条形基础(实用4篇)
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条形基础1
关键词:高层建筑;基础设计选型;分析方法;适用条件
1 高层建筑基础设计选型的重要性
高层基础如果设计方法不对或者选型不当,将严重影响建筑物的安全性。不恰当的基础设计,可能因承载力不足引起建筑物的不均匀沉降,导致建筑物开裂或倾斜,引起难以修复的工程质量问题。
选择合理的基础形式是降低工程造价的一个有效措施。基础工程在建筑工程造价中占有很大的比重,通常情况下可以达到25%左右,在结构复杂或者地质情况复杂时,所占比重还会有所增加。因此,选择合理的基础形式能够有效降低工程造价。
合理选择基础形式对缩短施工工期具有重要意义。据统计,基础工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右,因此正确选择合理的基础形式对节省施工工期有很大的意义。
2 高层建筑基础设计分析方法
经过工程技术人员多年的实践与研究,高层建筑地基、基础共同作用的事实已被人们所认同。目前,最理想的分析方法是上部结构与地基、基础共同作用的分析方法。在这种方法中,地基、基础、上部结构之间,同时满足接触点的静力平衡和接触点的变形协调两个条件,即将上部结构、基础和地基三者看成是一个彼此协调的整体进行分析。
3 高层建筑基础选型
基础选型的依据。在一般情况下,高层建筑基础设计选型时应考虑以下因素的影响:
①地质条件的影响。地质条件是影响高层基础选型的一个非常重要因素,虽然建设场地的地质条件在多数情况下是隐蔽的、复杂的和可变的,但目前的工程勘察和技术手段,一般能做到相对的准确。作为设计人员,对提供的地质资料要能够进行准确分析和正确判断,进而能够合理地进行基础设计,并在施工过程中根据具体的地质条件变化修改设计。②上部建筑结构形式的影响。不同的上部结构,对地基不均匀沉降的敏感程度也不相同,对地基不均匀沉降越敏感的上部结构,则应选择刚度较大的基础形式。因此要根据上部结构的不同结构形式(框架、框架剪力墙、剪力墙结构等)选配合理的基础型式。③要根据建筑结构的特点,荷载大小,建筑物层数,高度、跨度大小等因素来选择最佳的基础形式。④高层建筑基础设计应满足建筑物使用上的具体要求。
例如要满足人防、地下车库、地下商场等各种建筑类型的具体要求。⑤高层建筑基础设计还要满足构造的要求。例如箱型基础,要满足埋深、高度,基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合,偏心距、沉降控制等要求。⑥抗震性能对基础选型的影响。高层建筑对地震作用更加敏感,在地震作用下,基础可能出现过大变形、不均匀沉降和倾覆,所以在基础选型时,一定要充分考虑到地震作用的影响。⑦周围已有建筑物对基础选型的影响。周围已有建筑物对基础选型影响也很大,如与已建建筑物间距过小时,若采用筏型或箱型基础,在深基坑开挖时,是否会对已有建筑物的基础或主体造成局部下沉、开裂等;如基础采用预制桩,打桩时的震动能否造成已有建筑物开裂或女儿墙、雨篷等构件的倾覆、倒塌、坠落等。⑧施工条件对基础选型的影响。施工队伍素质能否保证施工质量;材料、设备、机具等能否就近购买或租赁;施工期间的气候条件等都是影响基础选型的因素。⑨工程造价对基础选型的影响。应在满足功能的前提下,选用造价最经济的基础设计方案。
几种常见基础类型的适用条件分析。
筏型基础。是高层建筑常用的基础形式之一。它的适用条件为:①对于软土地基,当使用条形基础不能满足上部结构的容许变形和地基容许承载力时;②当高层建筑的柱距较小,而柱子的荷载较大,必须将基础连成一整体,才能满足地基容许承载力时;③风荷载或地震荷载起主要作用的高层建筑,欲使基础有足够的刚度和稳定性时。
箱形基础。箱形基础是高层建筑中广泛使用的一种基础,具有很大的刚度和整体性。对地基的不均匀沉降起到调节或减小的作用。因此适用于上部荷载大而地基土又比较软弱的情况。
桩基础。桩基础也是高层建筑中常用的一种基础形式。它的适用条件为:①浅表土层软弱,在较深处有能承受较大荷载土层作为桩基础的持力层时;②在较大深度范围内,土层均较软弱,且承载力较低时;③高层建筑结构传递给基础的垂直和水平荷载很大时;④高层建筑对于不均匀沉降非常敏感和控制严格时;⑤地震区采用桩基础可提高建筑物的抗震能力时。
柱下独立基础。它的适用条件为:当上部结构为框架结构、无地下室、地基土质较好、荷载较小、柱网分布较均匀时,可采用柱下独立基础。在抗震设防区,其纵横方向应设连系梁,连系梁可按柱垂直荷载的10%引起的拉力和压力分别验算。
条形基础2
关键词:混凝土基础裂缝加固
中图分类号: TU37 文献标识码: A 文章编号:
某办公楼工程,设计为混凝土条形基础,混凝土设计强度C30,截面高度350mm、宽度1800mm,纵向主筋HRB400直径14mm间距110mm,分布筋HPB235直径8mm间距200mm。混凝土施工浇筑完毕后12小时左右发现在跨中发生裂缝,裂缝宽度为左右,裂缝形式为沿基础横截面上下贯通,方向基本垂直。共发现7道裂缝位置形状相近,形式相同。
经设计单位认定此裂缝为温度裂缝,经加固可以满足安全使用要求。
根据设计单位出具的认定结果和施工现场查勘,分析原设计图纸,拟采用钢纤维纵向张拉结合钢板加固的方案。
混凝土抗折强度等强验算
根据有关公式计算,混凝土抗剪强度曲线和抗拉强度曲线基本相符,本方案以抗拉强度代替抗剪强度数值计算。
原设计基础截面为×105 mm2 按照抗拉强度为抗压强度的10%计算,原设计混凝土抗拉强度为× 106 MPa,故抗拉强度选用× 106 MPa。
加固方法选定
由于混凝土条形基础受力有别于普通梁板。没有明显的受拉区和受压区,单纯采用抗拉或抗压加固不能解决结构受力以及传递问题。经过分析采用预应力钢绞线、粘贴钢板混合加固法。粘贴钢板起到弥补原结构由于混凝土裂缝的抗剪强度损失。属于被动加固。
预应力钢绞线加固法能够随着应力施加裂缝目测随即变小,钢筋所受应力也随即变小。属于主动加固。预应力钢绞线加固法既提减小了钢筋受力,又能弥补原混凝土裂缝损失的混凝土的抗拉强度损失。
材料计算及选用
1、钢材选用
拟用10mm厚热镀锌钢板,材质Q235。
× 106 /235/10=
选用两块1000×600× 10mm钢板。
600×2=1200mm>满足要求
两块钢板分别粘贴于基础两侧混凝土上表面。
2、钢绞线选用
拟选用直径强度1860MPa镀锌钢绞线
根据设计要求设定应力补偿值为:×104MPa
×104/1860=根
选用20根×1000mm镀锌钢绞线,分别于基础混凝土侧面均布。
3、其他材料选用
加固胶选用YJS-501粘钢胶。其物理特性强度高、化学稳定性好,无日照情况下耐久性等于建筑物设计寿命。
预应力锚具选用YM15(13)LB型整体对接式连接器由锚板、连接体、夹片、锚垫板、螺旋筋、约束圈、保护罩、金属波纹管、预应力钢纹线(预应力钢丝束)组成。此种连接器采用夹片作为连接锚固件,不需要挤压锚和其它配套设备就能快速连接完成。
钢绞线勇保护砂浆选用丙乳砂浆,丙乳砂浆属于无机类砂浆,对钢绞线无腐蚀作用,与混凝土结合良好、紧密。孔隙率较小、吸水率小。解决了高强度钢丝腐的蚀问题,也使施工成本大大降低,并且加强了对混凝土结构的保护。达到双重保护的效果。
四、施工准备
1、组织有关人员熟悉方案、组织施工机械设备材料。
2、对所有机械设备性能能进行检查,检验测量设备精准度。
3、检查所用材料的合格证、商检报告、材质单和进场复测报告。
4、清理施工区域内的物品,保证有足够的施工空间。
5、裂缝自下而上压注环氧树脂,并封闭裂缝表面。
五、施工技术要求
1、钢绞线加固施工
施工程序:锚固端部横梁与跨中转向横肋导向槽的施工钢绞线下料与穿束钢绞线张拉预紧高应力张拉压浆
施工方法:
1)按照锚具孔距成孔,孔径大于化学螺栓2-5mm,清理孔洞内浮灰,用丙酮清洗后吹干。
2)固定锚具,固定油压千斤顶。固定后24小时方可开始张拉。
3)固定钢绞线,按钢绞线规格伸长率实施张拉力并紧固。
4)清理混凝土表面,用丙酮清洗干燥后涂刷界面剂。
5)按照水泥:丙乳:砂:水4:1:1:的比例拌合丙乳砂浆。
6)。喷涂拌合好的丙乳砂浆,每次喷涂厚度15mm,共两遍,总厚度30mm。两边间隔时间不大于10分钟,视表面不黏手即可进行第二遍喷涂。
7)当丙乳砂浆表面已有粘性但表面未干时(约10~15分钟)用铁抹子将聚合物砂浆表面用力压实、压光。
8)压光后立即对于加工表面进行养护,用喷雾器喷水,2小时一次,并用塑料薄膜覆盖其表面,养护72小时。
2、钢板粘接施工
施工程序:放线表面处理配胶粘贴加压固化及养护检验防护处理
施工方法:
1)放线:按方案要求,在砼基础上表面上用钢卷尺和墨线绘出粘钢粘贴部位。
2)表面处理:清除基础砼粘贴面的浮灰、泥土、污垢。使用手磨抛光机打磨露出混凝土,吹干擦净。粘结面混凝土应露出石子、钢筋应打磨出金属光泽,粘接面平整、干净。
3)配胶:粘钢用的结构胶按照使用说明书配置,并按照要求随用随配。
4)粘贴钢板:把配制好的胶涂抹在已处理好的钢板和混凝土面 上,把钢板与混凝土进行粘贴。
5)加压:采用化学螺栓施压。在混凝土构件上成孔,和直径大于螺栓2-5mm,孔距300mm。钢板粘合后拧紧螺母,直至钢板周边出现胶液。
6)卸载:在加压粘贴达到24小时后即可放松螺母卸载。
7)检验:胶体固化后,进行敲击检验,根据反馈声音确定有效粘贴面积,密实度应达到有关规定。
六、结论
加固后,经测量裂缝宽度由原来的收缩至左右。并未出现基础梁跨中反拱,说明预应力张拉值符合设计要求。预张拉钢绞线的拉应力和钢板、原设计钢筋共同承受原因后结构的经过效益对比,费用比使用碳纤维布多层粘贴低40%,工期有所缩短。经济效益显著,应用合理。
条形基础3
关键词:混合结构房屋;基础结构;结构设计
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
1、引言
随着我国经济的发展,以及现代化城镇建设进程的不断加快,在我国城镇建设中,大量采用混合结构房屋,其基础形式单一(采用墙下条形基础),基础设计通常偏于保守,存在着巨大的浪费现象。采用条形基础设计时一般按墙体各自承受的荷载分别计算基础宽度,但由于仅调整基础宽度,仍采用条形基础,在一定程度上与基础的实际受力状况不相符。其结果或者造成纵、横墙交接处的地基失效,或者造成工程材料的浪费及工程造价的提高。在竖向荷载作用下,由于墙体的共同作用,荷载在纵、横墙之间存在竖向应力互相扩散传递作用,在墙体相交处产生较大的应力集中现象,每道墙内竖向应力沿墙长呈两端大而中间小的不均匀分布现象,尤其是设置抗震构造柱和圈梁时,这种应力的不均匀分布现象将更为显著。因此,基础底面压力也相应呈两端大而中间小的不均匀分布。
2、基础底面的合理修正范围
按GB50007-2011建筑地基基础的设计规范的要求,基础底面面积应满足:
A≥Fk/(fa-rmd) (1)
式中:A为基础底面面积(m2)Fk为相应于荷载效应标准组合时,上部结构传至基础顶面的竖向力值(kN);fa为修正后地基承载力特征值(Kn·m^-2);rm为基础及基础以上回填土的平均重力密度,通常取20Kn·m^-3;d为基础埋置深度(m)。若采用条形基础,通常可取单位长度(lm)进行计算,即:
b=q/(fa-rmd) (2)
式中:b为条形基础宽度(m);q为相应于荷载效应标准组合时,上部结构传至条形基础顶面处的线荷载值(kN·m^-1)。由此可见,基础底面尺寸与所承受的荷载值成正比。由于纵、横墙的共同作用,仅在纵、横墙相交处节点附近产生明显的应力集中影响区,在远离节点处可忽略不计,故可认为应力均匀分布。因此,基础底面的合理修正范围就是纵、横墙相交处应力集中影响区,其他部分仍然采用条形基础。为方便计算,假定基础底面的修正范围为:
B1=Kb1,B2=Kb2 (3)
式中:B1B2分别为沿纵、横墙方向基础的最大宽度(m);b1b2分别为沿纵、横墙方向基础的最小宽度(即条形基础宽度)(m);K为考虑纵、横墙共同作用影响的基础底面尺寸修正系数。
3、基础外形方案设计分析
基础节点处矩形修正。当房屋整体性较好、上部结构刚度较大、荷载分布均匀、地基变形均匀时,可以条形基础为主,节点处矩形修正,对纵、横墙相交处的一般“十”型节点。(见图1),设纵、横墙承受的线荷载设计值分别为q1,q2,q3,q4,其中q1≥q3,q2≥q4,在修正范围内的基础底面面积为:
图1节点处矩形修正
A=B1B2=K^2b1b2 (4)
考虑式中(2),有:
A=K^2q1q2/(fa-rmd)^2 (5)
由于在基础修正范围内总的竖向力:
Fk=Kb2/2(q1+q3)+Kb1/2(q2+q4) (6)
故将式(5),(6)代入式(1)中,并考虑式(2),可得:
K=1+1/2(q3/q1+q4/q2) (7)
由式(7)计算K值,有K≤。对于“L”型节点,令q3=q4=0,由式(7)计算可得K=1,即对两墙相交的“L”型节点可不必修正基础底面尺寸。
基础节点处对称线性修正。随着房屋整体性的减弱,可以条形基础为主,节点处对称线性修正。对纵、横墙相交处的一般“+”型节点,设纵、横墙承受的线荷载值分别为q1,q2,q3,q4,其中q1≥q3,q2≥q4。当基础底面的修正范围为一对称多边形区域时(图2),在修正区域内的基础底面面积为:
图2节点处对称线性修正
对于“L“型节点,令q3=q4=0,通过计算可得K=1。
基础节点处不对称线性修正。当地基条件较弱强场地受到限制时,可对纵、横墙相交处节点附近采取线性不对称修正。对于四墙相交的一般“+”型节点,仅考虑竖向应力向房屋内侧相邻墙体扩散传递,修正范围为一不对称多边形区域(图3),按前述相同方法可计算出修正系数为:
图3节点处不对称线性修正
对于“L”型节点,令q3=q4=0,通过计算可得K=1。
4、工程实例及效益分析
根据前述几种基础方案,对某小区几栋混合结构多层房屋基础工程进行分析比较,结果见下表。
从上表可以看出,混合结构房屋的基础外形方案与地基反力的分布特点相适应,避免了传统条形基础承载力要么局部不足、要么局部富余的弊端,可以充分利用地基承载力,减少建筑材料消耗量和施工工作量,缩短建设工期,降低工程造价,其投资少且见效快,有利于节约土地,保护环境。通过以上具体工程的分析比较,此方案可以降低基础工程造价20%~30%,目前,混合结构房屋在房屋建筑工程建设中仍占相当大的比例,故本设计应用前景十分广阔,具有较大的经济效益和社会效益。
5、建议
1)随着上部结构整体刚度及地基条件的减弱,可以条形基础为主,根据应力集中程度的不同,对基础进行程度不同的修正。
2)在四墙相交的“十”型节点处应力集中最显著,基础底面尺寸需作较大调整,基础底面尺寸需作适当调整;在两端相交的“L”型节点处存在一定的应力集中,但由于条形基础在此处转折,内侧基础面积重叠而外侧基础面积增大,二者基本抵消,故基础底面尺寸一般不必调整。
3)本文仅是在纵横墙承担线荷载条件下的分析结果,对此可进一步推广,对上部结构进行三维空间结构分析,根据纵横墙的变形相容性确定其各自分担的荷载,得到纵横墙的压力分布规律,并据此进行地基基础结构设计将更加合理。
6、结语
综上所述,随着我国经济的持续发展,对混合结构房屋的建设需求越来越多,混合结构房屋的基础外形方案与地基反力的分布特点相适应,避免了传统条形基础承载力要么局部不足、要么局部富余的弊端,可以充分利用地基承载力,减少建筑材料消耗量和施工工作量,缩短建设工期,降低工程造价,其投资少且见效快,有利于节约土地,保护环境。
参考文献:
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[7]刘正保,胡晓楠。混合结构房屋的基础设计。扬州大学学报,2004,7(4):67~70
条形基础4
中图分类号:TU97文献标识码: A
一、地基基础设计的重要性
地基基础是建筑物首先考虑和建造的部位,是一个建筑的根本和立足点。同时,由于地基深埋于土地之中,地质情况复杂,变化较多,加上地下水的影响,使得基础设计的不确定性加大,增加了地基基础设计的难度。根据有关资料统计,一般地基基础及地下室的造价占整个土建造价的5%~6%之间,对埋置较深,地质情况复杂,需要特殊处理的地基基础,其造价更可达10%以上。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。
二、简单介绍几种在高层设计中土的物理性质指标
土的物理性质指标反映土的工程性质的特征,具有重要的实用价值。
1、密度P和容重Y,土的密度P为单位体积土的质量,容重Y为单位体积土的重力。
2、含水量W
土的含水量表示土中含水的数量,为土体中水的质量与固体矿物质量的比值,用百分数表示。
3、孔隙比。
土的孔隙比为土中孔隙体积与固体颗粒的体积之比值。
5、饱和度ST
土的饱和度表示水在孔隙中充满的程度。
三、举例阐述
1、工程概况
在我国的某市,需建一商住楼,附近马路交叉口紧挨火车站,建筑用地东西长、南北长。该工程竣工后将是这里交流的文化平台,也将成为商业地标建筑。该工程主楼地上20层,地下2层,的建筑总高度,其裙房地上5层,地下2层,的建筑总高度,均为的室内外高差,86126m2的总建筑面积。该建筑层高,地下1层,层高,地下2层,均为地下设备用房、车库、及人防,地上5层到1层为商业用房,层高 m ,20层到6层为公寓用房,为 X 的主楼平面,采用沉降缝分开,在主楼与裙楼之间。
使用年限为50年的主楼结构设计,为7度的建筑抗震设防烈度,为的设计基本地震加速度,分组为第一组地震的设计,抗震设防类别为丙类的建筑,设计等级为乙级的地基基础。采用100年重现期的风压值S=/m2的基本风压,类别为C类的地面粗糙度,等级为一级的建筑耐火。
2、工程地质情况
根据勘察报告了解地质,属陇东黄土高原的场地地貌单元,的地层深度,以上为粉土及粉质粘土层的Q4沉积,~为缓流水相沉积的粉土及粉质粘土层或Q42静水相,Q为~;粉细砂及粉土层的沉积,为Q3沉积的粉质粘土层在~内,为Q2沉积的粘土层在5 ~内。约 ~的地下水位埋深,为~的水位年变化幅度,为 m的地基抗浮设计水位。对混凝土没有腐蚀性的地下水,钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性,在干湿交替条件下。不具液化性的场地地基土。为中硬场地土的场地土类型,类别为II类的建筑场地。属抗震有利地段的建筑场地。根据报告中的地质勘察建议,地基采用静压预制管桩、高压喷射注浆、钻孔灌注桩法处理地基。
3、地基结构设计
、基础类型的选择和设计
要想做好基础设计不仅考虑到当地工程地质和水文地质条件,还要考虑到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多方面因素,进而选择出经济合理的基础形式。
、体结构优先采用钢性条形基础,例如灰土条形基础、C15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。在基础宽度大于215厘米的时候,应采用钢筋混凝土扩展基础,也就是柔性基础。当出现多层框架结构,无地下室、地基较差、荷载过大的情况时,为了增强整体性需要减少小均匀沉降,这时需采用十字交叉梁条形基础。
、有地下室,无防水要求,柱网、荷载较均匀,地基较好的条件下,应选用独立柱基,抗震设防区加柱基拉梁,或使用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础。与之相反,在无地下室,地基较差,荷载较大的条件下,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,若还不能满足地基承载力或变形要求,可采用筏板基础。另外剪力墙结构不论无地下室或有地下室,无防水要求,地基较好,都宜选用交叉条形基础。
、在有防水要求的时候,箱形基础、筏板基础可选用。一般都设有地下室在高层建筑中,筏板基础可采用。在设置有均匀的钢筋混凝土隔墙的地下室时,箱形基础可采用。当遇到较差地基时,地基强度和沉降要求为了满足,人工处理地基、桩基可采用。无论何种基础采用,都要处理好地下室外墙、基础底板的连结节点。框剪结构荷载较均匀、无地下室、地基较好,墙下条基、单独柱基可选用,柱基下设拉梁在抗震设防地区,墙下条基与它连结在一起。
四、高层建筑地基基础设计应注意的问题
1、沉降缝的设置沉降缝,是为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降,引起房屋破坏所设置的垂直缝成为沉降缝。当建筑物建造在不同土质的地基上,或建筑物相邻部分的高度、荷载和结构形式差别较大时,为了防止建筑物出现不均匀沉降引起错动或开裂,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。但高层建筑的工程实践效果标明,高层建筑基础却不适合设置沉降缝。沉降缝的设置,将对地下室在土层中的嵌固作用产生一定的影响,再加上高层建筑本身对地下室的结构压力,会使建筑的地基基础设计更加复杂,并造成额外的压力负担,不利于高层建筑的稳定性。
2、共同作用问题分析基土与结构,源于高层建筑与地基基础共同作用是共同作用的概念,即是把基础和地基、高层建筑三者看成一个整体,在接触部位的变形协调条件,要满足地基、基础与上部结构。基础与地基土(各种类型的桩包括: 刚性桩、柔性桩、半柔性桩等)共同承担上部结构荷载,是地基基础的共同作用。根据基础变形协调条件确定,地基与基础之间的荷载分担比。由此我们可以看出,设计地基基础时,可用沉降控制,共同作用概念的具体运用正是地基基础。基础加固或地基处理,控制要求就是基础沉陷量的大小,确定发挥原地基土承载力与地基补强的程度。基础形式、地基土的土性、基础(包括加固体)刚度的大小,影响地基土与基础的荷载分担比,这些是它的主要因素。
总之,随着高速发展的我国经济,越来越普遍高层建筑在我国的工程建设中出现,而高层建筑结构体系的一个重要组成部分,就是高层建筑基础,它日益被业内人士所重视。这是因为高层建筑基础,将高层建筑上部结构的荷载传递给地基是它承担的主要作用,在我们设计时,应将高层建筑基础与地基、结构协同考虑,使地基和基础设计达到共同作用。
参考文献:
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