一个小高层住宅楼两个单元,一单元大概7~11层,以8000平方米计算,重量大概在8800吨。
一栋建筑如此重,那地基是怎么撑起整栋大楼的呢?当前世界第一高建筑哈利法塔,共162层,高828米,建筑材料重量大概就有50万吨。它的地基是由192根螺旋灌柱桩组成,桩径1.5米,柱长有50米。中国第一高楼上海中心大厦,高632米,地上地下共132层。它的地基直接打到了地下86米的位置,相当于28层楼的高度。
这些高楼的地基到底长什么样子,又是怎么撑起整座大楼的?几乎每座建筑在建造前,都会进行打桩夯实,提高土地的承载力。但是由于承重柱和土地接触面积较小,会产生较大的压强,容易发生倾斜。这就需要基础,也就是地面下的承重结构来稳住建筑。它是一种板状构件,可以将受到的载荷,均匀的分布在硬土层上。
当然,工程师在设计基础时,还需要根据现场土地的承载力,和建筑物的重量进行确定。一般来说建筑物的重量大,基础会比较厚,否则就会产生形变。因此,现代建筑上的基础多采用梯形。此外,还有一些条形的基础。
那如果两栋建筑相邻在一起,基础该怎么打呢?遇到这种情况,如果将承重柱放在基础的边缘,很容易导致楼体负载出现失衡。为了解决这个问题,大多时候都会将相邻的两个基础连接起来,转移多余的载荷,这种方法也适用于靠砖墙承重的建筑上。
现在随着技术的发展,大多数大型建筑中都会使用组合基础,又被称为筏形基础。这种基础是用钢筋混凝土组连成一片的,极大的增加了基础与地基的接触面积,降低了单位面积内土地承受的重量。
既然地基说来这么重要,如果打不好会出现什么问题呢?中国制定的“工业与民用建筑地基基础设计规范”(TJ7-74)中规定,在保证地基稳定的情况下,房屋和构筑物的沉降量,不超过容许值的地基承载力。一般来说,房屋沉降的最大允许值应控制在20mm以内。如果地基下沉过多,会导致建筑开裂、倾斜甚至倒塌。
1913年加拿大特朗斯康谷仓,在装了31822平方米谷物后,1小时内垂直沉降达30.5cm,并在24小时里谷仓倾倒。事后调查发现地基基础下方,有16m厚的软黏土层,承载力为276kPa。但是破坏时受到的压力却达到了329kPa,是一起典型的地基整体滑动强度破坏事故。