土木工程建設中建筑結構基礎設計分析

張威偉

摘 要：現(xiàn)如今，我國社會經濟飛速發(fā)展，城市化進程不斷加快，在此背景下，城市中土木工程建設施工項目的數(shù)量與規(guī)模不斷擴大。因此，將土木工程建設中的建筑結構基礎設計做好尤為關鍵。建筑結構地基基礎通常都是在地下的，地下空間很容易受到水位地質環(huán)境的影響，且結構較為隱蔽，由此導致建設中具有一定的復雜性及不確定性?？刂普w施工質量有著很高的難度，極易成為建筑體系的薄弱點，只有當出現(xiàn)在災難后方可暴露出來。鑒于此，詳細論述土木工程建設中建筑結構基礎設計，以期能夠為行業(yè)人士提供借鑒和參考，一起為行業(yè)的發(fā)展助力。

關鍵詞：土木工程;建設;建筑結構;基礎設計

中圖分類號：TU3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）09-0004-03

0引言

近些年，城市化腳步持續(xù)加快，土木工程建設得到了快速發(fā)展。建筑結構的基礎設計在具體施工中，其中一個關鍵的部分是后續(xù)工程順利施工的保障，它也是工程質量提升的基礎[1]。但是在實際設計流程中，由于技術及人員等各類因素的限制，基礎設計流程中存在著一定的缺陷，進而嚴重的影響著整個施工過程。為此，需要深入地認識基礎設計流程中存在的問題與不足，并結合實際應用切實可行的設計舉措，最終切實實現(xiàn)土木工程施工質量的有效提升。

1 土木工程建設中建筑結構基礎設計影響因素

1.1 上部結構

上部結構同地基基礎一起作用，會對建筑工程穩(wěn)定性形成影響，上部結構質量既由自身受力強度決定，也會受地基基礎變形影響。上部結構對地基基礎的影響，也會使上部結構穩(wěn)定性受影響，設計師需結合地基基礎，優(yōu)選最適合的上部結構設計。

1.2 地質條件

結構設計開始前，設計師一般需要先對建筑工程的地質條件進行全面調查與了解，對必要的精確資料進行有效掌握，并詳細勘查土木工程建筑的地形、地質條件和周圍的建筑物、供電及給排水等狀況，確定最優(yōu)的地基方案及基礎構造設計。

實際設計中，需要結合實際優(yōu)選最佳的天然地基和最科學的施工方式，確保經濟合理。假若特殊地形上不能建設建筑物，也與設計要求不相符的，應根據實際狀況處理地基，從而可以提高地基強度及穩(wěn)定性，以免后期出現(xiàn)地基變形。建筑物基礎不可出現(xiàn)滑動變形，若土層內有抗剪強度不佳的滑動面，那么會順著滑動面出現(xiàn)相應的滑坡及位移情況。選擇建筑地基時，需要避免產生滑坡情況。

1.3 外界環(huán)境

樁基礎作業(yè)會破壞環(huán)境，并對周圍形成震動、擠土、噪音等不利影響，土建工程建筑構造設計中，需要保證不會影響到原來建筑物的正常使用，并科學分析為樁基礎帶來的危害情況，然后應用行之有效的預防舉措。

2 土木工程建設中建筑結構基礎設計問題

2.1 地基基礎設計方面

地基基礎設計上存在的主要問題是容易忽視填土地基質量，質量無法達到具體施工標準，從而使得地基承載力不佳，無法有效滿足工程具體施工要求。部分建筑需要在斜坡上建設，并未重視地基穩(wěn)定性的驗算。在軟弱地基修建的建筑物，極易忽視對地基承載力的測算，甚至也會忽視沉降驗證，導致其滿足不了施工具體要求。房建結構之中，房屋存在一定的荷載，其主要是依靠地基來支撐的，可以說，地基為整個結構中最關鍵的支撐力量，房建安全性上地基也發(fā)揮了巨大的效果。

但是，因為考慮到成本、勘測的標準不合乎要求等各種因素，當下時代有些房屋在進行設計地基的過程中，并不具備比較準確全面的地質勘測數(shù)據，導致房屋結構設計人員計算出的房屋建筑結構地基承載力難以達到精準的要求。如果存在此種情況，當房屋建筑完工投入使用的過程中，就很容易造成地基沉降等一系列問題，從而使房建安全受到影響[2]。

2.2 承重柱截面高度設計

承重柱橫截面高度設計中的結構基礎部分，常會忽略建筑物的抗震性，導致所設計的承重柱橫截面積過小。采取此種設計造成不利的后果是當外力作用對結構造成影響的過程中，或許會發(fā)生斷裂的危險，導致結構的耐久性大幅降低，降低整個建筑物的抗震效果，如果發(fā)生地震，就會嚴重損壞建筑結構。

2.3 構造柱與承重柱設計方面

在對構造柱與承重柱進行設計時容易存在的問題是設計中并未嚴格區(qū)分二者的概念，極易產生混淆情況，進而會嚴重的影響到建筑物結構的可靠性及穩(wěn)定性。

具體設計流程中，部分設計師在對構造柱進行設計時，通常會把它視為承重柱開展設計。這既會影響到結構抗剪能力，也易導致裂縫出現(xiàn)，從而使整個建筑結構應用的功能受到影響，并影響到建筑物的質量[3]。

在設計房屋建筑結構的過程中，房屋建筑的所有重量基本上都要依靠承重柱來承受，同時其對應的截面面積的大小則直接決定了承重柱承受荷載的能力高低[4]。但是在具體的承重柱截面設計過程中，一些設計人員從成本縮減的角度進行考慮，設計中縮減了承重柱截面的面積，此種情況將會無形中提高梁柱間的線剛度比，不利于后期的建筑結構施工，形成了較大的安全隱患。

2.4 懸挑梁設計方面

懸挑梁進行設計時，并未重視起撓度驗算的工作，選用的梁高過小，從而造成梁截面的受壓區(qū)域有太大的壓力，進而導致梁撓度不斷增大，最終使梁上板有開裂的情況出現(xiàn)，使整個建筑結構性能受到影響。一些設計人員在實際工作中設計的挑梁截面面積達不到要求，使整個建筑物抗震效果受到影響，若有地震發(fā)生，通常會不同程度地損害到建筑物。

2.5 連續(xù)梁設計方面

在連續(xù)梁設計的過程中，缺少全面的考慮，根據單梁的要求標準完成連續(xù)梁的設計，整個建筑也因此而存在一定的安全隱患。通常情況下，連續(xù)梁具有很小的承重能力，設計當中由于沒有考慮這方面而將其當作支梁進行設計的現(xiàn)象，縮減了梁在支座處上部對應的鋼筋配量，在建筑物施工完成后，一旦周圍的溫度和濕度等條件出現(xiàn)變化，一般會有裂縫出現(xiàn)在底座附近的梁面上，無法改善建筑物整體性能。

3 建筑結構基礎設計策略

3.1 注重地基基礎設計工作

對于土木工程建設而言，最關鍵的內容就是對建筑結構地基的設計，其對地基質量的優(yōu)劣具有重要的影響。為此，需要對地基基礎的設計給予更多的關注，并嚴格按照設計標準與規(guī)范性開展合理施工，根據地基應用壓實處理，確保地基質量可以充分保證，使施工質量的提高擁有堅實的基礎。如果建筑物的施工地點在斜坡上，為了更好地確保地基的質量，需要對地基的穩(wěn)定性進行驗算。如果建筑物的位置屬于軟弱地基，那么需要對地基的承載力加以驗算，并且也要驗算好地基的沉降程度，從而確保地基基礎與設計標準要求相符。因為處在不同的地區(qū)，也會對應著不同的地質，所以在對地基進行設計時，需要全面分析當?shù)氐木唧w實況。

在具體的工程當中，如果情況比較復雜的區(qū)域，可以采取加固處理樁基礎的方式，但是由于我國鋼建材比較稀缺等，應當采取現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁來作為樁基礎。由于鋼筋混凝土樁的價格比較低等因素，因此近些年被廣泛的應用到高層建筑的施工當中，而對于地基基礎埋藏有一定深度的區(qū)域，可以采取沉井法來進行施工?？箟簭姸仁腔炷潦┕ぜ夹g中比較重要的衡量標準，同時嚴格控制水灰比。在水泥標號一樣的情況下，隨著水灰比的提升，混凝土的抗壓強度也隨著升高;在水灰比相同的前提下，可以嘗試增加水泥用量，并且增加混凝土的密度，以有效提升混凝土的強度。

3.2 承重柱截面高度設計策略

建筑結構中承重墻為關鍵部分，其結構規(guī)模、設置數(shù)量的合理性將對建設項目整體結構的安全穩(wěn)定和建筑空間的利用率產生重大影響，因此需要對建筑承重墻結構設計進行技術優(yōu)化。在建筑承重墻結構的設計實踐中，應采用高穩(wěn)定性和高強度的建筑材料來提高承重墻結構的抗壓能力和抗震能力。同時應優(yōu)化承重墻的設置數(shù)量以及結構規(guī)模，雖然較大較多的承重墻設計能夠提高建筑結構的穩(wěn)定性和安全性，但是會影響建筑室內空間利用率，且較不美觀，不符合現(xiàn)代建筑結構的設計理念。因此在設計實踐中，應在保證建筑結構安全穩(wěn)定的基礎上，適當減小結構規(guī)模，提高墻體結構的抗剪能力，從而兼顧建筑結構設計在穩(wěn)定性以及美觀性等方面的要求，達到技術優(yōu)化的目的。

設計好承重柱截面高度，可以使抗震效果得到提升。通常在進行其截面高度設計的過程中，應當避免過小的截面面積設計，這樣在外力的效果下，可以有效縮減不同梁、柱等存在的彎矩約束作用，避免斷裂問題出現(xiàn)，最終使得耐久效果和抗震效果得到提升，保證最終的建筑安全性。

3.3 構造柱與承重柱設計策略

設計承重柱以及構造柱的設計流程中，應當明確區(qū)分承重柱和構造柱的概念，確保兩者結構設計具有可靠性。構造柱設計中，需同梁進行配合，以此提升墻體抗剪能力，確保整個建筑物的穩(wěn)定。同時也需改善承重柱的穩(wěn)定性，使其滿足受力性的有關要求，實現(xiàn)整體結構穩(wěn)固性地提升。

3.4 懸挑梁設計策略

在設計懸挑梁的過程中，應當考慮驗算懸挑梁的強度和撓度，防止存在懸挑梁的開裂問題。按照實際情況，科學設計挑梁的截面，使得懸挑梁對應的承載力符合要求，避免發(fā)生斷裂，使得整體的穩(wěn)定性得到提升。

3.5 連續(xù)梁設計策略

在設計連續(xù)梁的過程中，不要將其根據單梁的標準完成設計，一定要保證結構的穩(wěn)定性。同時，應當對受力情況進行分析，使梁處于支座上部，鋼筋配置也應符合相關標準，避免有開裂或者收縮問題出現(xiàn)，使得整個建筑結構的安全性和穩(wěn)定性得到保證。

3.6 注意基礎的柔度和剛度

當下在結構基礎設計的過程中，一般結合彈性力學的知識來進行設計，還應當借鑒結構力學的相關理論，設計比較簡便，具有較高的可靠性，可以實現(xiàn)較佳的設計效果。采取這些理論知識進行相關的設計工作，在地質條件比較理想的區(qū)域下，可以取得更加理想的設計效果。

但是，土木工程建設取得了較大的進步，鋼混框架結構設計得到越來越多的運用，使得以前的設計思維遇到了更大的挑戰(zhàn)。因為該結構具有較高的質量，不但對基礎質量提出了較高的要求，還需要更高的基礎承載力，假如承載力不能滿足相關要求，將會造成基礎結構下沉的問題。在地質條件不理想的條件下，假如只是考慮理論性的知識，那么和實際情況之間會出現(xiàn)較大的偏差。

隨著不斷增多的高層建筑，對應的結構荷載也會逐漸地上升，那么結構基礎就會承受越來越大的重量，假如承受的壓力超出了結構的承受極限，就會造成建筑結構的下沉。因此在該結構設計的過程中，為使得設計效果達標，防止結構基礎存在下沉的現(xiàn)象，應當將柔度和剛度要素考慮進去，最終實現(xiàn)整個建筑結構質量的提升。

3.7 提高建筑材料的質量

建筑行業(yè)的進步導致人們對建筑產品有了更高的追求，尤其是在國家出臺了住房體制改革政策后，人們開始廣泛關注住房的安全問題和質量問題。人們在衡量建筑質量是否符合要求，常將建筑結構設計的安全性作為標準。所以，為了建造出人們滿意的建筑產品，在選擇建筑材料時，就應該本著質量為先的原則，確保選擇的材料具有綠色環(huán)保、質量優(yōu)良的優(yōu)勢，使用質量過關的建筑材料進行施工才能最大程度的保障建筑的安全性。此外，在建設施工時使用的建筑材料的質量優(yōu)劣，也會直接關系到建筑的耐久性和實用性，避免后期大幅度的維修建筑物，控制維修費用，可以將建筑的社會價值充分體現(xiàn)出來，提高建筑企業(yè)的經濟效益。

3.8 對建筑結構整體性能進行綜合考慮

設計建筑物結構基礎時需具備全局觀念，全面考慮建筑物的性能，分析整個施工的標準，選取最佳的設計思路，切實增強建筑物的性能。全面分析基礎，研究其和上層結構間存在的關系，采取比較合理的假設。一般基于基礎的設計，再考慮上部結構的設計，所以結構的基礎設計工作，應當具有全局設計的思路，采取科學的方法，協(xié)調好基礎和上部等不同結構之間的設計關系，有利于提升整體的設計效果，繼而充分保證建筑工程質量。

4 結語

總而言之，通過前述的詳細分析可知，在土木工程具體建設中，建筑結構基礎設計發(fā)揮著重要的作用，在將來的設計中，需要根據工程具體實況，針對其中存在的問題應用切實可行的改善對策，有效強化結構基礎設計水平。土木工程建設中的結構基礎設計現(xiàn)實意義非常巨大，能夠保證土木工程的安全，縮短施工工期，提高建筑施工效益。為此，需要將有關設計人員的專業(yè)設計水平進行提升，并能夠對設計中的精華進行總結，為后續(xù)施工設計奠定基礎，可以有效地提高建筑結構基礎設計的效果，實現(xiàn)整個施工項目的順利完成，提高整個工程的質量。

參考文獻

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[4] 余方舟，楊錦榮.土木工程建設中對建筑結構基礎設計的探析[J].城市建設理論研，2013（23）：1-5.