智能建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

李凱

（上海比優(yōu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有限公司 上海市 200433）

引言

近年來(lái)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，我國(guó)建筑業(yè)也得到了較大的發(fā)展空間，同時(shí)，人們對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高，因此，要不斷提高智能建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，尤其是地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)建筑材料的性質(zhì)和地基土的變化情況進(jìn)行詳細(xì)分析，合理選擇智能建筑基礎(chǔ)形式和建筑材料，杜絕安全隱患，從而保障建筑工程結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定。為此，本文從地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要作用和設(shè)計(jì)要點(diǎn)入手，并進(jìn)一步分析地基基礎(chǔ)類(lèi)型影響因素及注意事項(xiàng)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)計(jì)人員提供參考。

1 智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中地基設(shè)計(jì)的重要作用

智能建筑地基結(jié)構(gòu)承擔(dān)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)全部荷載，保證建筑工程的安全、穩(wěn)定，此外，還能延長(zhǎng)建筑工程的使用年限，使智能建筑充分發(fā)揮自身的經(jīng)濟(jì)使用性。合理的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)智能建筑整體質(zhì)量的提升具有重要意義，因此，要把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，科學(xué)合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 智能建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 樁基深度設(shè)計(jì)

在樁基礎(chǔ)深度設(shè)計(jì)過(guò)程中，其持力層要選擇堅(jiān)硬的巖石，當(dāng)樁端部插入到持力層中，要以樁基直徑為標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制其深度。如果持力層是風(fēng)化軟質(zhì)巖或砂土，其插入深度要大于1.5倍樁直徑；如果持力層是強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖和碎石土，其插入深度要大于1倍樁直徑，同時(shí)要插入深度要大于0.5m；如果持力層是未風(fēng)化的硬質(zhì)巖或灰?guī)r時(shí)，可以根據(jù)工程的實(shí)際情況，縮小插入深度，但也要控制在0.2m以上；如果持力層是粘性土，其插入深度要大于2倍樁直徑[1]。

2.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

智能建筑工程地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果為不滿(mǎn)足承載力要求和變形要求的天然地基或人工加固地基，要采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)平面布置規(guī)則如下：①同一結(jié)構(gòu)個(gè)體不能同時(shí)采用樁頂荷載全部或主要由樁側(cè)阻力承受的樁和樁頂荷載全部或主要由樁端阻力承受，樁側(cè)阻力相對(duì)樁端阻力而言較小，或可忽略不計(jì)的樁；②直徑較大的樁應(yīng)采用一個(gè)柱子一個(gè)樁的形式布置，筒體采用群樁時(shí)，在符合樁與樁之間最小距離前提下，盡量在筒體以?xún)?nèi)或不超出簡(jiǎn)體外緣一倍板厚范圍之內(nèi)布置；③伸縮縫或防震縫處布置可以采用將兩個(gè)柱子設(shè)在一個(gè)承臺(tái)上的布樁形式；④在剪力墻下布置樁，要綜合考慮剪力墻兩側(cè)應(yīng)力的影響，在剪力墻中性軸周?chē)梢园凑帐芰η闆r均勻布置；⑤在縱橫墻交叉位置布置樁時(shí)，橫墻較多的多層建筑在橫墻兩側(cè)的縱墻上布樁，門(mén)洞口下面不宜布樁；⑥在布置過(guò)程中，各個(gè)樁基礎(chǔ)頂部受力要均勻，上部結(jié)構(gòu)荷載重心要和樁重心相重合。

2.3 后澆帶設(shè)計(jì)

隨著時(shí)間的推移，地基會(huì)發(fā)生不均勻沉降，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要合理設(shè)計(jì)后澆帶的寬度，通常控制在800～100mm之間，另外，后澆帶要盡量設(shè)置在各層相同位置處。在后澆帶設(shè)計(jì)中，混凝土等級(jí)要比原建筑結(jié)構(gòu)高一等級(jí)，當(dāng)基礎(chǔ)施工完成后，應(yīng)將后澆帶梁板支撐好，待后澆帶澆筑完成后，且混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到拆模要求后，方可拆除。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，后澆帶的設(shè)置能夠有效解決混凝土施工期間出現(xiàn)因收縮造成的裂縫問(wèn)題，在混凝土澆筑過(guò)程中，受溫度因素的影響，結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中效果較低，混凝土出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成裂縫。為了避免裂縫產(chǎn)生，在后澆帶部位要斷開(kāi)澆筑混凝土。但是，在某些特殊情況下是不允許設(shè)置后澆帶的，這時(shí)需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，明確后澆帶斷面形式，如果地下水位較高，可在基礎(chǔ)后澆帶的下方設(shè)置一層防水板。

3 智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中地基基礎(chǔ)類(lèi)型的影響因素及注意事項(xiàng)

3.1 智能建筑地基基礎(chǔ)類(lèi)型的影響因素

3.1.1 建筑材料性質(zhì)的影響

由于建筑材料受熱膨脹系數(shù)的影響較大，在智能建筑地基設(shè)計(jì)中，要將溫度考慮在內(nèi)。建筑中最常用的建筑材料是混凝土，同時(shí)其受環(huán)境的影響較大，混凝土這一建筑材料單位溫度變化長(zhǎng)度較大，隨溫度和氣候的變化較為突出，溫度較低的情況下，混凝土內(nèi)部應(yīng)力變化較大，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫；當(dāng)遇到暴雨天氣時(shí)，由于混凝土孔隙較多，吸水后容易出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)中，要綜合考慮混凝土性能和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中仔細(xì)計(jì)算環(huán)境、溫度與氣候變化對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)采取科學(xué)、合理的應(yīng)對(duì)措施，防止混凝土裂縫和膨脹問(wèn)題出現(xiàn)，例如根據(jù)工程情況，合理設(shè)置伸縮縫，切割大面積澆筑的混凝土，降低混凝土分布的連續(xù)性。

3.1.2 地基土變化的影響

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要綜合考慮風(fēng)力對(duì)建筑物造成變形的影響，例如在四級(jí)風(fēng)力作用下，部分高層建筑在100m及以上位置會(huì)感受到非常小的震動(dòng)，因此，設(shè)計(jì)人員要綜合考慮鋼筋彈性系數(shù)，在保證建筑物形狀的前提下，提高高層建筑物的穩(wěn)定性。而地基承擔(dān)著智能建筑物全部的荷載，作為建筑物受力的最底層，其受力情況還會(huì)受到地基土的影響，例如地基土剛性、軟硬程度和分布情況。如果在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，地基為未完全風(fēng)化的基巖，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較好，建筑的上部結(jié)構(gòu)也不會(huì)產(chǎn)生次應(yīng)力。

但是，大部分建筑地基土都具有一定的可塑性，且很難通過(guò)人工方式對(duì)其進(jìn)行加固處理，必然影響基礎(chǔ)彎曲所需要力的分布情況。雖然土壤的摩擦力會(huì)受到限制而保持在抗剪強(qiáng)度內(nèi)，但是在土壤摩擦力系數(shù)會(huì)受到多種因素的影響，例如土壤內(nèi)部水的密度。

3.2 智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.2.1 建筑物地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類(lèi)型設(shè)計(jì)

當(dāng)建筑物為砌體結(jié)構(gòu)時(shí)，要優(yōu)先采用剛性條形基礎(chǔ)，例如混凝土條形基礎(chǔ)、灰土條形基礎(chǔ)、毛石混凝土條形基礎(chǔ)等，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于2.5m時(shí)，可以采用柔性基礎(chǔ)；框架結(jié)構(gòu)建筑，在上部荷載較大、沒(méi)有地下儲(chǔ)物空間、地基穩(wěn)定性較差的情況下，需要采用十字交叉梁條形基礎(chǔ)，以減少不均勻沉降現(xiàn)象發(fā)生，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性；而框架結(jié)構(gòu)，沒(méi)有地下儲(chǔ)物空間、地基穩(wěn)定性較好、上部荷載較小的情況下，可以選用獨(dú)立柱基礎(chǔ)，在抗震設(shè)防區(qū)可以按照相關(guān)規(guī)范要求設(shè)置與承臺(tái)或獨(dú)立柱子相連接的梁；框架鋼筋混凝土墻板承重結(jié)構(gòu)，在無(wú)地下儲(chǔ)物空間、地基穩(wěn)定性較好，同時(shí)荷載較為均勻時(shí)，可以采用框架柱、獨(dú)立柱基礎(chǔ)形式，在抗震設(shè)防區(qū)，要特殊對(duì)待；地基情況較好的鋼筋混凝土墻板承重結(jié)構(gòu)，可以采用交叉的條形基礎(chǔ)，如果地基基礎(chǔ)強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，可以采用筏板基礎(chǔ)[2]。

3.2.2 箱筏基礎(chǔ)底板挑板設(shè)計(jì)

由于整個(gè)基礎(chǔ)面積中突出位置面積所占的比重較小，因此，在建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，將箱筏基礎(chǔ)底板和挑板設(shè)計(jì)成直角或斜角，同時(shí)，避免增加底板通常鋼筋的長(zhǎng)度，大大節(jié)約了建筑成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。此外，在箱筏基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì)時(shí)增加挑板，還可以降低基礎(chǔ)底部的附加應(yīng)力，降低沉降量，矯正沉降差和整體傾斜度。當(dāng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)位于天然地基和人工地基交界處時(shí)，增設(shè)的挑板就可以將人工地基上部分承載力轉(zhuǎn)移到天然地基上，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性，降低建筑工程成本，同時(shí)還能夠減少安全隱患，例如，地下水位較高時(shí)，避免地下水影響地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)建筑物安全和穩(wěn)定具有重要意義，同時(shí)也是影響建筑物整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此，在地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)樁基埋深和后澆帶設(shè)計(jì)，同時(shí)，綜合考慮地基土變化情況、地基基礎(chǔ)的材料和類(lèi)型，從而保證智能建筑物整體質(zhì)量。

[1]安禹霏.分析建筑工程中的地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2017（15）：78～79.

[2]范登輝.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究[J].工程技術(shù)研究，2017（09）：224～225.