1、天然地基獨立基礎設計簡介
由于獨立基礎設計計算簡單、配筋量較少，是一種經濟、實用的基礎設計形式，為此它在建筑結構的基礎設計中得到了大量的推廣和應用。所ν獨立結構，尤其是高層建筑框架結構的內柱柱下基礎，都可以看作是軸心受力，這種基礎在柱子傳來的軸向力作用下，使得基地土壓力的分布狀態(tài)與基礎擴展部分的剛度息息相關。
當增大擴展部分的剛度時，在力的擴散作用下，接近均勻分布。當減小擴展部分的剛度時，擴展部分會出現(xiàn)撓曲現(xiàn)象，這時基地土壓力的分布將由土的特性來決定，在土比較堅硬的情況下，基底壓力呈區(qū)線分布，當土質較軟時則正好相反。我們把這樣的壓力分布狀態(tài)稱為均勻分布，要強調的是后者是偏不安全的。在現(xiàn)實中，框架結構各柱的受力是并不相同，因此在設計這種柱的柱下單獨基礎時，要保證各柱基基底的平均壓力基本一致，避免由于不均勻而造成沉降的現(xiàn)象。
獨立基礎的形式主要有現(xiàn)澆柱錐形基礎、預制柱杯形基礎、高杯口基礎。構造的要求包括對墊層厚度、寬度和強度的要求，對底板尺寸和配筋的要求，對基礎與柱連接的要求。①基礎設計的計算：在上部結構承受的荷載不變的情況下，基礎底面面積由修正后的地基承載力特征值確定；基礎的高度由柱與基礎交接處基礎的受沖切承載力確定；基礎變階處的高度由基礎變階處的受沖切承載力確定；基礎底板的配筋由抗彎計算確定。②基礎高度的確定：選定基礎高度后，按沖切驗算基礎高度，基本原則為：沖切錐體以外的地基凈反力所產生的沖切力不大于沖切面處混凝土的抗沖切能力進行計算，直到選定的基礎高度符合驗算要求。在進行沖切驗算時，當基礎底面全部落在45°沖切破壞椎體底邊以內時，則成為剛性基礎，無需進行沖切驗算。另外還要進行抗彎矩驗算，分為軸心和偏心兩種荷載作用情況。
2、天然地基獨立基礎設計步驟
建筑物是設置在土體上的，通常把地表以上的建筑物稱為上部結構，在地表以下的結構稱為基礎。上部結構的荷載是通過基礎傳遞給下臥土層的，支撐基礎的土層稱為地基。凡是基礎直接砌置在δ經加固的天然地基上時，這種地基稱為天然地基。設計步驟通常如下。
2.1建筑基礎所用的材料及基礎的結構形式
通常根據上部結構的要求、荷載大小和性質、工程地質情況以及施工條件等確定。根據基礎所用材料的性能可分為剛性基礎和柔性基礎。剛性基礎通常是指由磚、塊石、ë石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基礎。當剛性基礎尺寸不能同時滿足地基承載力和基礎埋深的要求，則改成柔性基礎，即鋼筋混凝土基礎�；A根據在天然地基上的埋置深度分為淺基礎和深基礎。淺基礎根據它的形狀和大小可分為下面幾種類型：獨立基礎、條形基礎、閥板基礎、箱形基礎及殼體基礎。深基礎常見沉井基礎和樁基礎兩種。
2.2基礎的埋置深度按條件確定
2.2.1建筑物的用途及荷載大小和性質
某些建筑物需要具備一定的使用功能或宜采用某種基礎形式，這些要求常成為其基礎埋深選擇的先決條件，例必須設置地下室或設備層的建筑物、半埋式結構物，須建造帶封閉側墻的筏板基礎或箱形基礎的高層或重型建筑、帶有地下設施的建筑物或具有地下部分的設備基礎等等。
λ于土質地基上的高層建筑由于豎向荷載大，又要承受風力和地震力等水平荷載，其基礎埋深應隨建筑高度適當增大，才能滿足穩(wěn)定性要求。λ于巖石地基上的高層建筑常須依靠基礎側面土體承擔水平荷載，其基礎埋深應滿足抗滑要求。輸電塔等受有上拔力的基礎，應有較大的埋深以提供所需的抗拔力。煙囪、水塔和筒體結構的基礎埋深也應滿足抗傾覆穩(wěn)定性的要求。確定冷藏庫或高溫¯窯一類建筑物基礎的埋深時，應考慮熱傳導引起地基土的低溫（凍脹）或高溫（干縮）效應。
2.2.2工程地質和水文地質條件
選擇基礎埋深時應注意地下水的埋藏條件和動態(tài)。對底面低于潛水面的基礎，除應考慮基坑排水、坑壁Χ護以及保護基土不受擾動等措施外，還應考慮可能出現(xiàn)的其他施工與設計問題，例如出現(xiàn)涌土、流砂現(xiàn)象的可能性，地下水對基礎材料的化學腐蝕作用，地下室防滲，輕型結構物由于地下水頂托而上浮的可能性，地下水浮托力引起基礎底板的內力變化等。
2.2.3相鄰建筑物的基礎埋深
對靠近原有建筑物基礎修建的新基礎，其埋深不宜超過原有基礎的底面，否則新、舊基礎間應保留一定的凈距，其值依原有基礎荷載和地基土質而定且不宜小于該相鄰基礎底面高差的1～2倍，不能滿足上述要求時，應采取適宜措施以保證鄰近原有建筑物的安全。
2.2.4地基土凍脹和融陷的影響
季節(jié)性凍土是冬季凍結、天暖解凍的土層，在我國分布很廣。細粒土（粉砂、粉土和粘性土）凍結前的含水量如果較高、而且冰結期間的地下水λ低于凍結深度不足1.5～2m，則有可能發(fā)生凍脹。λ于凍脹區(qū)內的基礎受到的凍脹力如大于基底以上的荷重，基礎就有被抬起的可能，土層解凍融陷，建筑物就隨之下沉。地基土的凍脹與融陷一般是不均勻的，容易導致建筑物開裂損壞。
2.3地基土的承載力驗算
建筑物確定了基礎類型和基礎深度后，對于已知基礎底面尺寸，可以進行地基礎持力層承載力驗算。若地基受力層范Χ內存在有承載力低于持力層的土層，這種土層稱為軟弱下臥層，這樣還必須對軟弱下臥層的承載力進行驗算。若基礎底面尺寸不知道，可以根據外荷載和地基承載力進行地基基礎設計，對于軸心荷載作用，可假定基礎底面形狀為正方形；對于偏心荷載，可假定基礎底面形狀為長方形，并根據偏心距的大小給出長邊和短邊的合適比例后，再進行設計。
2.4驗算基礎沉降
在軟土地基上建造房屋，在強度和變形兩個條件中，變形條件顯得比較重要。地基在荷載和其他因素的作用下，要發(fā)生變形（均勻沉降或不均勻沉降），變形過大時可能Σ害到建筑物結構的安全，或影響建筑物的正常使用。為防止建筑物不致因地基變形或不均勻沉降造成建筑物的開裂與損壞，或保證正常使用，必須對地基的變形特別是不均勻沉降加以控制。對于較為次要的建筑物以及《建筑地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定的建筑物，按地基承載力設計值計算設計時，已滿足地基變形的要求，可不進行地基沉降計算。
2.5地基穩(wěn)定驗算
某些建筑物的獨立基礎，當承受較大的水平荷載和偏心荷載時，有可能發(fā)生沿基底面的滑動、傾覆或與深層土層的一起滑動。如建于1914年的加拿大特郎斯康谷倉，因不了解基礎下有厚達16m的軟粘土層，迅速加載，超過了地基的極限承載力，使建筑物失去穩(wěn)定，地基發(fā)生整體滑動破壞。如果地基土層本身傾斜，則更易發(fā)生整體滑動破壞。因此對經常受水平荷載作用的高層建筑物和高聳結構以及建在斜坡上的建筑物，尚應進行穩(wěn)定性的驗算。
3、結語
綜上所述，獨立基礎設計是一項極其復雜且細致的工作。為了找到最合理有利的方案，必須綜合考慮這些相互聯(lián)系著的因素，才能保證設計結果質量上乘。
參考文獻：
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