朱科偉

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 江蘇南京 210014）

0 引言

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)重要部分，同時(shí)也是結(jié)果設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。好的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不僅僅能節(jié)省工程造價(jià)同時(shí)也能節(jié)省工期。本文僅通過梳理幾個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的典型問題，對(duì)此進(jìn)行剖析。

1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)

確定地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的第一步，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007—2011》（簡(jiǎn)稱地基規(guī)范）規(guī)定地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)應(yīng)根據(jù)3.0.1選用，如表1所示。

表1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)

（1）是否需要驗(yàn)算地基變形（沉降計(jì)算）。

根據(jù)地基規(guī)范3.0.2條設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑物，均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物有下列情況之一時(shí)應(yīng)作變形驗(yàn)算，具體詳見地基規(guī)范3.0.2.3條規(guī)定。

（2）建筑物應(yīng)在施工期間及使用期間是否需要進(jìn)行沉降變形觀測(cè)。

①地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)建筑物。

②軟弱地基上的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)建筑物。

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)概念，直接決定了基礎(chǔ)后續(xù)計(jì)算內(nèi)容，只有明確地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)，我們才能做到有的放矢，每位工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)的理解與判斷。

2 地基承載力修正

地基規(guī)范第5.2.4條規(guī)定：當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時(shí)，從載荷試驗(yàn)或其它原位測(cè)試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：

一般工程設(shè)計(jì)人員對(duì)于寬度修正幾無異議，但是對(duì)于深度修正往往因?yàn)槔斫獠煌斐蓪?duì)工程設(shè)計(jì)影響很大。對(duì)于此條中d的理解，規(guī)范規(guī)定如下：

a.對(duì)于一般情況下，d可以從室外地面標(biāo)高算起。

b.對(duì)于場(chǎng)地需要填方的地區(qū)，若先施工上部結(jié)構(gòu)，后再填土，則此時(shí)修正應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。

c.對(duì)于有地下室的情況，若基礎(chǔ)采用整體式基礎(chǔ)（箱基、筏基）時(shí)，此時(shí)修正可以從室外地面算起；若采用獨(dú)基或條基時(shí)，則只能從室內(nèi)地面算起。

d.對(duì)于主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，當(dāng)裙房采用整體式基礎(chǔ)，宜裙房作為超載折算成土層厚度作為基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)兩側(cè)超載不等時(shí)，取小值。

對(duì)于b條的理解，主要考慮到一些填方地區(qū)，只要基礎(chǔ)回填土在上部結(jié)構(gòu)施工前能完成的，修正的深度就可以從填土地面標(biāo)高算起，無論填土完成的時(shí)間長短，均可對(duì)抗土體的滑動(dòng)。建議在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)說明中增加一句話“本工程考慮了地基承載力的深度修正，基礎(chǔ)施工完后需立即進(jìn)行基礎(chǔ)回填”。

對(duì)于c條的理解，主要考慮當(dāng)采用獨(dú)基或者條基時(shí)，底板為防水板，防水板由于僅僅承擔(dān)水浮力，對(duì)土體的壓力只有自重，故修正只能從地下室室內(nèi)地面算起。

對(duì)于d條的理解，此時(shí)裙房基礎(chǔ)應(yīng)采用整體式基礎(chǔ)，當(dāng)主樓周圍裙房高度不一樣時(shí)候，應(yīng)以層數(shù)低的為準(zhǔn)，下面以一個(gè)例子說明主裙房情況下承載力修正。

例：某高層住宅樓與裙房的地下式結(jié)構(gòu)相互連接，均采用筏板基礎(chǔ)，基底埋深為室外地面以下10m，主樓住宅樓基底平均壓力Pk1=260kPa，裙房基底平均壓力分別為Pk1=90kPa，Pk2=120kPa，土的重度為18kN/m3，地下水埋深為8.0m，如圖1所示，求住宅樓修正后的地基承載力特征值。

圖1 主裙房剖面

解：由于兩側(cè)裙房超載寬度35m大于2倍的主樓基礎(chǔ)寬度，故可以進(jìn)行承載力修正，由于兩側(cè)超載壓力不一致，取超載較小值90kPa。

基底以上土平均壓力容重：γm=[8×18+8×18-10）]/10=16kN/m3。

基底壓力折算土重：90/16=5.625m。

根據(jù)規(guī)范5.2.4條規(guī)定：粉質(zhì)粘土，孔隙比e與液性指數(shù)均小于0.85，得出 γ=0.3，γm=1.6。

故 fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm （d-0.5）=160+0.3×（6-3）×8+1.6×16×（5.625-0.5）=298.4kPa。

3 基礎(chǔ)構(gòu)造要求

3.1 基礎(chǔ)厚度

基礎(chǔ)厚度的取決于三個(gè)因素：沖切、錨固長度、合理配筋。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)一般往往只關(guān)注沖切，認(rèn)為只要沖切滿足要求，基礎(chǔ)厚度就確定，根據(jù)筆者這幾年的設(shè)計(jì)，認(rèn)為基礎(chǔ)厚度往往是后二者確定。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，上部豎向構(gòu)件在基礎(chǔ)內(nèi)的錨固長度需要大于等于0.6labE及20d，如抗震等級(jí)為二級(jí)，上部豎向構(gòu)件鋼筋直徑為25，材料為C30和HRB400，則需要最小底板厚度為0.6×40×25+40=640，其中40為保護(hù)層厚度。合理配筋意思為基礎(chǔ)內(nèi)部除了局部區(qū)域外，要求大面積基礎(chǔ)配筋為構(gòu)造配筋或較小配筋，若出現(xiàn)配筋較大或者較大面積配筋均為計(jì)算配筋，說明基礎(chǔ)厚度偏小，此時(shí)應(yīng)加大基礎(chǔ)厚度，如圖2所示。

圖2 豎向構(gòu)件在基礎(chǔ)內(nèi)錨固

3.2 基礎(chǔ)小配筋率

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010—2010（2015年版）》9.5.2條規(guī)定及地基規(guī)范8.2.1.3條規(guī)定：基礎(chǔ)最小配筋率為0.15%。

地基規(guī)范8.2.12條規(guī)定：獨(dú)立基礎(chǔ)基礎(chǔ)底板配筋除滿足計(jì)算和最小配筋率要求外，尚應(yīng)符合本規(guī)范第8.2.1條第3款的構(gòu)造要求。計(jì)算最小配筋率時(shí)，可按地基規(guī)范附錄U采用折算高度。

綜上所述我們可得知：只要底板承受地基反力我們可以按照0.15%的最小配筋率控制，但是對(duì)于獨(dú)立基礎(chǔ)，可以考慮折算高度，下面以一個(gè)例子說明獨(dú)立基礎(chǔ)最小配筋率算法。

圖3為獨(dú)立基礎(chǔ)，底板配筋為三級(jí)鋼12@150，雙向，請(qǐng)復(fù)核是否滿足最小配筋率。

圖3 獨(dú)立基礎(chǔ)平面及剖面

解答：按照全截面計(jì)算最小配筋量應(yīng)為：（3200×300+1800×350）×0.15%=2385

實(shí)際配筋量為：（3200/150）×3.14×6×6=2411

能滿足最小配筋率。

3.3 最小基礎(chǔ)埋深

基礎(chǔ)埋深應(yīng)從室外地面到結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底。地基規(guī)范5.1.4條規(guī)定：除巖石地基外，天然基礎(chǔ)埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；如果采用樁基礎(chǔ)，埋置深度不宜小于建筑物高度的1/18。一般對(duì)于有地下室的建筑此條往往容易滿足，但是對(duì)于沒有地下室建筑，往往容易忽視。

4 結(jié)論

地基基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步，同時(shí)由于地基深埋土中，地質(zhì)情況的不均勻性，加上地下水的影響，相比地上結(jié)構(gòu)而言，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的不確定性加大，難度也加大。廣大設(shè)計(jì)人員一定要以規(guī)范為基礎(chǔ)，以概念設(shè)計(jì)為根本，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，采取合理的基礎(chǔ)形式及合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，確?；A(chǔ)設(shè)計(jì)安全、經(jīng)濟(jì)、適用、耐久。