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地基的種類

  所謂的地基是指建物以下的部份,也稱基礎!基礎種類依其分佈之深淺、承載之土壤性質、地下水之水位、結構性質等,而分為深基礎與淺基礎兩大類:淺基礎、深基礎。每大類都各有不同功用,以下就各大類基礎設計做詳細介紹。

一、淺基礎:
  一般淺基礎型式,係利用基礎版將建築物構造之各種載重直接傳佈於有限深度之地盤中,由基礎版下之土壤或岩盤直接承受,此類基礎較適用於上部結構物載重較小且淺層土壤性質良好之情況。淺基礎設計又分為獨立基腳聯合基腳連續基腳筏式基礎四種:

  1. 獨立基腳
      獨立基腳係用獨立基礎版將單柱之各種載重傳佈於基礎底面之地層。獨立基腳之載重合力作用位置如通過基礎版中心時,柱載重可由基礎版均勻傳佈於其下之地層,版下之壓力不得大於第4.3節規定之容許支承力。
      柱腳如無地梁連接時,柱之彎矩應由基礎版承受,並與垂直載重合併計算,其合壓力應以實際承受壓力作用之面積計算之,且最大合壓力不得大於第4.3節規定之容許支承力。偏心較大之基腳,宜以繫梁連接至鄰柱,以承受彎矩及剪力。
  2. 聯合基腳
      聯合基腳係用一基礎版支承兩支或兩支以上之柱,使其載重傳佈於基礎底面之地層。聯合基腳之基礎版,除另以其他可靠方法分析外,可取柱為支點,基礎版下壓力為載重,推算基礎版控制斷面之設計剪力及彎矩。
      當邊柱基礎版受地界線限制,無法放大時,為避免基腳偏心過大之現象,則可利用聯合基腳,其設計須使基礎版之中心與柱載重之合力中心儘量相合或相近,依基礎容許支承力,計算所需之面積大小。一般而言,其形狀有長方形及梯形兩種型式,若兩柱中心距過遠時,則可利用大型繫梁加以連接,由繫梁承受彎矩與剪力。
  3. 連續基腳
      連續基腳係用連續基礎版支承多支柱或牆,使其載重傳佈於基礎底面之地層。多柱或牆使用同一連續基礎版為基腳時,基礎版之中心應儘量與多柱或牆之合力作用位置相合或相近,以避免太大之偏心。
      基礎版之設計,除另以其他可靠方法分析外,可取柱為支點,基礎版下壓力為載重,依連續梁或連續構架分析推算基礎版之設計彎矩及剪力。
      此類型之基腳適合於排柱且其柱間距不大時,或為承重牆,其配置應儘量使載重之偏心量維持最小。
  4. 筏式基礎
      筏式基礎係用大型基礎版或結合地梁及地下室牆體,將建築物所有柱或牆之各種載重傳佈於基礎底面之地層。以基礎版承載建築物所有柱載重之筏式基礎,應核算由於偏心載重所造成之不均勻壓力分佈。
      筏式基礎應考慮其可撓性,其結構設計應視其與地層相對勁度之大小,採用剛性基礎或柔性基礎方法分析設計之。

二、深基礎:
  一般深基礎型式,如樁基礎與沉箱基礎等,係利用基礎構造將建築物之各種載重間接傳達至較深之堅硬地盤中,此類基礎較適用於上部結構載物重大且淺層土壤軟弱之情況。近年來,有採用片狀連續壁作為基樁使用者,稱為壁樁,亦有採用井筒狀之連續壁作為承重之基礎,稱為壁式基礎(Wall-type foundation)。

  1. 樁基礎:
      『樁』為深入地面下土壤之柱型的構件(深基礎),主要用於基地地面表層附近承載力小、建築物或其他的結構體本身重量特大或載重大時,於淺基礎底下連結樁基礎而成,最主要之作用是將上部結構的荷重,透過樁基礎通過較軟弱地盤把力量傳遞到較為堅硬的土層或岩層。
      基樁之支承力基本上係由樁身摩擦阻力及樁底端點支承力兩種機制所提供,支承力之發揮與基樁之施工方式有密切之關係,依據基樁施工過程對土壤之擠壓或擾動程度,以及樁材為預鑄或場鑄之不同,可將基樁分類為鑽掘式基樁、打入式基樁及植入式基樁三種。
  2. 沉箱基礎:
      沉箱基礎依其施工方式可概分為開口沉箱及壓氣沉箱兩類。
      目前國內所使用之開口沉箱大部份為鋼筋混凝土之筒狀體,其頂部及底部保持開放,施工時以人工或抓斗挖掘並排出沉箱底下之土石方,使沉箱下沉至預定之承載地層中,底部清理完成後再構築底版封底,箱內則填砂石或灌水,最後進行蓋版之施築。
      壓氣沉箱之施工亦由底部挖掘並排出土方使其下沉,但其作業方式不同,整個挖掘作業係在壓氣環境下進行,施工前須先於沉箱刃口上方設置水平隔版做為工作室(壓氣艙)之頂版,施工時則須輸入壓縮空氣於工作室以防止浸水,並確保開挖作業得以順利進行,台灣因地層條件特殊,加以壓氣沉箱之施工設備繁雜,工程費昂貴,故較少採用。

參考資料:營建署 - 建築物基礎構造設計規範
http://w3.cpami.gov.tw/br/ref/dir.htm

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