關于土木工程建設中建筑結(jié)構(gòu)基礎設計分析

韓兆坤 王德波

1. 北京東方華脈工程設計有限公司青島分公司 山東 青島 266555；

2. 青島靈山灣開發(fā)建設有限公司 山東 青島 266499

引言

地基基礎設計是整個建筑結(jié)構(gòu)設計的重要組成部分之一，同時也是建筑結(jié)構(gòu)設計的基礎，若不能有效做好這一基礎設計，不僅難以保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性，同時也難以保障整體的工程質(zhì)量，一旦受到較大外力作用的影響，便易導致建筑結(jié)構(gòu)或整個工程出現(xiàn)不均勻沉降、變形、坍塌等問題，因此，就需設計人員全面做好建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計。

然而，縱觀我國當前的建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計現(xiàn)狀，并不樂觀，存在較多的問題，本文主要探討了建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計現(xiàn)存問題與解決對策。

地基基礎設計是整個建筑結(jié)構(gòu)設計的重要組成部分之一，同時也是建筑結(jié)構(gòu)設計的基礎，若不能有效做好這一基礎設計，不僅難以保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性，同時也難以保障整體的工程質(zhì)量，一旦受到較大外力作用的影響，便易導致建筑結(jié)構(gòu)或整個工程出現(xiàn)不均勻沉降、變形、坍塌等問題，因此，就需設計人員全面做好建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計。

然而，縱觀我國當前的建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計現(xiàn)狀，并不樂觀，存在較多的問題，本文主要探討了建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計現(xiàn)存問題與解決對策。

1 建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計的重要性

地基基礎指的是以地基為基礎的建筑結(jié)構(gòu)的墻或柱埋在地下的擴大部分，其主要功能是將上部荷載均勻地傳遞給地基，從而確保地基上的建筑結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，從這個概念可以看出，地基基礎不僅是一個建筑工程的根本立足點，同時也是建筑結(jié)構(gòu)的基礎結(jié)構(gòu)，若建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計不合理或不規(guī)范，不僅難以保障建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量和建筑物的適用性、耐久性，同時還會導致整個建筑物在外力作用下發(fā)生不均勻沉降、大幅度沉降、傾斜、開裂，甚至是倒塌等現(xiàn)象，從而會對相關人員的人身安全構(gòu)成嚴重威脅，因此，就需要設計人員嚴格做好建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計[1]。

2 土木工程建筑設計中結(jié)構(gòu)基礎設計的相關要點

2.1 墻下條形基礎的設計要點

土木工程建筑的基礎設計形式是多種多樣的。墻下條形基礎是一類較為常見的基礎設計形式。在選擇材料時，多以磚石、混凝土以及毛石等剛度條件良好的基礎材料為主。這些材料不僅具有良好的剛度條件，而且在抗壓能力、抗拉能力與抗剪能力等方面也體現(xiàn)出諸多優(yōu)勢。設計人員必須從剛度角度出發(fā)，對墻下條形基礎內(nèi)部產(chǎn)生的抗拉能力與抗剪能力展開控制，將基礎所承受的拉應力和剪應力控制在耐受限度內(nèi)。

此外，基礎埋深應根據(jù)建筑物的高度、體型、結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)情況和抗震設防烈度等因素綜合考慮。如果地基基礎分布不均勻，可以采取增設肋梁的方式，增強基礎抗彎矩能力，以此有效抑制地基基礎的不規(guī)則沉降。

2.2 地基基礎設計的規(guī)范性不足

建筑結(jié)構(gòu)地基基礎掩埋于地下，受地下空間結(jié)構(gòu)隱蔽和地下地質(zhì)、水文環(huán)境等因素的影響，往往會導致地基基礎構(gòu)建起來存在較大的復雜性和不確定性，這種特性也使得地基基礎設計較為困難和復雜，若設計人員缺乏扎實的專業(yè)技能，極易導致地基基礎設計的規(guī)范性不足，出現(xiàn)一系列的問題。

如設計人員對地基基礎復雜程度考慮不足，未能對建筑上部結(jié)構(gòu)荷載進行科學、準確的計算，并根據(jù)計算結(jié)果做好基礎設計，易導致地基基礎發(fā)生變形。再比如進行軟弱地基或有軟弱下臥層地基基礎設計時，設計人員未對地基基礎的承載力進行驗算及對基礎沉降、不均勻沉降進行核算，也會導致地基基礎設計規(guī)范性不足，另外，還有不少設計人員在復合地基設計過程中，不重視褥墊層的作用或未將褥墊層設置在相應的部位，易導致設計出的地基承載力難以達到相關設計標準。

2.3 地基基礎設計圖紙繪制專業(yè)性較低

圖紙繪制是建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計業(yè)務中關鍵環(huán)節(jié)，圖紙繪制質(zhì)量的好壞不僅會對地基基礎設計質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，同時還會影響工程施工的順利和正常運行。設計圖紙是設計人員對地基基礎構(gòu)造設計思路的直觀體現(xiàn)，若設計人員能夠繪制出細致且準確的設計圖紙，通過圖紙將建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計的具體內(nèi)容和細節(jié)充分表現(xiàn)出來，能促進施工人員更好地領會其設計意圖，并根據(jù)其設計思路和要求開展后續(xù)施工[2]。

在實際的設計過程中，不少設計人員的繪圖能力較差，未能采取合理的尺寸進行地基基礎設計圖紙繪制，或無法根據(jù)地基基礎構(gòu)造設計思路繪制圖紙，不僅會導致設計圖紙質(zhì)量不達標，還會影響工程施工質(zhì)量。

2.4 鋼筋混凝土筏片基礎的設計要點

如果地基土質(zhì)分布不均勻，地基基礎承載負荷能力較差，且土木工程建筑上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的重力荷載較大，可以選擇十字交叉基礎形式。由于部分地基基礎的底面積存在相互重疊的可能性，無法提供充足的底面積空間。對此，可采用鋼筋混凝土筏片基礎結(jié)構(gòu)形式。通常來說，鋼筋混凝土筏片基礎結(jié)構(gòu)形式往往更加適用于土木工程建筑的地下室結(jié)構(gòu)設計中。

鋼筋混凝土筏片基礎也分為多種類型，而且不同基礎形式的適用條件不同。若地基基礎所受到的荷載力較小，可以選擇平板式筏片基礎；若地基基礎所受到的荷載力較大，可以選擇梁板式筏片基礎。此外，鋼筋混凝土筏片基礎具有良好的剛度條件，可以有效抑制墻體或柱體的不規(guī)則沉降，尤其是對于軟土地基，具有良好的效果。

2.5 樁基礎的設計要點

樁基礎具有承載負荷能力強，沉降量小等優(yōu)勢特點。大多數(shù)土木工程建筑都會選擇淺基礎形式。

3 合理設計土木工程建筑基礎結(jié)構(gòu)的方法

3.1 合理布置建筑總平面圖

在建筑總平面圖設計時，設計人員還需考慮建筑物周邊的具體情況。在土木工程建筑地基基礎設計中，必須嚴格參照建筑抗震設計標準規(guī)范進行設計。在科技時代背景下，設計人員要結(jié)合工程地質(zhì)、工程分類、基礎等級合理運用設計軟件創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)模型，綜合分析基礎結(jié)構(gòu)的承載負荷能力，保障整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性[3]。

3.2 選擇合理的基礎結(jié)構(gòu)形式

有設計人員在梁板式筏基中，采用滿堂布樁，看似是保守設計，但實際中地基梁與筏板的剛度差距較大，基礎梁剛度很大，而板相對剛度較小，很難滿足梁板同時作用，嚴重時就有可能造成梁下樁先破壞，進而致使板下樁也遭到破壞，嚴重危害結(jié)構(gòu)的安全性。

3.3 合理設計上部結(jié)構(gòu)設計

基礎結(jié)構(gòu)的主要作用是承擔上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的重力荷載。由此，上部結(jié)構(gòu)的設計形態(tài)決定了基礎結(jié)構(gòu)的設計形態(tài)。為維持基礎結(jié)構(gòu)設計的穩(wěn)固性，就需要對上部結(jié)構(gòu)展開合理設計。

3.4 重視地基基礎設計前的地質(zhì)勘查和基礎選型

進行地基基礎設計前，設計人員需采用專業(yè)化的取樣和分析手段對施工區(qū)域內(nèi)的各項水文地質(zhì)情況進行勘查，以全面和準確掌握施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤性質(zhì)、地下水分支數(shù)目、水量等重要信息，并明確這些因素會給建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計、施工和使用帶來怎樣的影響，然后，根據(jù)這些影響優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計，并有效規(guī)避各類安全隱患問題，才能有效提高地基基礎設計的科學性和可靠性。

3.5 提升設計人員的圖紙繪制能力和優(yōu)化圖紙繪制

為提高建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計圖紙繪制的專業(yè)性，給后續(xù)施工提供可靠的參考依據(jù)，相關人員還需組織設計人員參加圖紙繪制技能培訓，以不斷提升其圖紙繪制能力。

待設計人員圖紙繪制能力提升后，還需要求其在圖紙繪制過程中，遵循“細致、嚴謹、準確、美觀”的原則開展繪圖工作。

同時，還需要求設計人員將其構(gòu)造的建筑結(jié)構(gòu)及地基基礎結(jié)構(gòu)圖完整地體現(xiàn)在圖紙中，并在圖紙中做好相關數(shù)據(jù)的標注和文字性說明，以促進施工人員能夠通過圖紙快速、準確了解設計人員的設計思路，并根據(jù)其思路開展后續(xù)施工。設計人員完成建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計圖紙繪制后，還需對圖紙進行全面檢查，盡可能避免發(fā)生比例不當、數(shù)據(jù)錯誤、尺寸數(shù)據(jù)不清晰等低級問題，若檢查無誤，可交由單位管理人員進行計算校核、逐層審核，通過層層審核，不僅能確保設計圖紙的規(guī)范性，同時還能促進其符合工程實際需求[4]。

3.6 不斷提高設計人員的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)

引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計規(guī)范性不足的根本原因在于設計人員的專業(yè)能力不足，使其無法對地基基礎設計要點進行準確把握，同時也不能采取有效的設計方法做好各環(huán)節(jié)的設計。因此，為全面提升建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計質(zhì)量，規(guī)避各種不良問題，就需相關單位定期組織設計人員參加建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計教育培訓活動，以促進設計人員的專業(yè)技能和能力與建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計工作相適應，同時還需建立相應的考核機制和獎勵機制，對設計人員的專業(yè)技能進行檢驗，專業(yè)技能合格后，才可進行基礎設計，否則需繼續(xù)進行培訓。

另外，還需加強設計人員的職業(yè)素養(yǎng)教育，要求其在地基基礎設計過程中具有高度的責任意識，能夠認真、細致地做好各項設計工作，才能使其設計出的方案達到標準要求。

3.7 應用合理的方法進行地基基礎設計

除了設計人員的專業(yè)技能不足和在設計過程中會因自身疏忽導致地基基礎設計規(guī)范性不足外，設計人員未應用合理的方法進行地基基礎設計，也會導致其設計出的方案難以達到規(guī)范標準要求，因此，還需設計人員注重地基基礎設計方法的應用。

當前，不少設計人員進行建筑結(jié)構(gòu)和地基基礎設計時，經(jīng)常會將上部結(jié)構(gòu)和地基基礎進行分開分析和設計，這種設計方法會導致其計算獲得的基底應力和基礎沉降量與實際測量值存在較大的差異，從而影響地基基礎和建筑結(jié)構(gòu)整體設計的質(zhì)量，為解決這一問題，就需設計人員將建筑結(jié)構(gòu)和地基基礎看作成統(tǒng)一的整體，不可對兩者進行分離和單獨的考量，而是總結(jié)和分析兩者之間的相互聯(lián)系，在進行地基基礎設計過程中，也需明確建筑結(jié)構(gòu)的受力情況等，只有這樣，才能保證整體結(jié)構(gòu)的完整性和提高建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計的有效性[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在土木工程建筑結(jié)構(gòu)基礎設計中，設計人員應明確設計標準規(guī)范與設計要點，采用合理的基礎結(jié)構(gòu)形式，保證整體土木工程建筑的安全性，以滿足人們的基本需求，推動建筑行業(yè)的良好發(fā)展。