柱下天然地基獨立基礎埋深較大時的處理方法探討

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【摘要】 本文結合工程實例對地基持力層埋藏較深，柱下獨立基礎底部不能置于持力層上時，通過方案比較，提出可通過增設擴大短柱或柱側增設短墻肢的方法加大基礎埋深，把基礎置于地基持力層上，即滿足工期要求又不改變上部結構底層柱的計算高度。

關鍵詞：埋深、嵌固面、短柱、短墻肢 一、     工程概況    某工程為單層工業(yè)廠房，上部結構為框排架，無吊車，屋蓋為網架，上弦支承，跨度36米，現(xiàn)澆框架柱間距為6米，柱凈高8.5米，地震設防烈度6度，基本風壓為0.55KN/m²，建筑場地類別為Ⅱ類，地基持力層為圓礫，承載力特征值為200kPa，設計基礎埋深-2.5m，持力層深度-2.5米至-4.0米，擬建場地現(xiàn)狀標高-2米至-3.5米，設計要求先進行場地平整，再進行基礎施工，基底持力層超挖部分采用砂石換填處理，室外地面標高-0.3m，底層計算嵌固面為-0.90m。為滿足施工工期要求，場地暫不平整，先施工基礎，再進行場地土回填，為此須對原設計基礎進行調整。 二、     處理方法 方法一：維持原設計，基底超挖部分仍采用砂石換填，壓實系數(shù) ≥0.94，此方法對施工質量控制較高，工期較長，不能滿足要求。 方法二：基底超挖換填材料采用C15毛石混凝土，方便快捷，工期相對較短，但因超挖較多，換填量大，投資較高。 方法三：加大基礎埋深，基底降低置于持力層上，調整上部結構底層計算高度，此方法施工工期最短，但設計修改工作量大，同樣不能滿足工期要求。 方法四：在方法三基礎上增設擴大短柱或短墻肢，對擴大短柱或短墻肢進行受力分析配筋，滿足原設計上部結構底層排架柱計算高度的要求，即底層排架柱計算高度不變，嵌固面置于擴大短柱或短墻肢頂部。本方法設計修改量小，施工期較短，投資增加不多。 綜合分析，采用方法四進行處理，但須對擴大短柱或短墻肢進行受力分析，并采取相應的構造措施加以保證。 三、     擴大短柱設計 （一）計算假定 排架柱為大偏心受壓構件，排架柱的變形特征為彎曲變形，擴大短柱頂能否作排架柱柱腳的嵌固面，取決于短柱的抗彎剛度，即短柱抗彎剛度愈大，其約束排架柱柱腳轉動的能力越強，當短柱抗彎剛度遠大于排架柱的抗彎剛度時，即認為短柱頂為為排架柱的嵌固面，假定短柱頂作為上部結構的嵌固端。 （二）設計依據(jù) 根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB 50007-2002 中第8.2.6條：“預制鋼筋混凝土柱（包括雙肢柱）與高杯口基礎的連接（圖8.2.6-1），應符合本規(guī)范第8.2.5條插入深度的規(guī)定。杯壁厚度符合表8.2.6的規(guī)定且符合下列條件時，杯壁和短柱配筋，可按圖8.2.6-2的構造要求進行設計。          1、起重機起重量小于或等于75t，軌頂標高小于或等于14m，基本風壓小于0.5kPa的工業(yè)廠房，且基礎短柱的高度不大于5m； 2、起重機起重量大于75t，基本風壓大于0.5kPa，且符合下列表達式E₂I_2／E₁I₁≥10（8.2.6-1）； 3、當基礎短柱的高度大于5m，并符合下列表達式： △₂/△₁≤1.1 式中 △₁——單位水平力作用在以高杯口基礎頂面為固定端的柱頂時，柱頂?shù)乃轿灰疲?△₂——單位水平力作用在以短柱底面為固定端的柱頂時，柱頂?shù)乃轿灰疲?hellip;…” 工程所在地基本風壓為0.55kPa，上部結構為現(xiàn)澆鋼筋混凝土排架柱，短柱與排架柱間連接采用現(xiàn)澆，二者間的連接好于高杯口基礎與預制鋼筋混凝土柱的連接，因此參照此條第2小條的要求進行短柱的設計是可行的。 （三）              短柱的計算 1、計算簡圖：                                  2、計算參數(shù)：擴大短柱平面圖見圖2示。   排架柱axb=600x800，擴大短柱a’xb’=800x1600，h1=9m，h2=3m，C30，fc=14.3N/mm2，fy=360 N/mm2，E1=E2，M=150KN-m，F(xiàn)=35KN，N=550KN。