房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)設(shè)計探討

殷繼業(yè)

摘要：基礎(chǔ)設(shè)計作為建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計中至關(guān)重要的組成部分，直接關(guān)系到整個建筑的質(zhì)量。但是，在實際設(shè)計過程中，受諸多因素的影響，導(dǎo)致設(shè)計存在著不足，從而使建筑工程受到影響。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，加強房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)設(shè)計的水平極具現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；基礎(chǔ)設(shè)計

中圖分類號：TU318 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—117—02

前言

基礎(chǔ)作為房屋建筑的地下部分，其設(shè)計是否科學(xué)和合理對于房屋建筑整體的安全性、適用性和耐久性都有著較為深遠的影響，如果基礎(chǔ)沒做好，就可能導(dǎo)致房屋建筑的不均勻沉降，導(dǎo)致墻體開裂等，同時設(shè)計方案也決定著基礎(chǔ)選型以及后續(xù)施工的合理性和經(jīng)濟性，可見做好基礎(chǔ)設(shè)計是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重中之重。

1高層建筑基礎(chǔ)設(shè)$-t概述

在進行高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計時，需要考慮的因素較多，其基礎(chǔ)的面積、承載力、內(nèi)力及配筋等的確定，需要進行相應(yīng)的計算才能取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，所以在計算過程中需要結(jié)合工程地質(zhì)勘察報告、上部結(jié)構(gòu)類型、需要承受的工作荷載效應(yīng)、施工技術(shù)水平及材料等多個方面的因素，只有進行周全的考慮，才能確?；A(chǔ)設(shè)計時各項計算的準(zhǔn)確性，確?；A(chǔ)的安全和穩(wěn)定。

目前在我國高層建筑基礎(chǔ)工程施工中，通常都會采用深樁基礎(chǔ)來進行施工，利用樁基礎(chǔ)進行施工，不僅施工較為簡單，而且樁基礎(chǔ)受力較為合理，可以使深部土層的承載能力充分的發(fā)揮出來。同時樁基礎(chǔ)與現(xiàn)代施工技術(shù)和材料實現(xiàn)了完美的結(jié)合，這有效的提高了樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的水平，使其在基礎(chǔ)工程中發(fā)揮著更好的性能。

在實際工程施工中，由于不同的結(jié)構(gòu)物對施工要求會有所不同，同時施工過程中地質(zhì)條件和施工方法也會有所不同，所以會利用不同的樁和樁基礎(chǔ)來進行施工。目前在基礎(chǔ)施工中通常會采用端承樁和摩擦樁，由于端承樁其樁底處于巖層和硬土層中，土層具有較好的非壓縮性，這樣就有效的避免了樁發(fā)生沉積，樁具有良好的承載力。而摩擦樁主要是依靠樁側(cè)摩擦阻力來承擔(dān)豎向荷載，而且樁底土層也會對豎向荷載具有一定的支承力，但由于底部支承的土層具有可壓縮性，所以樁基的沉降量還是會較大的。

在房屋建筑基礎(chǔ)施工時利用樁基礎(chǔ)進行施工時，其受力方式有獨自受力和樁土共同受力兩種情況，其目的都是為了將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基。在基礎(chǔ)施工時，如果利用天然地基，則無法對建筑物不同部位下的土層厚度進行有效的控制，所以土層薄、厚及缺失情況都會存在，這樣在建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載下不可避免的會導(dǎo)致沉降的發(fā)生，但利用樁基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)工程承載時，其承載力則會傳遞給下層的硬土層或是巖石層，能夠更好的實現(xiàn)對建筑物沉降量實現(xiàn)控制。

2房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計的方法

2.1傳統(tǒng)設(shè)計方法

在基礎(chǔ)設(shè)計中，通過對過去一段時間國內(nèi)外典型建筑基礎(chǔ)設(shè)計方案進行系統(tǒng)分析，從其中總結(jié)出一定的約定俗成的規(guī)律，并作為新設(shè)計方案的立足點，同時考慮各類型基礎(chǔ)各自的特點和適用范圍，并與房屋建筑自身特點、勘查資料相結(jié)合，從而選出合適的基礎(chǔ)類型，并經(jīng)計算確定各項技術(shù)指標(biāo)。

2.2共同作用分析法

在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計中，常常將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)和地基看作一個統(tǒng)一的整體，使三者之間保持力的平衡和協(xié)調(diào)的變形能力，與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，由于其考慮了上部結(jié)構(gòu)的剛度，因此更具科學(xué)性和合理性，但同時這種方法由于涉及到的方面較多，因此設(shè)計難度也較大，對于計算機軟件和硬件的要求也更高，設(shè)計成本較傳統(tǒng)方法高出不少，因此只有在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型建筑基礎(chǔ)設(shè)計中才會采用。

3基礎(chǔ)選型和設(shè)計要點

3.1獨立基礎(chǔ)及設(shè)計要點

獨立基礎(chǔ)的造價較低，且對地基土具有較好的適應(yīng)性，且抗震性能較好，因此在框架結(jié)構(gòu)的民用建筑中普遍采用。對獨立基礎(chǔ)來說，其基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)當(dāng)根據(jù)地基土的特點而進行，如地基土的壓縮性較強、壓實密度較大，則宜設(shè)計成剛性基礎(chǔ)，除此之外則應(yīng)設(shè)計成柔性基礎(chǔ)，以抵抗地基土壓縮帶來的不均勻沉降。根據(jù)實際情況獨立基礎(chǔ)可采用階形基礎(chǔ)、坡形基礎(chǔ)、杯形基礎(chǔ)中的一種或組合，獨立基礎(chǔ)一般設(shè)置于承重的柱下，與現(xiàn)澆混凝土柱整體澆筑，如柱采用預(yù)制混凝土柱，則一般將獨立基礎(chǔ)上部做成杯口形，將柱嵌入到杯口中并用細(xì)石混凝土嵌縫形成杯口基礎(chǔ)。

3.2樁基礎(chǔ)及設(shè)計要點

樁基礎(chǔ)的承載能力較強，主要用于地基下部土層較為堅硬，且地基上部承載力不足的場合，另外在基礎(chǔ)加固時也常采用樁基礎(chǔ)作為治理措施，由于樁身較長，可將上部荷載傳遞到地層身處。在設(shè)計樁基礎(chǔ)時，如果房屋建筑結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，為減小各部位沉降的差異性，可在基礎(chǔ)中部加密布樁以及增加中部樁身長度的方式來調(diào)整樁基的支承受力方式。

3.3箱形或筏型基礎(chǔ)及設(shè)計要點

箱形或筏板形基礎(chǔ)主要用于地基土承載力不均勻以及高層建筑等對地基基礎(chǔ)承載力要求高的場合，另外，在有地下室的房屋建筑中也可采用筏板基礎(chǔ)，使其既發(fā)揮基礎(chǔ)的作用又可作為地下室的地面使用。箱型基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)設(shè)計時的主要難點在于降低基礎(chǔ)整體的彎曲應(yīng)力，因此可將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)看做一體，采用共同作用分析法進行設(shè)計，另外，箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)屬于大體積混凝土，施工中容易出現(xiàn)溫度裂縫，因此在設(shè)計時要予以充分考慮，通過設(shè)置伸縮縫來抵抗由于溫度變化導(dǎo)致的變形，寬度一般設(shè)置為20mm—30mm。樁箱基礎(chǔ)及設(shè)計要點樁箱基礎(chǔ)是采用樁基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)，使兩種基礎(chǔ)共同承載受力的基礎(chǔ)，其抗彎剛度較高，卸載能力強，沉降量較小，因此常用于在軟弱地基上建設(shè)的高層建筑、重型建筑以及其他對沉降量要求嚴(yán)格的房屋建筑。樁箱基礎(chǔ)的設(shè)計難點在于布樁方式的選擇，由于不同方位地基土性質(zhì)的差異性，如果采用滿堂布樁的方式就會使得各個樁體樁頂反力出現(xiàn)差異，對于基礎(chǔ)底板來說，各個部位受力不均，若要保證基礎(chǔ)的承載力就必須使底板具備一定的厚度；因此，實際設(shè)計中可通過調(diào)整布樁方式，即通過適當(dāng)增加中間部位樁間距的方式，充分利用基礎(chǔ)底部樁間土的承載力，分擔(dān)基礎(chǔ)底板的受力情況，從而減小底板厚度。另外，如果上部結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當(dāng)沿著剪力墻軸線方向布樁，以抵抗由于剪力墻自重可能導(dǎo)致的基礎(chǔ)局部受壓過大。

4房屋建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

目前，我國的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀從總體上來看還是十分不錯的，但是，仍有諸多還不夠成熟和完善的地方，還需要不斷地在發(fā)展過程中進行適當(dāng)?shù)难a充和完善。尤其是在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基礎(chǔ)設(shè)計過程中，還需要注意以下幾個方面的問題。

4.1各因素對地基與基礎(chǔ)設(shè)計的影響

在進行建筑物基礎(chǔ)設(shè)計及地基設(shè)計中，由于很多因素均可對設(shè)計方案造成影響，因而，應(yīng)根據(jù)實際需要對現(xiàn)有因素進行考量。第一，應(yīng)結(jié)合實際勘測及地質(zhì)檢測資料，對現(xiàn)場實際地質(zhì)構(gòu)造及地震情況等予以分析及了解，將獲得的環(huán)境及氣候數(shù)據(jù)等引入設(shè)計中，并以此為基礎(chǔ)進行基礎(chǔ)設(shè)計，盡可能將各種因素可能產(chǎn)生的影響降至最低；第二，由于地基土質(zhì)較差，在使用換土墊層方式予以處理時，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)勘查情況，對土層厚度及其構(gòu)造予以了解，以便對墊土厚度進行精準(zhǔn)計算，在其厚度及寬度上，要滿足經(jīng)濟性及安全性要求。在土質(zhì)選擇上，一般以強度好的沙礫為主，以提升土層穩(wěn)定性。

4.2環(huán)境溫度對建筑結(jié)構(gòu)的影響

在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還需要對混凝土基礎(chǔ)產(chǎn)生影響因素予以考量，比如周邊環(huán)境溫度等。我們常見的混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫，其主要原因就是由于環(huán)境溫度不適宜造成的。比如，保溫層失去作用、暴雨或者溫度驟降等，都會在混凝土表現(xiàn)與周邊環(huán)境之間造成溫差，由于其應(yīng)力時間較短，很容易導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂紋。因此，伸縮縫的設(shè)置極為關(guān)鍵。而在伸縮縫設(shè)置上，必須按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行，不能貪圖施工或者設(shè)計上的便利將其用后澆帶予以替換。同時，在設(shè)計中要時刻關(guān)注環(huán)境溫度可能對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響，對其進行精準(zhǔn)計算后來確定伸縮縫的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，以符合環(huán)境要求。在設(shè)計方案編制上，對于伸縮縫的要求明確說明，必須選擇適合的填充材料及制定切實可行的安裝方案。對于建筑物的頂層保溫及隔熱也需要采取有效措施，可使用溫度筋的辦法，在受溫度影響較大的位置予以配置。

5結(jié)語

總之，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基礎(chǔ)設(shè)計是一項較為系統(tǒng)復(fù)雜的工作，設(shè)計人員要不斷地探索與發(fā)現(xiàn)，既要立足于建筑物整體，把握好關(guān)鍵部位、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計，又要注重細(xì)節(jié)的考慮，掌握科學(xué)的設(shè)計理念，從而打造出科學(xué)合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，進而提升建筑物的整體設(shè)計質(zhì)量，維護居民安全。