基础形式的选择

杨友文

摘要：“万丈高楼平地起”，每个建筑都是在地基上开始建造起来，而基础最先建造，是整个建筑至关重要的开端。它承担了上部结构的全部荷载，将其均匀稳定地传送到地基上。基础的构造形式多种多样，在建筑结构的设计阶段，如何结合各种条件进行周全合理地选择，对于整个建筑结构来说，非常重要。

关键词：基础形式；选型；荷载；承载力；设计阶段

建筑结构建造在地基之上，基础处在地基和上部结构之间，整个建筑结构的全部荷载都是先传递到基础上，再传到地基里的，基础起着承上启下的关键作用。基础的形式多种多样，如何进行合理地选择至关重要。当然，除了进行基础设计，也可以直接对地基进行处理，形成人工地基，设计上也常常将地基处理作为结构底部设计的一部分，合称为地基基础设计，而不是单纯地称为基础设计或地基设计。在下文中，笔者仅将地基基础设计中的基础选型设计问题单独拿出来进行探讨。

1、基础形式分类

基础选型首先要分清楚基础的种类和各自的特点。从基础埋深来分，基础分为浅基础和深基础，从受力特点来分，也可分为刚性基础和柔性基础，而从具体构造形式来分，一般分为独立基础、条形基础、筏板基础、桩基础和桩筏基础等。从后面的构造形式来分，很多工程技术人员是熟悉的。以下笔者换一个方式，从空间的角度来简单说明这些具体构造形式的传力特点，并说明其适用范围。

2、基础传力特点和适用范围

如果将各种基础和地基之间的相互关系，视为点、线、面和空间中的几何关系，可以更容易理解各个基础构造形式的传力特点。在基础选型过程中，可在一定程度上根据它们各自的传力特点和适用范围进行初步的选择。

独立基础是将上部结构传下来的压力以点的方式作用到地基这个平面上，虽然每个独立基础都将上部结构比如框架柱的底面积进行的一定的放大，但相对于整个大地基来说，可视为一个点。多个独立基础则视为多个点。因为独立基础底面的压力小于地基的承载力，因此，这个面足够承载独立基础传递下来的荷载。该类基础之所以称为独立基础，是由于各个基础之间不直接连接，相互独立，因此，多用于荷载较轻的低层框架结构中，作为框架柱下的基础。钢结构中也多见。

条形基础则是以线的方式作用到地基平面上。当上部荷载较大，点会将平面击穿时，通过采用线的方式来扩大受力面积，减小基底压强，可满足承载力要求。条形基础多用于砌体结构，沿着整段墙体进行建造，当然，也可以用于荷载较大的框架结构，比如为了减小柱下荷载或减少相邻柱间的不均匀沉降，将基础连通，形成柱下条形基础。

如果将上部荷载扩大到线的方式仍不能满足地基承载力的要求，则将线扩大到面，进一步减小基底压强，形成筏板基础。此类基础均适用于框架结构、剪力墙结构等上部结构形式。一般高层建筑底部压力较大，往往采用筏板基础来满足地基承载力和稳定性的要求，甚至在为满足基础埋深要求的同时，将筏板基础做成一个箱体，作为补偿性基础进一步减小底部压强又充分利用底部空间，这也是高层建筑往往采用筏板基础的原因。

地基中的持力层埋深较大的时候，就可考虑采用桩基础，从地基浅层扩展到深层，此时又可以突破平面概念，从三维空间去寻找地基承载力了。此种情况更符合摩擦端承桩的特点。桩基础属于深基础，当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基础。

桩筏基础则是综合了筏板基础和桩基础在平面和空间上的传力特点，集合了平面和空间的地基承载力和稳定性，较两者之一都有了进一步的提高，在高层建筑中应用较多。

3、基础形式选择应注意的几点

3.1基础选型应依据地质勘查报告，相关规范标准进行

基础形式选择必须按照相关规范和标准，依据真实详尽的岩土工程勘察报告进行。在具体设计计算中，所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的相关规定，并根据结构的基础设计等级和其它具体情况进行相关的稳定性和抗浮验算。虽然具体计算在基础初步选型之后，但如果基础选择不好，后面相关的计算可能会无法达到相关的计算指标要求，不能满足承载力、稳定性和耐久性等要求。因此，在基础选型之初，设计人员就应当结合具体工程的岩土工程勘察报告和相关规范，根据设计经验，选择可能合适的基础形式。

3.2基础选型要结合现场实际情况

基础选型还应注意结合现场的施工条件和施工材料进行，这是一个岩土工程勘察报告等设计资料中往往不会提及而容易忽视的问题。笔者曾接触过一个工程项目，由于设计人员没有了解现场的交通条件，仅凭岩土工程勘察报告草率决定为工程采用旋挖桩基础，等到图纸正式交付，施工方进场才发现当地路面狭小，路面上方私拉电线交错，旋挖桩机无法进场，最后不得不修改基础图纸，这是一个不了解现场的教训。另外，比如独立基础往往会在原有建筑平面范围上向外扩展一定距离，如果在设计之初选择独立基础而未考虑临近的既有建筑，则有可能造成基础碰撞无法施工。又比如基础专用施工机械噪音较大，当项目附近有学校、医院和图书馆等特殊建筑时，也要综合考虑避免选择。

3.3复杂工程要比选多个方案

对于较为复杂的结构形式或者地基条件，要多个方案进行对比选优，或者各取所长进行综合。前期设计阶段做好了，可以减少施工阶段很多不必要的麻

烦，并减少资金和时间的浪费。基础选型不能生搬硬套，不能死板地套用前面所述的基础适用范围，错误地认为低层框架结构就一定采用独立基础，高层建筑就一定采用筏板基础。其实框架结构也可能采用条形、桩基础和筏板基础等，和建筑结构的高低没有必然的直接关系。基础选型除了从结构受力上考虑，还应结合资金、时间、材料和施工条件等综合对比选择，这是一个结构设计人员往往容易忽视的地方。

3.4岩石地基上同一个建筑可以采用多种基础形式

很多设计人员都认为同一个建筑不宜采用多种基础形式，或者说不宜采用混合基础形式。这主要是考虑到不同基础形式之间容易存在沉降差，对于整个建筑来说则易形成不均匀沉降。但需要注意的是，岩石地基的刚度很大，当岩质均匀时，不同基础形式之间的不均匀沉降可以忽略不计。因此，在这种情况下，采用多种基础形式是可行的。这在国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011的第6.5.1.5条中有明确的说明：“当岩基面起伏较大，且都使用岩石地基时，同一建筑物可以使用多种基础形式。”当然，采用多种基础形式是有前提条件的，实际使用中一定要注意。笔者在实际设计中也接触过岩石地基上同一建筑同时采用独立基础和桩基础的工程实例，这也是浅基础和深基础的结合。

4、结语：

地基基础在整个建筑工程中占有重要的地位，基础埋置于地面之下，属于隐蔽工程，基础工程的好坏关系到上部结构的安全，必须慎重选择，当然，也不能过分保守，比如可以采用独立基础的却采用桩基础，造成浪费。在设计的基础选型阶段，要根据相关规范标准和岩土工程勘察报告，结合现场实际情况，对比不同的方案进行选择，以得到一个安全可靠、经济合理、施工简便的方案。

参考文献：

[1]张明义.基础工程.北京：中国建材工业出版社，2002

[2]顾晓鲁，钱洪缙，刘惠珊，汪时敏.地基与基础（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2003

[3]GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012