在新西兰做结构设计

之前的文章我们介绍了民宅的抗震设计和相关产品，业内人士评价普遍良好，同时也提出了想多了解一些关于地基方面的内容，今天小编就重点聊一聊地基设计。

在了解地基设计之前，有一个比较重要的概念需要了解一下，就是——新西兰没有地基规范，全文完（手动狗头）。

言归正传，虽然新西兰没有地基规范，但是新西兰有个一衣带水的邻居，澳大利亚。我们自己没有，那就用别人的呗。于是，澳大利亚的地基规范AS2870是新西兰地基设计的一个重要参考。

首先让我们先来了解一下，在进行基础设计的时候，需要考虑哪些因素。在新西兰的地质报告中，一般会有几个比较重要的指标：第一，expansivity；第二，seismicity；第三，stability；第四，capacity。接下来让我们分别了解一下各个指标的含义。

Expansivity，顾名思义，就是膨胀性。在AS2870中，用site class来表示等级，分别是class A, S, M, H1, H2, E，表示土体在湿度变化时的变形程度，A为变形最小，E为变形剧烈。

在新西兰干房屋建设的时间比较长的人一般都知道，新西兰很多地方都是很厚的黄土，这种土在平时都是非常坚硬的，但是一下雨就会变成烂泥。说到这里，很多同学脑子里是不是立马出现了一个名词——湿陷性黄土？没错，根据一些学者的研究，新西兰的黄土和中国的黄土有着非常相似的特性。不过，湿陷性和expansivity好像是完全相反的两个性质吧？表面上看，是的，但是，在AS2870中，对于soil classification的定义是ground surface movement，其中这个movement包含了positive movement和negative movement，这么一来，就把湿陷性和膨胀性都包含了进去。因此，小编个人的观点认为，expansivity这个表达在新西兰的黄土的时候，不是很贴切，湿陷性应该更符合新西兰黄土的特征。一般来说，expansivity的等级越高，结构基础的加强措施就会更多，造价也会更贵一些。

Seismicity，地震特性。在中国的抗震规范中很容易找到相对应的指标，就是场地分类。这个指标会影响上部结构的地震力计算，对基础设计没有直接的影响。

Stability，稳定性。这个非常容易理解，平整的场地比较稳定，坡度越大场地的稳定性越差。在稳定性比较差的场地上建造房屋，通常需要做挡土墙或者桩来提高场地的稳定性。

Capacity，承载力。承载力越高，地基能承受的重量越大，如果遇到承载力非常低的场地，那工程师就要费一番脑筋了。

在对新西兰的地质特性有了初步的了解之后，接下来我们来了解一下比较常见的地基类型。

第一种，conventional foundation，传统地基。传统地基一般由strip footing，block和slab组成，如下图所示：

传统地基有一个很明显的优势，就是受expansivity的影响较小，只需要将footing埋入地下一定深度，就可以避免土壤ground movement的影响，安全性和稳定性非常高。但传统地基的缺点就是施工周期需要分为footing，block和slab三个部分，花费时间较多。

第二种，waffle foundation，也叫泡沫地基。泡沫地基为一整块，主要由泡沫块将整块地基分成1m左右间隔的肋板，同时放置钢筋，然后用混凝土一次浇筑成型，常见的泡沫地基如下图：

由于泡沫地基施工速度快，造价低，颇受欢迎，是市场上最常用的基础形式。但泡沫地基对场地的平整度和稳定性要求非常高，在比较陡的坡地以及稳定性较差的场地，泡沫地基一般不能直接使用，需要配合场地回填，footing甚至桩来辅助。另外，waffle slab由于是直接放置于地面之上，埋深较小，因此受到soil expansivity的影响相当大，如下图所示：

相当于一部分土在地基下面被掏空，因此在soil class较高（通常高于H1或者H2）的时候，需要采用桩等额外措施来保证地基的安全性，这也会增加造价和施工周期。我相信，看到这里，很多人已经一头雾水了，没关系，有问题请来咨询我们工程师。

第三种是subfloor，类似于吊脚楼，常用于坡度较大的场地或者排洪区域。Subfloor一般由插入地下的木桩来代替混凝土地基支撑起上部的房屋。Subfloor在坡度比较大的场地可以减少回填量，另外在排洪区也不易影响泄洪的水道，同时底下挑空可以形成良好的通风，减少地下湿气对上部房间的影响。

最后，说一下一个大家都非常敏感的话题——桩，pile。通常有几种情况需要用到桩：第一，坡地。在地势起伏比较大的区域，场地的稳定性通常都不太好，直接建造房屋会有滑坡的危险，因此，我们需要用桩来将房子牢牢地扎根在地上，从而保证房屋的安全。第二，离公共管道较近或者房屋直接跨越了公共管道。虽然房子和土地属于私人财产，但是地下的管道依然是属于全体人民的，因此，管道周围必须留出足够的空间来保证将来的维护和修理工作，这个时候，管道上方或者附近的房子，就必须用桩支撑起来，保证在管道维护期间的施工便利和安全。

第三，在soil class较高的场地采用泡沫地基时候，房子的重量很容易超过泡沫地基本身的承载力，这个时候，采用桩作为辅助的支撑，就可以避免土体变化对基础产生的影响。虽然地基的造价增加了，但是上部结构的设计可以更灵活，也算是一种补偿吧。

关于桩的设计，经常会有客户来找我商量，是不是可以减少一些桩的数量？对于这个要求，我本身是百分之一百赞成的，最好一根都不要用，还省得我去计算了呢。但是，关于桩的设计和使用，99%是地质工程师的要求，与我们结构工程师无关，如果想减少桩的数量或者使用范围，请先咨询地质工程师！请先咨询地质工程师！请先咨询地质工程师！

地基的设计涉及的因素非常多，并非三言两语能够讲清楚的，造价也往往占到房屋总造价的三分之一甚至更多，因此，地基设计的复杂性和重要性不言而喻。希望本文能够抛砖引玉，给996的工程人一些帮助，一起把房子造得更快更好更安心。