土建工程施工的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吳夢雅 安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司

為了緩解建設(shè)和土地資源供需之間的矛盾，建筑現(xiàn)在正逐步向高層建筑和地下工程發(fā)展，無論土建工程的形式是什么，對(duì)基本結(jié)構(gòu)的部分要求都是非常嚴(yán)格的，必須保證在初步設(shè)計(jì)階段嚴(yán)格按照專業(yè)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，良好控制各種計(jì)算參數(shù)，保證結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性，從而能有效抵抗后期各種因素的影響，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。

一、土建工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的必要性

一方面，提高基礎(chǔ)施工效率可以為后續(xù)施工提供重要的參考和指導(dǎo)；另一方面，有利于提高施工效率，實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)的有效控制。幫助土建施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化的最終目標(biāo)。另一方面，保證項(xiàng)目的質(zhì)量是關(guān)鍵。隨著土建工程質(zhì)量安全問題的出現(xiàn)，人們對(duì)工程質(zhì)量提出了更高的要求。這將直接影響后續(xù)建設(shè)項(xiàng)目的正常施工。進(jìn)行土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，確保土建施工的性能等要能滿足國家有關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的要求。能有效防止施工項(xiàng)目的不均勻沉降或開裂，保證施工項(xiàng)目具有較高的質(zhì)量水平和合理施工的前提?？茖W(xué)合理的土木工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是土木工程施工成功的基本前提。在土建結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)中，將根據(jù)具體情況和現(xiàn)實(shí)因素進(jìn)行研究。合理選擇土建工期等施工結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計(jì)施工方法，并優(yōu)化人員、材料和設(shè)備的配置，有效控制建設(shè)項(xiàng)目的非終端消耗。

二、土建結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的常見問題

（一）承重柱截面高度的設(shè)計(jì)

在土木工程施工的基礎(chǔ)上進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗震性能及其承載柱截面高度，在設(shè)計(jì)過程中已接近設(shè)計(jì)，未能充分考慮土木結(jié)構(gòu)的整體承載需求，會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)界面面積過小，不能作為土建結(jié)構(gòu)的整體。在后期的施工和使用中，容易出現(xiàn)開裂等問題，這將影響土木工程施工中土木結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的牢固度。

（二）地下室部分設(shè)計(jì)

在土木工程的施工中，土木結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是工程整體穩(wěn)定和施工安全的關(guān)鍵，而基礎(chǔ)部分的設(shè)計(jì)與地下室的設(shè)計(jì)之間的密切關(guān)系需要引起相關(guān)設(shè)計(jì)師的注意。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與土木工程結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)理念背道而馳的現(xiàn)象很常見，在實(shí)際施工中存在墻體厚度不符合土木工程承重標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。這種不好的設(shè)計(jì)一旦具體化，就會(huì)對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量以及施工人員和用戶的生命安全產(chǎn)生威脅。另外，在邊坡施工的土木工程中，往往忽略了設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)穩(wěn)定性的驗(yàn)算，這可能會(huì)在后期的施工中表現(xiàn)出來，導(dǎo)致邊坡施工的土木工程中普遍存在返工現(xiàn)象，增加了施工成本。

三、土建結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則

（一）經(jīng)濟(jì)性原則

現(xiàn)在逐漸到土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多元化的發(fā)展和功能的角度，為了更好地滿足社會(huì)發(fā)展的要求，和基礎(chǔ)設(shè)施的形式的選擇也更加靈活，但無論什么設(shè)計(jì)方法，都需要確定技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，控制投資總成本，把施工成本控制在預(yù)算之內(nèi)。因此，有必要貫徹經(jīng)濟(jì)原則，兼顧進(jìn)度要求，提高基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的綜合效果。

（二）動(dòng)態(tài)原則

面對(duì)不同功能要求的土木工程，基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要控制的點(diǎn)不同，環(huán)境不同，需要預(yù)防的共性問題也不同。因此，有必要從實(shí)際出發(fā)，兼顧動(dòng)態(tài)原理，靈活把握各點(diǎn)，提高基本設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

四、常用的樁基設(shè)計(jì)方法

（一）預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)

在土木工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用特別廣泛，并已顯示出其應(yīng)有的效果。為了進(jìn)一步提高預(yù)應(yīng)力管樁的實(shí)際效果，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意：預(yù)應(yīng)力管樁的樁心距必須嚴(yán)格控制，以確保樁身完整性及相應(yīng)的單樁承載力；尚應(yīng)注意對(duì)樁身垂直度、抱樁力等施工的質(zhì)量控制避免對(duì)樁身完整性及樁承載力可能造成威脅的各類問題。但關(guān)鍵是要對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的樁徑及樁長進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，盡量減少接樁最大程度保證樁承載力。

（二）鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)

在土木工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工過程中，鉆孔灌注樁也是現(xiàn)階段比較常用的一種技術(shù)手段。因此，在工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意基本規(guī)范和程序的實(shí)施，促進(jìn)鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)在工程項(xiàng)目中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。在實(shí)際的工程項(xiàng)目，有必要掌握樁形成面積和混凝土樁體的大小，以充分保證螺旋樁可以滿足基本需求的土木工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并使其發(fā)揮應(yīng)有作用的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這在一定程度上表明，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)方案的進(jìn)一步細(xì)化，以確保鉆孔灌注樁的布置更加合理，降低風(fēng)險(xiǎn)因素。

五、民用基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)措施

（一）地質(zhì)勘探選擇

考慮基礎(chǔ)和上層建筑之間的相互作用。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，我們的設(shè)計(jì)師不得不使用人工的方法。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的形成來確定對(duì)基礎(chǔ)的影響，但是這樣的虛假方式與實(shí)際情況也有一定的差距，要根據(jù)具體情況來確定。

（二）加強(qiáng)樓梯樣圖的設(shè)計(jì)

作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，在樓梯詳圖設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意結(jié)合建筑圖紙復(fù)核樓梯梁下凈高度是否滿足規(guī)范要求，確保樓梯梁位置在各標(biāo)高處相互吻合。在設(shè)計(jì)中若存在凈高不夠的問題，應(yīng)靈活改變梯板形式；同時(shí)還要注意樓梯板的寬度和平臺(tái)寬度是否符合規(guī)范。樓梯具有較大的側(cè)向剛度，若與框架結(jié)構(gòu)主體相連，對(duì)主體結(jié)構(gòu)有斜撐左右，容易形成短柱，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意對(duì)樓梯平臺(tái)與主體結(jié)構(gòu)采取分離措施，如設(shè)縫；也可采用梯板下端設(shè)置滑動(dòng)支座的措施；若無法與主體結(jié)構(gòu)分離，應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算時(shí)充分考慮樓梯實(shí)際剛度的計(jì)算模型。

（三）懸挑梁的具體設(shè)計(jì)

在懸臂梁的設(shè)計(jì)中，靠近支座的上部受拉區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)較寬的豎向裂縫。其鋼筋結(jié)構(gòu)如下圖所示。一般來說，裂縫在梁支沿斜向延伸時(shí)，接縫上的裂縫越多越寬。梁的截面過小對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能也是非常不利的。懸臂結(jié)構(gòu)對(duì)豎向地震最敏感。當(dāng)梁高較小時(shí)，截面相對(duì)受壓區(qū)高度較大，梁的延性降低。在豎向地震作用下，易發(fā)生脆性破壞，失去承載能力。

一般來說，由于懸臂梁整體長度受負(fù)彎矩影響，且臨界斜裂縫的傾角明顯較小，第一排縱筋在0.75L 處最容易截尾，因此不允許截尾。如果梁的上部有兩排縱筋，則第二排可在0.75L 處截?cái)?。如果?yán)格按照?qǐng)D集要求施工，則相對(duì)容易控制。

六、結(jié)論

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)要點(diǎn)和控制要求，根據(jù)實(shí)際情況，選擇最適合的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，完成設(shè)計(jì)和控制的過程，要貫徹專業(yè)原則，做好分控，減少各種問題的發(fā)生，從根本上提高工程建設(shè)的效果。