房屋基础的设计方法

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。

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。