土建工程中的前期基礎結構設計

史浩峰

（上海景麒房地產開發(fā)有限公司 上海 200040）

引言

科學的結構的設計是土建工程安全、經濟的保障，而在設計過程中前期基礎結構設計的比重不斷加大，是確保合理設計過程的前提。我國現(xiàn)階段的土建工程中，尤其是前期階段還存在有很多不良因素，直接影響著土建結構過程控制，導致對建筑工程產生不利因素。

1 土建基礎結構設計的重要性

任何土建工程在施工前期都必須進行全方面的結構設計，而其中前期基礎結構設計是重中之重，主導了整個過程控制，影響到工程最終質量及經濟性。所以前期設計時設計人員一定要考慮周全，把握好前期基礎設計的每一處環(huán)節(jié)。

2 土建工程前期基礎結構設計注意的地方

2.1 建筑方案的選擇

建筑方案的制定決定著整個工程建設的方向。在建筑設計的初期，就應該根據(jù)抗震的概念設計的要求，制定好建筑形體并使其具備一定的規(guī)則性。如果出現(xiàn)不規(guī)則，應按規(guī)范有關規(guī)定采取必要的加強措施；如果不可避免出現(xiàn)特別不規(guī)則的建筑時，則應進行專門論證和研究，采取針對性的加強措施；建筑布置時不應出現(xiàn)嚴重不規(guī)則的情況。建筑設計時應加強重視平立面、豎向規(guī)則性對經濟合理及抗震性能的影響，應做到優(yōu)先考慮規(guī)則體型，使抗側力構件做到平面規(guī)則對稱，豎向構件的截面和材料強度自下而上宜控制逐漸減小，這樣側向剛度才能沿豎向保證均勻變化、避免出現(xiàn)側向剛度、承載力等發(fā)生突變的情況。

2.2 結構體系的選型與布置

結構體系的選型除了受到人們通常理解的經濟條件的許可，施工條件以及材料選擇的影響外，更是受到設計參數(shù)的制約，如抗震設防烈度、建筑抗震設防類別、建筑物所處場地條件、地基參數(shù)等。結構選型已成為一個綜合的技術性問題，在前期基礎結構設計工作中充當重要的設計前提。結構體系應具備合理有效的地震作用力傳遞途徑；所選的結構體系應該具有良好的抗震承載力、一定的變形協(xié)調能力；結構體系布置時應能有效避免因結構薄弱部位的破壞而導致整個結構體系喪失穩(wěn)定。

2.3 對于地基基礎設計

地基基礎設計是土建結構設計關鍵的一環(huán)，需要設計人員對于當?shù)氐耐临|進行深入的了解，對地質勘探的結果進行透徹的分析。同時地質勘探必須根據(jù)精密的儀器及規(guī)范的操作，通過科學測量與分析得出準確結論，最大程度為工程設計提供科學的依據(jù)。一份詳細的地質勘查報告，是結構設計順利進行的前提。根據(jù)地質勘查報告并經計算對比后，合理選擇出一個最符合當?shù)氐刭|條件的基礎方案。

3 基礎結構設計中的細節(jié)及優(yōu)化原則

3.1 結構基礎設計方面

隨著社會的發(fā)展，建筑的密度、高度逐漸的增加，基礎設計的難度也相應加大?；A設計在結構工程中起著舉足輕重的作用，一般來說它的建造成本很高，在設計時優(yōu)化基礎的布置顯得格外重要。而且基礎布置時受控與現(xiàn)場實際可操作面，基礎設計時應考慮實際工程場地的影響?；A布置要考慮到當同一單元結構位于性質不同的地基上時，應盡量避免；同一單元結構不能出現(xiàn)差異較大的基礎形式，比如部分打樁、部分天然地基；當不可避免出現(xiàn)基礎的埋深相差較為顯著或采用不同類型的基礎時，應根據(jù)計算，分析地震時不同部位基礎沉降的差異，在地基基礎或在上部結構采取加強及控制措施；而當?shù)鼗霈F(xiàn)軟弱土層、液化土或較為復雜的不均勻土層時，應根據(jù)規(guī)范采取措施，控制地震時不均勻沉降的影響。這些都是結構設計時要充分考慮的因素。

3.2 結構豎向構件的設計

結構豎向構件作為抗側力構件在結構設計中占據(jù)著主導的地位，其布置將極大影響到建筑的抗震性能及工程造價。

豎向構件的結構布置優(yōu)化首先應強化建筑外圍角部位置，通過計算分析，加強這些部位對結構的整體參數(shù)指標將會有顯著的好轉，可以明顯控制水平地震作用下的扭轉效應及水平力作用下的水平位移這兩項關鍵指標；其次，控制建筑外邊沿的豎向構件布置對結構參數(shù)結果也起很大影響；結構概念設計中，建筑平面中間區(qū)域的豎向構件對計算參數(shù)結果的控制貢獻不大，只需要滿足必要的支點布置及軸壓比等規(guī)范控制值即可。中間區(qū)域豎向構件布置越多，不僅不利于工程成本的控制，更會對整體結構的參數(shù)控制起到畫蛇添足的不利作用，因為這些構件只是起到承擔豎向荷載的支點功能，布置過多后會造成在地震作用下扭轉變大，故而又需要再反復強化角部、邊沿來抵抗增加的扭轉。

結構豎向構件的結構布置還應考慮均勻及對稱性，應做到盡量使結構豎向構件均勻及對稱分布，不可形成局部過多或過少的結構布置。均勻對稱的原則主要也是針對地震作用下的結構扭轉，豎向構件布置越均勻，在地震作用下產生的扭轉將會越小，地震力對造價的影響也越小。

3.3 結構平面布置的設計

由于受建筑平面的主導，往往會出現(xiàn)結構平面不規(guī)則，此時，結構設計應運用空間結構的計算模型，并應采取合理的措施。

當建筑布置時，出現(xiàn)凹凸不規(guī)則的平面，或樓板局部變的不連續(xù)時，結構分析應采取與結構樓板平面內實質剛度變化一致的結構模型；而當處于高烈度地區(qū)或結構出現(xiàn)平面較大不規(guī)則時，則要考慮樓板產生局部變形所帶來的不利影響；當建筑平面上不對稱且又存在凹凸不規(guī)則或出現(xiàn)平面布置局部不連續(xù)的復雜情況時，結構設計可針對性的根據(jù)所對應的情況，分塊計算，從而對扭轉效應較大的區(qū)域計入一定的內力增大系數(shù)。

4 結語

從以上不難看出，設計人員在進行設計之初，一定要全面分析現(xiàn)場勘察資料，綜合考慮場地條件等各項因素，協(xié)調建筑布局，確立正確的結構體系。當出現(xiàn)不規(guī)則情況時嚴格按照規(guī)范采取規(guī)避或加強。前期基礎結構設計一定要做到思路清晰、概念明確，通過合理的分析與優(yōu)化，確定經濟合理的結構選型與構件布置，為后期施工圖階段指明方向。