探究建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

花逢春

摘 要：結(jié)構(gòu)設(shè)計師好比是設(shè)計一個人的骨骼，側(cè)重于建筑物的結(jié)構(gòu)安全性能，比如梁、板、柱的材料強(qiáng)度和截面尺寸等，以確保建筑物的抗震等級、承載能力等。作為一個設(shè)計人員，要理解規(guī)范及規(guī)程的定義，結(jié)合其專業(yè)從基本構(gòu)件算起，工作中要仔細(xì)認(rèn)真、勤于思考，善于總結(jié)積累經(jīng)驗。本文作者結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了探討，供同行參考。

關(guān)鍵詞：建筑 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 設(shè)計探討

一、房屋建筑中基礎(chǔ)設(shè)計的選取原則

住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是指住宅的結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)。由于房屋的結(jié)構(gòu)是受恒定荷載和豎向靜力的作用，上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主要是保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。房屋的靜載一般是垂直的，地震作用與靜力荷載的作用相對來說是相反的。為了適應(yīng)上部和下部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)條件，選擇關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)異常。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項綜合性、系統(tǒng)性的工作，我們在設(shè)計過程中，要保證遵循四個基本原則：“就整體而言，定下要抓大、多行協(xié)調(diào)，打通力與軟節(jié)點之間的重要舉措”。在此基礎(chǔ)上做好反饋工作的具體情況的具體分析，并不斷提高設(shè)計水平，這已滿足我們的需要。

目前，建筑施工中基礎(chǔ)設(shè)計的選擇方法，主要是考慮地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間的受力。然而，這種方法有缺點，主要是因為許多情況下，不是根據(jù)實際情況作出決定，但根據(jù)一些假設(shè)，這將不可避免地帶來的錯誤，

對于大多數(shù)的設(shè)計，傳統(tǒng)的設(shè)計是主要的設(shè)計方法，其主要理論是經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)，這種設(shè)計的優(yōu)點是簡單方便，可以滿足大多數(shù)的要求，但對于敏感的結(jié)構(gòu)對地基沉降的不適應(yīng)。

二、建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項綜合性、系統(tǒng)性的工作，必須保證在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中遵循四個基本原則：整體設(shè)置、抓大、多行協(xié)調(diào)，打通力與軟節(jié)點之間的重要舉措。按照結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時反饋和研究，不斷提高設(shè)計人員自身的結(jié)構(gòu)水平。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計在滿足建筑物的安全性的同時，符合實際使用的要求。

1、基礎(chǔ)條件對應(yīng)力狀態(tài)的影響（甚至上部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)）也取決于基礎(chǔ)土壤的可壓縮性（即硬度或剛度）和分布的均勻性。當(dāng)土壤是不可壓縮的（如基地位于未風(fēng)化的基巖），基礎(chǔ)設(shè)施不僅有整體彎曲、屈曲很??；上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力不會導(dǎo)致不均勻沉降。在實踐中，最常見的情況是，有一定的可壓縮性的基礎(chǔ)土壤，分布不均勻，使基本的彎矩分布是完全不同的。摩擦特性經(jīng)常被顯示在基礎(chǔ)和基礎(chǔ)接口。由于土壤的強(qiáng)度是有限的，形成的摩擦是有限的，不會超過土壤的抗剪強(qiáng)度?？紫端畨毫Φ淖兓赡軙淖冊趬嚎s過程中的摩擦力的大小和分布。此外，基本荷載相對柔性的分布和性質(zhì)以及涉及時變效應(yīng)的土蠕變會影響界面條件。因此，界面摩擦的影響，應(yīng)仔細(xì)估計從完全光滑的兩個極端的情況下。

2、上部結(jié)構(gòu)的剛度對基礎(chǔ)受力狀況的影響假設(shè)上部結(jié)構(gòu)為絕對剛性，當(dāng)?shù)鼗冃螘r，各豎向構(gòu)件只能均勻下沉；如忽略豎向構(gòu)件端部的抗轉(zhuǎn)動能力，則豎向構(gòu)件支座可視為基礎(chǔ)梁的不動鉸支座，亦即基礎(chǔ)梁猶如倒置的連續(xù)梁，不產(chǎn)生整體彎曲，卻以基底分布反力為外荷載，產(chǎn)生局部彎曲。反之，假設(shè)上部結(jié)構(gòu)為絕對柔性，對基礎(chǔ)的變形毫無約束作用，于是基礎(chǔ)梁在產(chǎn)生局部彎曲的同時，還經(jīng)受很大的整體彎曲。在地基、基礎(chǔ)和荷載條件不變的情況下，增加上部結(jié)構(gòu)的剛度會減少基礎(chǔ)的相對撓曲和內(nèi)力，但同時導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)自身內(nèi)力增加，即上部結(jié)構(gòu)對減少基礎(chǔ)內(nèi)力的貢獻(xiàn)是以在自身中產(chǎn)生不容忽視的次應(yīng)力為代價的。還應(yīng)注意的是上部結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn)也是有限的。

三、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及對策

1、獨立基礎(chǔ)設(shè)計荷載取值不恰當(dāng)

多層鋼筋混凝土框架建筑最獨立的基礎(chǔ)，當(dāng)主力的基礎(chǔ)層無軟粘土，未達(dá)到8層，不超過25米的民用房屋或多層框架結(jié)構(gòu)的建筑高度，地震不能和地基承載力。也就是說，在8度以內(nèi)的地震區(qū)，大部分的多層鋼筋混凝土框架房屋不能實施的基礎(chǔ)和抗震能力的試驗。然而，這些房屋的基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的整體計算，必須記錄風(fēng)荷載，而不是因為風(fēng)荷載不起作用而不考慮。

2、設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)施的實施

為了保證構(gòu)件的延性，應(yīng)在梁的配置中滿足鋼的要求。耐火極限是兩個小時，與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固的厚度應(yīng)大于40mm。如何進(jìn)行合理的樁身造型，將對地下室的整體設(shè)計產(chǎn)生重要的經(jīng)濟(jì)影響。

例如，一個建設(shè)項目，上部十九層帶地下室，經(jīng)過詳細(xì)調(diào)查，可以選擇25米的預(yù)應(yīng)力管樁，單樁長度為34米，承載力特征值900kn。使用25米的共有290樁，使用34米共200樁。通過對兩種樁設(shè)計的比較分析，一般樁延米數(shù)量，但需要25米的樁全框架結(jié)構(gòu)，筏板厚度為1200mm，而34米樁墻布置下使用，可以減少大量的900mm，這是經(jīng)濟(jì)。因此，應(yīng)該根據(jù)選擇的方案的設(shè)計可以進(jìn)行比較，以確定最終的經(jīng)濟(jì)計劃。

3、豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計

在高層建筑中，最重要的是豎向結(jié)構(gòu)，這直接影響著建筑的整體質(zhì)量。為了保證中心的穩(wěn)定性，建筑的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)屬于小而大的形狀，并逐漸改變。如果垂直結(jié)構(gòu)不是垂直的或是不是一個小的規(guī)則形狀的小，在這個時候，我們需要設(shè)計，以確保整體結(jié)構(gòu)的平衡的建設(shè)，保持穩(wěn)定。建筑物假如屬于豎向內(nèi)收造型，站在抗震角度分析，建筑樓層側(cè)向上的剛度應(yīng)超過上一樓層的70%。

4、設(shè)計抗震等級

高層建筑物更加應(yīng)當(dāng)重視合理設(shè)計抗震等級，設(shè)計抗震時，建筑混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)按照抗震設(shè)防分類、強(qiáng)烈程度、結(jié)構(gòu)類別等采取不同的抗震級別，并且應(yīng)當(dāng)滿足對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求。

四、結(jié)論

房屋建筑是一項復(fù)雜的工程，特別是在人們對于房屋建筑要求越來越高的今天，房屋建筑的設(shè)計更是衡量房屋質(zhì)量的一大因素，基礎(chǔ)設(shè)計作為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中根本的一部分，其重要性卻是一直不變的。

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