

二、地质条件

本工程±0.000标高相当于罗零标高5.240米，场地内地层自上而下依次为：①素填土，层厚0.8~2.90m，回填时间4年主要填料为残积粘性土，混砖瓦石块场地分布均匀。②淤泥，呈饱和流塑状，主要由粘粒、粉粒组成，夹杂有有机质，该层层厚4.00~9.00m。③粉质粘土，呈饱和可塑状，手搓稍有粉粒感，粘性较好，标贯试验的校正平均值为10击，层位稳定，厚度为4.80~9.55。④含泥中粗砂，呈饱和密状，层厚0.7~4m。⑤沙质粘土，呈饱和可塑状，层厚0.5~3m。⑥中砂，饱和，含泥约10~20%，均匀分布于场地，厚度约2.10~7.60m。⑦残积粘性土：饱和，可塑，原为辉绿岩脉，长石矿物已全风化成呈土状，标贯试验校正平均值为17击厚2.70~6.70m。⑧散体强风化花岗岩,大部分长石类矿物已经风化呈土状，岩心手捻可散，厚度2.25~14.20m。⑨强风化花岗岩层。⑩中风化花岗岩.

三、设计过程

柱网布置详见附图

经过PKPM结构计算软件对本楼上部结构进行的计算，取轴力最大的情况得出柱底最小轴力为1930KN，最大柱底轴力为5832KN。由于浅层土不足以承受此荷载，所以选用桩基础作为建筑物的基础。由于柱底轴力差异较大，从经济性和节约成本的考虑,所以选用2种桩径，分别是F500和F400。

在设计工程中还应该注意的是PKPM所算出的柱底轴力为设计值,不能直接用于计算需要把算出的值除以1.25来转化为特征值来计算.

1、确定单桩竖向承载力设计值

桩侧总极限摩阻力标准值：Rsk=Up×Σlifsi

桩端极限阻力标准值：Rpk=Ap×fp

本工程中的单桩极限承载力根据静载试验确定F500为4100KN,F400为3100KN

单桩竖向承载力设计值Rd=(Rsk+Rpk)/1.65

F500Rd=4100/1.65=2484.8KN

F400Rd=3100/1.65=1878.8KN

单桩竖向承载力特征值Ra=(Rsk+Rpk)/2.0

F500Ra=4100/2=2050KN

F400Ra=3100/2=1550KN

2、确定桩的数量、间距和布置方式

初步估算桩数时，先不要考虑群桩效应，

在确定桩的数量时,我是根据各底层柱的轴力确定应该选用何种直径的桩和确定桩的数量,例如在附图中的(16)-(c)柱底轴力为1944.8KN(特征值),我选用两桩承台,桩径为400;

(8)-(A)柱底轴力为4665.6KN,我选用三桩承台,桩径为500.

当为偏心受压，一般桩的根数应相应的增加10％～20％。

桩的间距（中心距）采用3.6倍桩径.

原则：使得群桩横截面的重心应与荷载合力的作用点重合和接近或者是使其重心处于合力作用点变化范围之内，并应尽量接近最不利的合力作用点。

具体布置方法见附图。

3、承台设计

独立承台、柱下或墙下条形承台（梁式承台），以及筏板承台和箱形承台，承台设计包括选择承台的材料及其强度等级，几何形状及其尺寸，进行承台结构承载力计算，并应使其构造满足一定的要求。

构造要求：承台最小宽度不应小于500mm，承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，边缘挑出部分不应小于150mm，墙下条形承台边缘挑出部分可降低至75mm。条形和柱下独立承台的最小厚度为500mm，其最小埋深为600mm。

本工程中承台混凝土等级C30,取其中的(8)-(A)柱位置的承台为例计算:

一、基本资料：

承台类型：三桩承台圆桩直径d＝500mm

桩列间距Sa＝900mm桩行间距Sb＝1560mm

桩中心至承台边缘距离Sc＝500mm

承台根部高度H＝1100mm承台端部高度h＝1100mm

柱子高度hc＝700mm（X方向）柱子宽度bc＝650mm（Y方向）

二、控制内力：

Nk＝4666；

Fk＝4666；

F＝6299.1；

三、承台自重和承台上土自重标准值Gk：

a＝2(Sc+Sa)＝2*(0.5+0.9)＝2.8m

b＝2Sc+Sb＝2*0.5+1.56＝2.56m

承台底部面积Ab＝a*b-2Sa*Sb/2＝2.8*2.56-2*0.9*1.56/2＝5.76m

承台体积Vct＝Ab*H1＝5.76*1.1＝6.340m

承台自重标准值Gk''''''''＝γc*Vct＝25*6.34＝158.5kN

土自重标准值Gk''''＝γs*(Ab-bc*hc)*ds＝18*(5.76-0.65*0.7)*0.8

＝76.4kN

承台自重及其上土自重标准值Gk＝Gk''''''''+Gk''''＝158.5+76.4＝235.0kN

四、承台验算：

圆桩换算桩截面边宽bp＝0.866d＝0.866*500＝433mm

1、承台受弯计算：

(1)、单桩桩顶竖向力计算：

在轴心竖向力作用下

Qk＝(Fk+Gk)/n（基础规范8.5.3-1）

Qk＝(4666+235)/3＝1633.7kN≤Ra＝2020kN

每根单桩所分配的承台自重和承台上土自重标准值Qgk：

Qgk＝Gk/n＝235/3＝78.3kN

扣除承台和其上填土自重后的各桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值：

Ni＝γz*(Qik-Qgk)

N＝1.35*(1633.7-78.3)＝2099.7kN

(2)、承台形心到承台两腰的距离范围内板带的弯矩设计值：

S＝(Sa^2+Sb^2)^0.5＝(0.9^2+1.56^2)^0.5＝1.801m

αs＝2Sa＝2*0.9＝1.800m

α＝αs/S＝1.8/1.801＝0.999

承台形心到承台两腰的距离B1：

B1＝Sa/S*2Sb/3+Sc*(Sa+Sb)/S＝1.203m

M1＝Nmax*[S-0.75*c1/(4-α^2)^0.5]/3（基础规范8.5.16-4）

＝2099.7*[1.801-0.75*0.65/(4-0.999^2)^0.5]/3

＝1063.6kN·m

②号筋Asy＝3783mmζ＝0.068ρ＝0.32%

10Φ22@110（As＝3801）

(3)、承台形心到承台底边的距离范围内板带的弯矩设计值：

承台形心到承台底边的距离B2＝Sb/3+Sc＝1.020m

M2＝Nmax*[αs-0.75*c2/(4-α^2)^0.5]/3（基础规范8.5.16-5）

＝2099.7*[1.8-0.75*0.7/(4-0.999^2)^0.5]/3

＝1047.7kN·m

①号筋Asx＝3667mmζ＝0.076ρ＝0.36%

10Φ22@100（As＝3801）

2、承台受冲切承载力验算：

(1)、柱对承台的冲切验算：

扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上的冲切力设计值：

Fl＝6299100N

三桩三角形柱下独立承台受柱冲切的承载力按下列公式计算：

Fl≤[βox*(2bc+aoy1+aoy2)+(βoy1+βoy2)*(hc+aox)]*βhp*ft*ho（参照承台规程4.2.1-2）

X方向上自柱边到最近桩边的水平距离：

aox＝900-0.5hc-0.5bp＝900-700/2-433/2＝333mm

λox＝aox/ho＝333/(1100-110)＝0.337

X方向上冲切系数βox＝0.84/(λox+0.2)（基础规范8.5.17-3）

βox＝0.84/(0.337+0.2)＝1.565

Y方向（下边）自柱边到最近桩边的水平距离：

aoy1＝2*1560/3-0.5bc-0.5bp＝1040-650/2-433/2＝498mm

λoy1＝aoy1/ho＝498/(1100-110)＝0.504

Y方向（下边）冲切系数βoy1＝0.84/(λoy1+0.2)（基础规范8.5.17-4）

βoy1＝0.84/(0.504+0.2)＝1.194

Y方向（上边）自柱边到最近桩边的水平距离：

aoy2＝1560/3-0.5bc-0.5bp＝520-650/2-433/2＝-22mm

λoy2＝aoy2/ho＝-22/(1100-110)＝-0.022

当λoy2<0.2时，取λoy2＝0.2，aoy2＝0.2ho＝0.2*990＝198mm

Y方向（上边）冲切系数βoy2＝0.84/(λoy2+0.2)（基础规范8.5.17-4）

βoy2＝0.84/(0.2+0.2)＝2.1

[βox*(2bc+aoy1+aoy2)+(βoy1+βoy2)*(hc+aox)]*βhp*ft*ho

＝[1.565*(2*650+498+198)+(1.194+2.1)*(700+333)]*0.975*1.43*990

＝9029023N≥Fl＝6299100N，满足要求。

(2)、底部角桩对承台的冲切验算：

扣除承台和其上填土自重后的角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值：

Nl＝N1＝2099700N

承台受角桩冲切的承载力按下列公式计算：

Nl≤β12*(2c2+a12)*tg(θ2/2)*βhp*ft*ho（基础规范8.5.17-10）

θ2＝2*arctg(Sa/Sb)＝2*arctg(900/1560)＝60°

c2＝[Sc*ctg(θ2/2)+Sc+0.5bp]*Cos(θ2/2)

＝[500*ctg30°+500+433/2]*Cos30°＝1371mm

a12＝(2Sb/3-0.5bp-0.5bc)*Cos(θ2/2)

＝(2*1560/3-433/2-650/2)*Cos30°＝432mm

λ12＝a12/ho＝432/(1100-110)＝0.436

底部角桩冲切系数β12＝0.56/(λ12+0.2)（基础规范8.5.17-11）

β12＝0.56/(0.436+0.2)＝0.88

β12*(2c2+a12)*tg(θ2/2)*βhp*ft*ho

＝0.88*(2*1371+432)*tg30°*0.975*1.43*990

＝2229798N≥Nl＝2099700N，满足要求。

(3)、顶部角桩对承台的冲切验算：（近似计算）

扣除承台和其上填土自重后的角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值：

Nl＝Max{N2,N3}＝2099700N

承台受角桩冲切的承载力按下列公式计算：

Nl≤β11*(2c1+a11)*tg(θ1/2)*βhp*ft*ho（基础规范8.5.17-8）

θ1＝arctg(Sb/Sa)＝arctg(1560/900)＝60°

c1＝ctgθ1*2Sc+Sc+0.5bp＝ctg60°*2*500+500+433/2＝1293mm

a11＝Sa-0.5bp-0.5bc＝900-433/2-650/2＝333mm

λ11＝a11/ho＝333/(1100-110)＝0.337

底部角桩冲切系数β11＝0.56/(λ11+0.2)（基础规范8.5.17-9）

β11＝0.56/(0.337+0.2)＝1.043

β11*(2c1+a11)*tg(θ1/2)*βhp*ft*ho

＝1.043*(2*1293+333)*tg30°*0.975*1.43*990

＝2433399N≥Nl＝2099700N，满足要求。

3、承台斜截面受剪承载力计算：

(1)、X方向（上边）斜截面受剪承载力计算：

扣除承台及其上填土自重后X方向斜截面的最大剪力设计值：

Vx＝N2+N3＝4199400N

柱上边缘计算宽度bxo：

Sb/3-Sc＝1560/3-500＝20mm≤0.5bc＝325mm

bxo＝a＝2800mm

承台斜截面受剪承载力按下列公式计算：

Vx≤βhs*βy*ft*bxo*ho（基础规范8.5.18-1）

X方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离：

ay＝520-0.5bc-0.5bp＝520-650/2-433/2＝-22mm

λy＝ay/ho＝-22/(1100-110)＝-0.022

当λy<0.3时，取λy＝0.3

βy＝1.75/(λy+1.0)＝1.75/(0.3+1.0)＝1.346

βhs*βy*ft*bxo*ho＝0.95*1.346*1.43*2800*990＝5069495N

≥Vx＝4199400N，满足要求。

(2)、X方向（下边）斜截面受剪承载力计算：

扣除承台及其上填土自重后X方向斜截面的最大剪力设计值：

Vx＝N1＝2099700N

柱下边缘计算宽度bxo：

bxo＝2*[Sc+(2Sb/3-0.5bc+Sc)*Sa/Sb]＝2402mm

承台斜截面受剪承载力按下列公式计算：

Vx≤βhs*βy*ft*bxo*ho（基础规范8.5.18-1）

X方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离：

ay＝1040-0.5bc-0.5bp＝1040-650/2-433/2＝498mm

λy＝ay/ho＝498/(1100-110)＝0.504

βy＝1.75/(λy+1.0)＝1.75/(0.504+1.0)＝1.164

βhs*βy*ft*bxo*ho＝0.95*1.164*1.43*2402*990＝3760082N

≥Vx＝2099700N，满足要求。

(3)、Y方向斜截面受剪承载力计算：

扣除承台及其上填土自重后Y方向斜截面的最大剪力设计值：

Vy＝Max{N2,N3}＝2099700N

承台斜截面受剪承载力按下列公式计算：

Vy≤βhs*βx*ft*byo*ho（基础规范8.5.18-1）

Y方向上自桩内边缘到最近柱边的水平距离：

ax＝900-0.5hc-0.5bp＝900-700/2-433/2＝333mm

λx＝ax/ho＝333/(1100-110)＝0.337

βx＝1.75/(λx+1.0)＝1.75/(0.337+1.0)＝1.309

βhs*βx*ft*byo*ho＝0.95*1.309*1.43*2560*990＝4507164N

≥Vy＝2099700N，满足要求。

4、柱下局部受压承载力计算：

局部荷载设计值F＝6299100N

混凝土局部受压面积Al＝bc*hc＝455000mm

承台在柱下局部受压时的计算底面积按下列公式计算：

Ab＝(bx+2*c)*(by+2*c)

c＝Min{Cx,Cy,bx,by}＝Min{1050,955,700,650}＝650mm

Ab＝(700+2*650)*(650+2*650)＝3900000mm

βl＝Sqr(Ab/Al)＝Sqr(3900000/455000)＝2.928

ω*βl*fcc*Al＝1.0*2.928*0.85*14.33*455000＝16227305N

≥F＝6299100N，满足要求。

5、桩局部受压承载力计算：

局部荷载设计值F＝Nmax+γg*Qgk＝2099.7+1.35*78.3＝2205.4kN

混凝土局部受压面积Al＝π*d^2/4＝196350mm

承台在角桩局部受压时的计算底面积按下列公式计算：

Ab＝(bx+2*c)*(by+2*c)

圆桩bx＝by＝Sqr(Al)＝443mm

c＝Min{Cx,Cy,bx,by}＝Min{250,250,443,443}＝250mm

Ab＝(443+2*250)*(443+2*250)＝889463mm

βl＝Sqr(Ab/Al)＝Sqr(889463/196350)＝2.128

ω*βl*fcc*Al＝1.0*2.128*0.85*14.33*196350＝5090815N

≥F＝2205432N，满足要求。

五、工程小结

1:基础设计关键是上部荷载准确性，上部荷载准确性关键是结构选型，即结构计算模型与软件的计算条件（模型）吻合程度。象纯砖混，框架，剪力墙等吻合程度是好的，导荷准确，可直接

用于基础设计。象混合结构（小设计院现象，经济欠发达区存在）、复杂结构等导荷准确性与实际有差别，如是拿来主义哪就完了。

2：结构用任何软件（通过鉴定）进行上部结构计算都可，在于习惯。而其它结构须用两种以上软件进行上部结构计算，对结果分析，手算综合确定上部荷载。

3：基础设计软件核心简单，荷载相同，各种软件计算结果一致。

4：平时注意设计交流，知识积累，切忌拿来主义，定能成为优秀结构师。

参考文献：

[1]《建筑地基基础设计规范》GBJ-7-89

[2]《建筑地基基础勘察设计规范》DBJ13-17-91

[3]《软土地基与地下工程》孙更生、郑大同

[4]《建筑桩基技术规范》JGJ94-94

[5]《建筑地基处理技术规范》GBJ79-91

[6]《基础工程设计原理》袁聚云

[7]《地基及基础》第3版中国建筑出版社

[8]《基础工程》第1版周景星

[9]ReinforcedconcreteFundamentals,PhilM.Ferguson

[10]ReinforcedConcreteEngineering,editedbyB.bresler