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基础的一些东西
基础
基础是建筑设计、施工的根本,任何建筑物都建在地层上,所以人和建筑都有“根”,基础就是“根”。
基础是承重构件,承受上、下部力作用:
基础也是连接构件,作为上部结构和下层土壤联系的媒介。
下层土壤作为基础应力传导的最终载体,很大程度上决定了基础的各项指标。
完整的基础体系是保证建筑安全和使用要求的关键之一。
基础按照构造形式可以分为独立基础、条形基础、筏板基础以及桩基础。
独立基础由于受力简单、直观,施工方便而又经济的特点在小型工业、民用建筑中的到广泛的应用。
条形基础设计比较复杂,目前尚无统一的设计标准,当独立基础产生不均匀沉降时,我们经常用墙下条形基础或者柱下条形基础来解决。
以上两种基础中墙下条形基础和柱下独立基础统称为扩展基础。
其作用是把墙或柱的荷载侧向扩展到土中,使之满足地基承载力和变形的要求。
筏板基础,直白的说就是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁联系起来,下面再整体浇注底板。
一般说来地基承载力不均匀或者地基软弱的时候用笩板型基础。
筏板基础由于其整体性相对较好,承载力高,结构布置灵活,被广泛应用于高层及超高层建筑。
桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。
端承型桩以来持力层的支撑具有很强的竖向单桩刚度,摩阻型桩由于土的则阻力有极强的群刚度,在自重或相邻荷载影响下,桩基不会产生太大的不均匀沉降,并能确保建筑物的倾斜不超过允许范围。
同时可以抵御由于风和地震引起的水平荷载与力矩荷载,保证高层建筑的抗倾覆稳定性。
近年来随着大家对桩基的认识,以及计算的完善,桩基础的到了广泛的应用。
基础有深浅之分。
通常把埋置深度不大于(小于或等于基础底面宽度)的基础称为浅基础。
对于浅层土质不良,需要利用深处良好的的土层,并采用专门的施工方法和机械建造的基础称为深基础。
我们日常施工中开挖基坑后可以直接修筑基础的地基,我们称为天然基础。
那些不满足要求,需要事先进行人工处理的基础,称为人工基础。
地基设计的基本原则是,保证地基土在上部荷载作用下不发生强度破坏、失稳,同时使地基变形所导致的建筑物沉降不超过此类建筑物变形的许可值。
所以基础的设计和施工,不仅要考虑上部结构的具体情况和要求,还要注意地层的具体条件。
基础和地基相互关联,基础的设计和施工必须考虑土层原有的状态变化以及可能产生的影响。
日常工作中我们要确保基础作用在地基上的荷载不能超过地基的承载力特征值,从而保证上部结构不因沉降或其他特征变形过大而受损或者影响正常使用。
基础的设计还应保证基础沉降或其他特征变形不超过建筑物的允许值,保证上部结构不因沉降或其他特征变形过大而受损或影响正常使用。
我们还应注意上部结构对基础结构的高度、刚度、和耐久性的要求。
充分的准备是做任何事的前提,设计基础时必须掌握足够的资料,这些包括两大部分,一部分是地质资料,另一部分是上部结构资料。
对这些资料的要求可根据需要有所区别。
对于复杂的建筑物如大型工厂或高层建筑物,要求的资料比较多。
而对于一般建筑物或者构筑物,设计人员应根据实际情况提出要求。
在分析地质资料时应注意对地基类型进行判别,并考虑可能发生的问题,还要研究土层的分布,查明地下水及地面水活动规律。
在分析上部时应特别注意建筑物的重要性以及建筑物体型的复杂程度和结构类型、传力体系。
基础必须满足一下各项稳定性及变形要求:
1、埋深应足以防止基础地面下的物质向侧面挤出。
独立基础和筏板基础要注意这个问题。
2、埋深应在冻融变化区以下。
3、基础在抗倾覆、滑动或防止土破坏方面必须是安全的。
4、土中的有害物质所引起的锈蚀或腐蚀应必须引起注意,在这个方面必须保证基础是安全的。
5、设计体系应足以应付以后在场地或施工方面出现的变化,并在出现变化时做出调整。
地基处理
所谓地基处理,是为了提高地基承载力,改善地基变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。
随着技术水平的提高,地基处理技术迅速的发展。
对于不良地基,给予正确的处理方法,一般都能使其满足要求。
地基处理技术在现在建筑工程中应用相当普遍,新技术和新材料的应用,极大地提高了地基处理的效果,达到了安全经济的要求。
通常我们所说的地基处理往往是指对软弱地基的处理。
其实对于一般的地基,由于土质、土的分布均匀性、土的酸碱性等因素的影响,同样需要进行地基处理。
近年来,对一般地基采取地基加固的工程屡见不鲜。
目的是获得工程对地基承载力和地基加固的更高要求,节约工程飞费用。
软弱地基主要是指由淤泥质土、冲填土、杂填土,或者其它高压缩性土层构成的地基。
地基处理的根本目的就是提高地基承载力和减小地基沉降量,地基处理的一般方法可大致分为以下五类:
1、碾压夯实,适用于砂土及含水量不高的黏性土。
2、换土垫层,适用于处理浅层软弱土地基。
3、排水固结,适用于厚度较大的饱和软弱土层,但需要具有预压条件
4、振动及挤密,适用于处理砂土、粉砂或部分黏粒土粒含量不高的黏性土。
5、化学加固,适用于处理软土,特别是对已建成的工程事故或地基的加固等。
地基处理前需要进行大量的准备工作:
1、搜集详细的岩土工程勘察资料,上部结构及基础设计资料等。
2、根据工程的要求和采用天然地基存在的主要问题,确定地基处理的目的、处理范围和处理后达到的各项技术经济指标等。
3、结合工程情况,了解当地地基处理的经验和施工条件,对于有特殊要求的工程,尚应了解其它地区相似工程地基处理的经验和使用情况等。
4、了解临近建筑、地下工程和有关管线的情况。
5、了解建筑场地的环境情况。
地基处理方法的确定宜按下列步骤进行:
1、根据结构类型、荷载大小及使用要求,结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对临近建筑的影响等因素进行综合分析,初步选出几种可供考虑的地基处理方案,包括选择两种或多种处理措施组成综合处理方案。
2、对初步选出的各种地基处理方案,分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比,选择最佳的地基处理方法。
3、对已选定的地基处理方法,宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度,在有代表性的场地上进行相应的现场试验或者实验性施工,并进行必要的检测,以验证设计参数和处理效果。
如达不到设计要求,应查明原因,修改设计参数或调整地基处理的方法。
换填垫层法是我们常用的基础处理方法之一,换填垫层法适用于前才浅层软弱地基及不均匀地基的处理。
(对于酸碱性土进行换填同样适用,例如盐渍土)垫层材料根据不同地区、不同承载力要求、不同土壤有不同呀要求。
一般可以分为7类砂石、粉质黏土、灰土、粉煤灰、矿渣、其他工业废料、土工合成材料,其中前五项是我们经常用的。
对于不同的垫层,我们有不同的压实标准和坡度系数。
但是施工程序大致都是相同的,一般都是分层填铺、分层压实。
为保证垫层施工质量,需要在填铺厚度、含水量方面进行严格的控制,同时应避免坑底土层扰动,注意基坑排水。
作业完成后期要进行严格的质量检验,以期达到计划水平。
对于较深厚的软弱土层、或者对与提醒复杂、整体刚小或对差异变形敏感的建筑物,不应采用浅层局部置换的处理方法,必要时可以考虑采用桩基础。
采用换填垫层地基,有条件时,应优先考虑采用有利于确保垫层均匀性的碾压法。
CFG桩法不仅可以提高地基承载力,而且可以有效减少地基总沉降及差异沉降,因而被广泛用于建筑地基处理中。
CFG桩法适用于处理黏性土、粉土、砂土、和已自重固结的素填土等地基。
对淤泥质土应按地区经验或者现场试验确定其适用性。
CFG桩在设置范围、桩径、桩距、褥垫层等方面有一般性的要求。
CFG桩的施工工艺决定了其具有较强的置换作用,在其它参数相同时,桩越长、桩的荷载分担比越高。
随着工程经验的丰富和对CFG桩研究的深入,CFG桩桩底的选择已经打破了统一持力层的传统要求。
在实际工程中,不同桩底标高的多个桩底持力层的CFG桩正不断出现。
但一般条件下,这种桩方案不宜作为首选。
只有当其他方案不能实现时方可考虑此方法。
CFG桩复合地基的承载力提高幅度应适当,不可过大。
CFG桩施工完成后,应通过实验对复合地基做出评价,并作为基础设计及施工的依据。
对于可液化基础,可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基。
一般先施工碎石桩,然后在碎石桩中间施工沉管水泥粉煤灰碎石桩,既可以消除地基的液化,又可获得很高的复合地基承载力。
强夯及强夯置换法广泛应用于远离城区的新区开发和软土地区的大面积加固,对于高层建筑不宜使用。
强夯及强夯置换法虽应用很普遍,但理论相对滞后,目前尚未有成熟的设计计算方法。
因此,目前应在现场代表性场地进行试夯,为大面积后续施工提供依据,施工后应进行现场检测,并根据检测结果进行基础设计。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。
强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑-流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严格的工程。
除了以上常用的方法外,我们还经常使用预压法、振冲法、砂石桩法、夯实水泥法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密法等一系列的地基处理方法。
每种方法都结合其自身的特点与实际情况相结合。
在日常设计中我们通常只注重计算表面东西,往往护士忽视了结构设计本身的理念,所以经常出现误区。
误区1:
地基处理只重视处理后的承载力要求,对形变不作要求。
其实地基处理的问题其本质是地基变形的控制问题,只重视承载力而不注意地基变形是极为有害的,在地基处理的技术要求中,应明确提出地基处理对地基承载力和地基沉降的双重要求,以实现对地基总沉降和差异沉降的有效控制。
误区2:
在复合地基中不重视褥垫层。
在刚性地基下的复合地基,可以通过改变褥垫层的厚度来调节桩分担的荷载比例,褥垫层越厚,桩分担的荷载越小,褥垫层厚度过小,桩间土分担的荷载很小。
褥垫层作为复合地基的重要组成部分,在复合地基中起到重要的做用。
误区3:
不考虑结构设计的经济性,一律在采用桩基础。
在高层建筑中,地基承载力和地基变形是影响地基基础方案的主要因素。
为满足地基承载力和地基变形的要求。
所以日常设计中,我们应优先考虑采用天然地基,当采用天然地基方案有困难或经济性不佳时,应考虑采用地基处理方案,地基处理可以是全面处理,也可以是局部处理。
当地基的承载力及地基沉降均不满足规范要求,或者采用地基处理方案确实有困难或经济性不佳时,可以考虑采用桩基础。
挡土墙
挡土墙广泛应用于房屋建筑、水利、铁路、公路、港湾等工程。
建造挡土墙的目的在于支挡墙后体,防止土体产生坍塌和滑移。
在山区平整建筑场地时,为了保证场地边坡稳定,需要在每级台地边缘处建造挡土墙。
此外,桥梁工程的岸边桥台、散水材料堆场的侧墙也是挡土墙。
挡土墙的种类繁多、经常用到的有毛石、砖、混凝土和钢筋混凝土等。
按照结构类型分类,则有重力式、悬臂式、扶壁式、板桩式等。
选择挡土墙的类型时,除了要考虑土层的构成和地下水情况外,还要重视挡土墙下地基土的承载力和压缩性,在拟定挡土墙的截面尺寸时,要考虑使挡土墙本身重量以及部分填土的抗倾覆力矩以及抗滑移能力与土压力产生的倾覆力矩和推理平衡,并有一定的安全系数。
挡土墙类型的选择还应考虑施工条件、经济和美观等因素。
重力式挡土墙靠本身的重量保持墙身的稳定。
这种挡土墙通常是用砖、块石或素混凝土修筑。
由于墙身抗弯能力较差,同时土压力对挡土墙所引起的倾覆力矩和推力主要靠墙身自重产生的抗倾覆力矩和发生在基底的抗滑力来保持平衡,因此,这种形式挡土墙的断面较大,对于挡土墙的稳定性和强度可以起到保证作用。
重力式挡土墙按墙背的倾斜情况分为仰斜、垂直和俯斜三种。
仰斜式的主动土压力最小,俯斜式的主动土压力最大。
如果边坡为挖方,采用仰斜式较合理,因为仰斜式的墙背可以和开挖的临时边坡紧密结合。
若为填方,宜采用俯斜式或垂直式较合理。
当地形较陡时,则采用垂直墙背较好。
综上,设计时,应优先考虑采用仰斜式,其次是垂直式。
为了减少在挡土墙墙背上的主动土压力,我们还可以采用衡重式挡土墙。
这种挡土墙的墙背形式有利于减小主动土压力,增大抗倾覆力矩,因而应用深广。
悬臂式和扶壁式挡土墙适用于高大的挡土。
悬臂式挡土墙是将挡土墙设计成竖向放置的悬臂梁形式。
作用在悬臂式挡土墙上的荷载,可依据悬臂式挡土墙将其分为墙身荷载、突出墙趾荷载、突出墙踵部分荷载三部分。
可以忽略墙身范围内墙底土压力和墙身外侧的被动土压力,及基础与地基土之间的剪应力。
扶壁式挡土墙的土压力作用与悬臂式挡土墙的类似,需要注意的是,在两扶壁之间,由于扶壁的存在,使板的跨度很容易确定。
可取扶壁中到中间距、扶壁间板净跨度加板厚度、扶壁间板净跨加0.3,上述三者最小者作为墙板沿扶壁间距方向的计算跨度。
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