淺探建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

何進(jìn)

摘? ? 要：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組成部分，影響著建筑施工質(zhì)量與安全，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮多種因素與各個(gè)細(xì)節(jié)，提前做好調(diào)研工作與準(zhǔn)備工作，保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性。本文主要介紹基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的類(lèi)型及要點(diǎn)，對(duì)重要性與影響因素進(jìn)行分析，以提高設(shè)計(jì)人員的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)水平。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);基礎(chǔ)設(shè)計(jì);建設(shè)質(zhì)量

1? 引言

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)建筑物的安全質(zhì)量具有決定影響，在一定程度上還影響著整體建筑行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。為提高建筑施工質(zhì)量，保證建筑使用安全，設(shè)計(jì)人員必須保證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)類(lèi)型的正確性與合理性，努力提高施工安全系數(shù)，以此增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固能力、抗震能力、抗變形能力，從而確保建筑工程質(zhì)量得到提升。

2? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要性

2.1? 保證建筑施工安全

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與建筑施工安全息息相關(guān)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮地形地質(zhì)、水文氣候、社會(huì)環(huán)境等多種因素，根據(jù)地勘資料確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)類(lèi)型，以此保證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。例如，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)大大降低建筑物的承載能力與抗震能力，在發(fā)生地震等災(zāi)害時(shí)，會(huì)給使用者帶來(lái)嚴(yán)重的二次傷害，即便沒(méi)有遇到地震，一段時(shí)間之后也會(huì)出現(xiàn)墻體開(kāi)裂或不均勻沉降的問(wèn)題。

2.2? 縮短建筑施工周期

科學(xué)合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在極大程度上可以縮短建筑施工周期。主要原因是施工人員按照設(shè)計(jì)圖紙開(kāi)展實(shí)際工作時(shí)沒(méi)有遇到影響施工進(jìn)度的問(wèn)題，例如，圖紙數(shù)據(jù)與實(shí)際情況不符、設(shè)計(jì)方案復(fù)雜且難以理解等。由于不需要返工，施工效率自然得到有效提高。

2.3? 控制工程施工造價(jià)

由于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具有合理性與科學(xué)性，所以人力、物力、財(cái)力可以得到充分利用，工程造價(jià)自然會(huì)降低，有利于促使建筑施工實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的有機(jī)統(tǒng)一。據(jù)調(diào)查研究顯示，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)占據(jù)整體建筑結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目造價(jià)的20%，如果建筑項(xiàng)目屬于大型工程，那么基礎(chǔ)設(shè)計(jì)占據(jù)的比例還會(huì)提高，因而設(shè)計(jì)人員必須對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)加強(qiáng)重視。

3? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)類(lèi)型及要點(diǎn)

3.1? 獨(dú)立型

獨(dú)立型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為常見(jiàn)，主要優(yōu)勢(shì)是造價(jià)較低、適應(yīng)性較強(qiáng)且抗震能力較好，目前常見(jiàn)獨(dú)立型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式大致包括坡形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、梯形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、杯型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等。獨(dú)立型基礎(chǔ)以地基土為持力層，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行該項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注地基土相關(guān)問(wèn)題，例如，地基的夯實(shí)密度、地基土的壓縮性、局部受壓能力等，避免建筑物因地基壓縮出現(xiàn)不均勻性下降。

具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)壓實(shí)密度進(jìn)行測(cè)算。如果測(cè)算出來(lái)的壓實(shí)密度較大，則說(shuō)明地基土的承載能力較強(qiáng)，可以將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)定義為剛性建筑基礎(chǔ)，如果計(jì)算結(jié)果較小，則證明地基土的承載能力較弱，應(yīng)將其定義為柔性基礎(chǔ)，并同時(shí)設(shè)計(jì)出應(yīng)對(duì)地基處理方案。

3.2? 樁型

樁型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)因其性質(zhì)影響，相較于獨(dú)立型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的承載能力，更適應(yīng)土質(zhì)較硬的區(qū)域。當(dāng)建筑施工區(qū)域處于土層較為堅(jiān)硬的地域時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際施工情況對(duì)樁型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)改變，例如，對(duì)于框架式建筑結(jié)構(gòu)，可以在保證樁型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不變的前提下，適當(dāng)添加布樁，以此實(shí)現(xiàn)調(diào)整建筑基礎(chǔ)支撐力的目的。

由于樁型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的承載力強(qiáng)，所以它既可以應(yīng)用于建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，又能被用來(lái)進(jìn)行建筑基礎(chǔ)加固。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行該種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)施工規(guī)范開(kāi)展工作，為了進(jìn)一步增強(qiáng)樁基承載力，設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)延長(zhǎng)基礎(chǔ)中樁身長(zhǎng)度。

3.3? 筏型

筏型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)即樁筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)包括樁基和筏板基礎(chǔ)兩部分，其中筏板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但此處的樁基不同于常規(guī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其指的是人工地基。在一些沿海城市的建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因基巖層所處的地層較深，無(wú)法達(dá)到傳統(tǒng)嵌巖樁的施工要求，因此多半會(huì)選用樁基礎(chǔ)。然而摩擦樁又存在承載力不足的缺陷，在部分特殊施工情境中，樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)難以充分承擔(dān)高層建筑、超高層建筑的上部荷載，此時(shí)就需要引入較新的筏型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。筏型基礎(chǔ)非常適用于建筑上部結(jié)構(gòu)荷載較大、地基承載能力無(wú)法適應(yīng)上部荷載承載力要求、易發(fā)生基礎(chǔ)沉降的工程，另外存在地下室的建筑中，也經(jīng)常使用筏板基礎(chǔ)。筏型基礎(chǔ)中的樁基與筏板相配合，施工過(guò)程通過(guò)地基自然沉降、固結(jié)、收縮等處理，可在樁基與土層之間形成穩(wěn)定的協(xié)調(diào)配合關(guān)系，使構(gòu)件穩(wěn)定在受力平衡狀態(tài)，由筏板下部土層及摩擦樁同時(shí)承擔(dān)來(lái)自建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載。

筏型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，需注意應(yīng)力主要由最大層面承擔(dān)，因此必須將摩擦樁均勻設(shè)置在筏板周?chē)_保樁分布密度合理，采用梅花樁的布置方式。為確保筏型基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、承載能力最大限度發(fā)揮，可結(jié)合摩擦樁特點(diǎn)，適當(dāng)提高樁身直徑，并根據(jù)建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)抗彎、抗剪性的需求，合理設(shè)計(jì)筏板厚度。

4? 影響建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素

4.1 上部結(jié)構(gòu)剛度影響基礎(chǔ)受力

在建筑上部結(jié)構(gòu)剛性過(guò)強(qiáng)條件下，若是地基發(fā)生變形，建筑的各豎向構(gòu)件都會(huì)發(fā)生沉降問(wèn)題。假設(shè)在設(shè)計(jì)建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，先將基礎(chǔ)豎向構(gòu)件端部的抗轉(zhuǎn)動(dòng)能力忽視，基礎(chǔ)梁的不動(dòng)鉸支座由這些豎向構(gòu)件支撐，便能夠?qū)崿F(xiàn)倒置基礎(chǔ)連系梁，但是基礎(chǔ)底部會(huì)因?yàn)榉戳ψ饔贸袚?dān)較大外荷載力產(chǎn)生局部彎曲。在建筑上部結(jié)構(gòu)柔性過(guò)強(qiáng)條件下，地基變形對(duì)建筑基礎(chǔ)不會(huì)產(chǎn)生制約作用，但基礎(chǔ)梁在發(fā)生局部彎曲問(wèn)題時(shí)，建筑基礎(chǔ)整體需要承擔(dān)較大的壓力。在實(shí)際建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)受力的分布、大小、形式存在一定差異，建筑上部結(jié)構(gòu)剛度大多屬于二者之間，若是想要保證建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須重點(diǎn)考慮上述因素，避免上部結(jié)構(gòu)剛度在內(nèi)力的影響下不斷提高或降低。

4.2? 基礎(chǔ)剛度影響基底反力分布

建筑的基礎(chǔ)剛度對(duì)基底反力分布具有直接影響，若是建筑基礎(chǔ)剛度為絕對(duì)柔性，在忽視上部結(jié)構(gòu)剛度的條件下，基礎(chǔ)荷載力無(wú)法傳遞擴(kuò)散，只能將力反作用到地基上，盡管反力分布于荷載大小相同，但是由于方向相反，所以同樣會(huì)影響建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。主要表現(xiàn)情況大致可分為：第一，荷載力相對(duì)均勻，建筑基礎(chǔ)在力的作用下會(huì)呈現(xiàn)出盆形沉降，若想保證沉降的均勻性，必須增強(qiáng)建筑基礎(chǔ)兩端的荷載;第二，基底反力的分布不僅與基礎(chǔ)剛度關(guān)系較為密切，還與土的類(lèi)型、土變形特性、荷載大小與分布、土的固結(jié)與蠕變特性、基礎(chǔ)埋深和形態(tài)等諸多因素存在一定關(guān)系，需要設(shè)計(jì)人員著重考慮。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性、安全性具有直接影響，決定著建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量與安全，設(shè)計(jì)人員必須要重視基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，明確伸縮縫布設(shè)位置與寬度，以此提高建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。

參考文獻(xiàn)：

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