柱下天然地基独立基础埋深较大时的处理方法探讨

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【摘要】 本文结合工程实例对地基持力层埋藏较深，柱下独立基础底部不能置于持力层上时，通过方案比较，提出可通过增设扩大短柱或柱侧增设短墙肢的方法加大基础埋深，把基础置于地基持力层上，即满足工期要求又不改变上部结构底层柱的计算高度。

关键词：埋深、嵌固面、短柱、短墙肢 一、     工程概况    某工程为单层工业厂房，上部结构为框排架，无吊车，屋盖为网架，上弦支承，跨度36米，现浇框架柱间距为6米，柱净高8.5米，地震设防烈度6度，基本风压为0.55KN/m²，建筑场地类别为Ⅱ类，地基持力层为圆砾，承载力特征值为200kPa，设计基础埋深-2.5m，持力层深度-2.5米至-4.0米，拟建场地现状标高-2米至-3.5米，设计要求先进行场地平整，再进行基础施工，基底持力层超挖部分采用砂石换填处理，室外地面标高-0.3m，底层计算嵌固面为-0.90m。为满足施工工期要求，场地暂不平整，先施工基础，再进行场地土回填，为此须对原设计基础进行调整。 二、     处理方法 方法一：维持原设计，基底超挖部分仍采用砂石换填，压实系数 ≥0.94，此方法对施工质量控制较高，工期较长，不能满足要求。 方法二：基底超挖换填材料采用C15毛石混凝土，方便快捷，工期相对较短，但因超挖较多，换填量大，投资较高。 方法三：加大基础埋深，基底降低置于持力层上，调整上部结构底层计算高度，此方法施工工期最短，但设计修改工作量大，同样不能满足工期要求。 方法四：在方法三基础上增设扩大短柱或短墙肢，对扩大短柱或短墙肢进行受力分析配筋，满足原设计上部结构底层排架柱计算高度的要求，即底层排架柱计算高度不变，嵌固面置于扩大短柱或短墙肢顶部。本方法设计修改量小，施工期较短，投资增加不多。 综合分析，采用方法四进行处理，但须对扩大短柱或短墙肢进行受力分析，并采取相应的构造措施加以保证。 三、     扩大短柱设计 （一）计算假定 排架柱为大偏心受压构件，排架柱的变形特征为弯曲变形，扩大短柱顶能否作排架柱柱脚的嵌固面，取决于短柱的抗弯刚度，即短柱抗弯刚度愈大，其约束排架柱柱脚转动的能力越强，当短柱抗弯刚度远大于排架柱的抗弯刚度时，即认为短柱顶为为排架柱的嵌固面，假定短柱顶作为上部结构的嵌固端。 （二）设计依据 根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002 中第8.2.6条：“预制钢筋混凝土柱（包括双肢柱）与高杯口基础的连接（图8.2.6-1），应符合本规范第8.2.5条插入深度的规定。杯壁厚度符合表8.2.6的规定且符合下列条件时，杯壁和短柱配筋，可按图8.2.6-2的构造要求进行设计。          1、起重机起重量小于或等于75t，轨顶标高小于或等于14m，基本风压小于0.5kPa的工业厂房，且基础短柱的高度不大于5m； 2、起重机起重量大于75t，基本风压大于0.5kPa，且符合下列表达式E₂I_2／E₁I₁≥10（8.2.6-1）； 3、当基础短柱的高度大于5m，并符合下列表达式： △₂/△₁≤1.1 式中 △₁——单位水平力作用在以高杯口基础顶面为固定端的柱顶时，柱顶的水平位移； △₂——单位水平力作用在以短柱底面为固定端的柱顶时，柱顶的水平位移；……” 工程所在地基本风压为0.55kPa，上部结构为现浇钢筋混凝土排架柱，短柱与排架柱间连接采用现浇，二者间的连接好于高杯口基础与预制钢筋混凝土柱的连接，因此参照此条第2小条的要求进行短柱的设计是可行的。 （三）              短柱的计算 1、计算简图：                                  2、计算参数：扩大短柱平面图见图2示。   排架柱axb=600x800，扩大短柱a’xb’=800x1600，h1=9m，h2=3m，C30，fc=14.3N/mm2，fy=360 N/mm2，E1=E2，M=150KN-m，F=35KN，N=550KN。