房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的基礎設計方案分析

文/王功江 遼寧省建筑設計研究院有限責任公司 遼寧沈陽 110005

1、房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的基礎設計的方法

1.1 傳統(tǒng)設計的方法

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的基礎設計中，通過長時間的分析和探究，總結(jié)出一部分常見的設計規(guī)律。對一個新的建筑設計來說，先考慮到它的特性和使用的范圍，還要考慮到本身的特點，選擇合理的數(shù)據(jù)類型，對其進行結(jié)合利用，并采用規(guī)范的計算方式。

1.2 共同作用分析法

在高層建筑的基本設計中，把以往上部的結(jié)構(gòu)和基礎作為整體，以此來保證房屋的平衡性和協(xié)調(diào)性。因為此方法更為科學合理，與以往的設計方法作為對比，涉及的領域比較廣泛，成本也比較愛高，且有一定的難度，因此只有在規(guī)模較大且復雜的建筑設計中應用。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中基礎設計重點內(nèi)容

2.1 根據(jù)地基承載力、變形和穩(wěn)定性的驗算確定基礎埋深

（1）建筑地基的沉降變形不僅與地基總壓P有關，還與地基的重力壓力PC有關?；娱_挖深度決定了基坑預應力筋的取值，因此基坑開挖深度是影響基坑變形的重要因素之一。當總壓P小于或等于重力壓力PC時，地基變形具有回彈和再壓縮的特性；當總壓P大于重力壓力PC時，地基變形進入正常固結(jié)壓實階段。淺基礎PC值小，基礎回彈性小。高層建筑基礎埋深廣，基礎回彈引起的回彈和再壓縮變形不容忽視。

（2）箱筏規(guī)范對箱筏基礎的深度和箱筏基礎或筏基礎的荷載偏心度有相應的要求。箱式筏規(guī)范規(guī)定，高層建筑地基深度的確定應考慮建筑物的高度、形狀、土質(zhì)和抗震設防烈度，并應滿足抗傾覆、抗滑移的要求。天然地基箱形和筏形基礎的埋深不應小于建筑物高度的1/15，箱形和筏形基礎（不論樁長多少）的埋深不應小于建筑物高度的1/18。建筑物的重心應盡量與基礎平面的中心重合，如果不重合，離心率e不應超過0.1ρ（ρ=W/A，W-與偏心距方向一致的基礎底面抵抗距m3；A-基礎底面積m2）。

2.2 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對嵌固部位的要求選取嵌固端

（1）當單基底為箱形基礎，上部結(jié)構(gòu)為框架、剪力墻或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)時，箱形基礎頂部可作為上部結(jié)構(gòu)的預埋部分。原因是箱形基礎的豎向與水平壁面相互關系較多，整體剛度較大，層間橫向剛度一般大于上部結(jié)構(gòu)之間的橫向剛度，可以保證上部結(jié)構(gòu)在地震作用下進入非彈性階段時，始終承受上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載將其安全地分配到基礎上。

（2）有箱形基礎的多層地下室和有筏形基礎的地下室。對于有框架、剪力墻或框架-剪力墻上部結(jié)構(gòu)的多層地下室，當?shù)叵率覀?cè)剛度大于上部結(jié)構(gòu)的1.5倍時，地下結(jié)構(gòu)頂部可作為上部結(jié)構(gòu)。預埋件應嵌入箱式基礎或筏板基礎頂部。對于筏板基礎和多層箱形基礎，上部結(jié)構(gòu)的嵌入位置取決于基底的橫向剛度[5]。

2.3 軸向形變控制

由于低層建筑結(jié)構(gòu)的軸向力項對其影響不大，因此在設計中只考慮彎矩項，而不考慮剪力項。但高層建筑結(jié)構(gòu)不同，不僅樓層數(shù)不同，而且豎向高度也不同，軸向力的值相對較大，隨著高度的積累，其軸向變形更顯著，這必然會導致高層建筑結(jié)構(gòu)的分布和內(nèi)力值發(fā)生較大變化。因此，在高層建筑的設計中應考慮軸向變形的影響。當結(jié)構(gòu)完成時，結(jié)構(gòu)上的豎向荷載通常是逐層疊加的，也就是說，在施工過程中，軸向壓縮變形已經(jīng)分階段完成。因此，在考慮軸向變形的分層載荷時，不能一次性加載荷載，從而導致不合理的結(jié)果。此外隨著樓層的逐漸增加，高層建筑在水平荷載作用下的橫向變形也會迅速增加。

3、加強房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的基礎設計的主要措施

3.1 注重對施工現(xiàn)場的勘察工作

在進行房屋建造設計前，相關的設計單位要充分的對周邊的環(huán)境進行勘察。建造房屋的地質(zhì)情況尤為重要，它決定了該房子今后的整體質(zhì)量和安全。注意與勘察單位進行良好的溝通，設計的方案要與實際情況相吻合。還要注意設計具備一定的合理性和科學性，在設計時要考慮全面。應按照相關勘察單位提供的詳細地質(zhì)的數(shù)據(jù)，進而進行設計規(guī)劃。只有這樣才可以保證設計出來的方案符合施工環(huán)境的情況，才能使房屋的建筑有安全穩(wěn)定的保障。

3.2 注重結(jié)構(gòu)平面圖的設計

在建筑房屋的平面圖設計過程中，因充分考慮房屋可能發(fā)生的一系列因素。例如抗震物，應該結(jié)合抗震材料等進行全面的考慮設計。不應用軟件來建模型的方式來設計，應該在考察周邊環(huán)境和一切自然因素后直接對其進行設計構(gòu)造。在設計時，應注意整體性和局部性相統(tǒng)一，按照特殊的情況進行不同設計構(gòu)造。

3.3 合理的設計屋頂結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)階段，許多建筑房屋都單獨設計了屋頂結(jié)構(gòu)，其主要構(gòu)成就是梁和折疊板、建筑面板和大跨度建筑的不規(guī)則平面、脊背屋頂?shù)钠露?。這種比較煩瑣的屋頂，大多數(shù)在梁和板上，另一方面則是折疊板。

3.4 提高設計人員的專業(yè)素質(zhì)

由于在房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中，所涉及的問題比較復雜，只有專業(yè)性的人員才可以設計出合理的建筑。因此，對設計人員的專業(yè)水平有著很高的要求。相關的房屋建筑設計單位在用人的時候要格外謹慎且重視，不僅要嚴格考察該設計師的專業(yè)素質(zhì)，也要重視設計師的整體職業(yè)素養(yǎng)。除此之外，在職的設計師也要積極地提高自身的專業(yè)水平，積極地參加職業(yè)技能的講座和培訓。還要不斷提升自身的專業(yè)性，保證設計的方案具備合理性和科學性。

結(jié)語：

我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市面貌口新月異，一棟棟高樓大廈拔地而起。隨之各類房屋建筑功能的不斷豐富，新穎的造型，致使工程設計越來越復雜。但目前的設計周期普遍偏短，也使房屋基礎設計文件中普遍存在某些質(zhì)量問題，應該引起我們的重視?；A設計的重要性表現(xiàn)在基礎工程在建筑工程總造價中占有較大的比重，基礎工程所耗費的鋼材、水泥用量多，施工難度大。而當?shù)刭|(zhì)條件復雜時，其造價和工期所占的比重還會增加。因此基礎設計和施工對房屋建筑本身至關重要，只有選擇合理的基礎形式及計算方法能夠保證建筑結(jié)構(gòu)安全并且降低工程造價。