1、探索混凝土独立基础设计摘要：混凝土独立基础是设计人员遇到最多的基础形式，得到了广泛的应用，在设计过程中，也要注意多分析，做到安全和经济统一，文中的一些观点大家可以一起探讨。 关键词：混凝土 独立基础 设计 建筑物的根本是地基础工程，混凝土独立基础是目前最为普遍的一种基础形式，它组成了结构的重要部位和重要构建，并且它与整个结构的安全可靠性也是息息相关的。混凝土独立基础设计的合不合理，不仅影响建筑物的安危，也影响到工程的经济，因此在设计和施工中应给高度重视。 一、混凝土独立基础柱基持力层的选择 混凝土独立基础的柱基持力层，设计者应根据不用的地下土的不同性质来做出选择。通常地表上层的耕植土或填土等软
2、弱土不能作为柱基的持力层。软土以下的原状土（俗称老土）一般都可作为独立柱基的持力层。 下面以几种土层性质为例做出分析：第一层原状土多为粉质粘土其地基承载力特征值多为 180 k Pa 左右；往下为粉质粘土，其地基承载力特征值约为 220 k Pa 左右，再往下常为卵石层，其地基承载力特征值很高约为 350 k Pa 左右。这种情况基础持力层的选择应做多方案的比较。 （1）当粉质粘土层的平均层厚不大时，可将持力层选择在粉质粘土层下面的承载力较高的粉质粘土层上面。这样基础的深度增加不大，但独立基础的底面积可以减小，当独立基础的底面积减小以后，基础底板的配筋（当按抗弯计算时） ，将大幅度减小（因为弯
3、矩和基础的挑出边长的平方成正比） ，因此不仅钢筋的长度随基础的边长减小而减小，而且钢筋的截面面积也减小。这样既减小了独立基础的混凝土体积，又较大地减少了钢筋的用量。 （2）当粉质粘土的平均层厚较大时，当将持力层选择到粉质粘土时，一方面随着地耐力的提高，基础底面积的减小，并伴随着抗弯钢筋的节省带来经济上的好处，另一方面，随着基础深度的增加，柱子的长度要增加，基础的土方开挖量也可能增加，这些带来经济上的不利，因此当第一层原状土层厚较大时，则应对两种方案进行经济对比，才能确定设计的优化方案。 （3）当房屋的层数较高，柱网的尺寸较大时，这时柱的轴力也随之增加，这种情况下如果卵石层以上的覆盖层不是很厚时
4、，选择卵石层作为持力层可能是最经济的。例如我市交警指挥中心综合楼，原设计方案独立柱基的持力层选择在粉质粘土上，后适当加深改为卵石层作为持力层，基础的底面积大大减小，基础的钢筋用量大幅度减小，取得了很好的经济效果。 二、独立基础设计时荷载组合类型的选用 （1） 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应，应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。 （2） 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应，应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。 （
5、3） 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 关于建筑抗震设计规范的规定根据 GB 500112010建筑抗震设计规范 （ 以下简称抗震规范 ） 的规定，下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算： （1） 规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。 （2） 地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑：一般的单层厂房和单层空旷房屋砌体房屋；不超过 8 层且高度在 24 m 以下的一般民用框架和框架 -抗震墙房屋；基础荷载与项相当的多层
6、框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。软弱黏性土层指 7 度、8 度和 9 度时，地基承载力特征值分别小于 80kPa、100kPa 和 120kPa 的土层。 三、钢筋混凝土独立基础底板的最小配筋率 钢筋混凝土独立基础底板的最小配筋率， 地基基础设计规范没有规定， 混凝土结构设计规范也没有明确的规定。 混凝土结构设计规范 第 8.5.2 条指出，对卧置于地基上的混凝土板，板中受拉钢筋的最小配筋率可适当降低，但不应小于 0.15%。这条规定是否适用于钢筋混凝土独立基础，在工程界还未取得共识，关键问题是台阶宽高比不大于 2.5 的独立基础，是否可以认为是卧置于地基上的混凝土板。 墙下钢筋混凝土条形基础
7、的基础板和柱下钢筋混凝土条形基础的翼板，属于卧置于地基上的的混凝土板，其配筋除满足计算要求和构造要求外，还应满足 0.15%的要求。 目前在工程界，关于钢筋混凝土独立基础底板的配筋有以下几种做法：（1）第一，钢筋混凝土独立基础底板每米宽度范围内的配筋取计算配筋和 1000H 0.15%（mm2）的较大值，但不得少于 10200mm，H 为基础高度，以毫米计。第二，钢筋混凝土独立基础底板每米宽度范围内的配筋取计算配筋和 1000Hz0.15%（mm2） 的较大值，但不得少于10200mm，Hz 为基础截面的折算高度，以毫米计。第三，钢筋混凝土独立基础底板每米宽度范围内的配筋取计算配筋和1000h
8、10.15%（mm2）的较大值，但不得少于 10200mm，h1 为阶形独立基础第一阶的高度，以毫米计。 （2）阶形独立基础每阶的高度宜为 300- 500mm；当 H500mm 时为一阶；500mmH 900mm 时为二阶；H900mm 时为三阶。第四，钢筋混凝土独立基础底板每米宽度范围内的配筋取计算配筋与 10200mm 的较大值。 上述四种配筋做法中，第一种做法过于安全。第二种做法也有一定的道理。第三种做法的结构思路是：就阶形基础而言，合理设计的独立基础在绝大多数情况下，其第一阶多半会伸出从柱边与基础顶面交接处引出的 45线同基础底面相交线之外，因此，该部分可以认为是卧置于地基上受弯矩控
9、制的混凝土板类构件，需满足 min=0.15%的要求。而基础底板底面的其余部分均在 45角的冲切破坏椎体范围内，其高度（厚度）H 一般由受冲切或受剪切承载能力确定，相对较厚，如果其配筋要求符合 min=0.15%的要求，将会导致独立基础用钢筋量不必要的增加。第四种做法其配筋与配筋率无关，除满足计算要求外，其最低配筋率要求是：受力钢筋的最小直径不宜小于 10mm，间距不宜大于 200mm。 四、混凝土独立基础拉梁的设计 当基础底基本铺满场地内时，应该采用拉梁与基础底平的措施。因为此时施工单位挖基抗时，基本为全面开挖，采用底平时，一方面支模比较方便，另一方面，由于拉梁与基础重叠部分多，可以节约混凝
10、土。另外当基础刚度比较大时，拉梁钢筋不必贯通，可以锚入基础内锚固长度即可，大大节约了钢筋用量。 当基础底面积比较小时，基础埋深比较深时，拉梁宜抬高，可以减少挖土方量。当拉梁上方有墙时，拉梁提高还可以减少地面下墙体的高度。但是此时应注意拉梁与基础之间的柱子可能会成为短柱，要注意加强构造措施，如加密箍筋。 当拉梁作为调节不均匀沉降的重要手段时，宜将拉梁设为与基础底平，因为此时拉梁实际跨度小，刚度大，在截面高度相同的情况下，调节能力强。 当柱底弯矩比较大的时候，可以将拉梁设在基础顶，通过拉梁平衡柱底部分弯矩，减少基础承受的弯矩。 参考文献： 【1】GB 500072002，地基基础设计规范S. 【2】GB 500102010，建筑抗震设计规范S.
