土木工程建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計策略分析

劉富宙

0 引言

在建筑工程的設(shè)計及其施工中，如果建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計不夠合理，便會直接影響到基礎(chǔ)的強(qiáng)度及其承載力，導(dǎo)致不規(guī)則沉降的產(chǎn)生，對整體建筑工程質(zhì)量造成不良影響，縮短其使用壽命，嚴(yán)重情況下甚至?xí)l(fā)不必要的安全事故，對用戶的生命和財產(chǎn)安全造成威脅。因此，在對建筑工程進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計的過程中，設(shè)計者一定要充分意識到此項(xiàng)設(shè)計的重要性，明確不同類型建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)計，并根據(jù)實(shí)際情況、結(jié)合實(shí)際需求，采取合理的方法與措施來進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的設(shè)計。通過這樣的方式，才可以有效確保建筑工程基礎(chǔ)設(shè)計的科學(xué)性與合理性，實(shí)現(xiàn)整體建筑工程質(zhì)量及其安全的良好保障。

1 建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計重要性概述

1.1 提升施工效率

在建筑工程中，對結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行合理設(shè)計，使其基礎(chǔ)選擇與設(shè)計參數(shù)均與實(shí)際工程相符，便可為后續(xù)的施工提供最具科學(xué)性的參考依據(jù)。具體施工中，只要嚴(yán)格按照設(shè)計來進(jìn)行施工，便可及時有效地完成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)建設(shè)。通過這樣方式，可進(jìn)一步提升施工效率，避免因結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計效果不佳所導(dǎo)致的工期拖延或返工的情況發(fā)生。

1.2 保障施工質(zhì)量

在建筑工程中，通過結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的合理設(shè)計，可使其強(qiáng)度、承載力、抗變形能力等各個方面都與實(shí)際工程需求相符。將這樣的設(shè)計參數(shù)合理應(yīng)用到建筑工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工中，便可有效確保其基礎(chǔ)的強(qiáng)度、承載力以及抗變形能力等，從而使其施工質(zhì)量得到良好保障。

1.3 確保施工合理性

在建筑工程中，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的合理設(shè)計將直接關(guān)系到整體工程的合理施工。具體設(shè)計中，設(shè)計者需要按照具體要求和各種現(xiàn)實(shí)因素，按照施工成本、周期、人員、設(shè)備、材料等各方面的實(shí)際需求來進(jìn)行設(shè)計。通過這樣的方式，便可有效確保設(shè)計方案的合理性，避免設(shè)計方案變更所造成的浪費(fèi)問題，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度、質(zhì)量與成本的良好控制，盡最大限度確保施工的合理性。

2 建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計說明

2.1 單層和多層建筑基礎(chǔ)設(shè)計

通常情況下，對于單層和多層形式的建筑工程，其主要結(jié)構(gòu)為砌體和框架。在砌體結(jié)構(gòu)中，其主要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為墻下的條形混凝土基礎(chǔ)，此類基礎(chǔ)具有簡單的受力和直接的傳力情況，通?？砂凑諆蓚€單向形式的條形基礎(chǔ)進(jìn)行劃分和計算。而在框架結(jié)構(gòu)中，其主要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是柱下條形基礎(chǔ)或者是獨(dú)立基礎(chǔ)，此類基礎(chǔ)具有明確、簡單的受力特征，其施工較為便利，經(jīng)濟(jì)效益也較為顯著，因此在工程設(shè)計中，該技術(shù)屬于首選內(nèi)容。一般而言，柱下條形基礎(chǔ)在網(wǎng)柱布置較為規(guī)律的單層和多層建筑結(jié)構(gòu)中比較適用。隨著近年來建筑工程技術(shù)的發(fā)展，獨(dú)立基礎(chǔ)與防水板基礎(chǔ)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計形式也開始被廣泛應(yīng)用到此類建筑工程設(shè)計中。

2.2 高層和超高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計

因高層和超高層建筑具有較高的垂直高度，所以其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所承受的上部荷載也比較大。在此類建筑工程中，主要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式包括樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)以及筏形基礎(chǔ)。但是因?yàn)橄湫突A(chǔ)具有較大的施工難度，且工程造價也比較高，所以通常僅僅在具有特殊人防需求的地下室結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)用，而在其他情況下，大多會采用樁基礎(chǔ)或者是筏形基礎(chǔ)。相比較樁基礎(chǔ)而言，筏形基礎(chǔ)具有更好的完整性和更高的承載力，且其結(jié)構(gòu)布置也更加靈活。

3 建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計分析

3.1 墻下條形基礎(chǔ)設(shè)計

對于建筑工程而言，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有多種多樣的設(shè)計形式。而在眾多的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計形式中，墻下條形基礎(chǔ)屬于比較常見的一種。在此類基礎(chǔ)的材料選擇中，大多會選擇一些具有良好剛度條件的材料，比如毛石、混凝土和磚石等。上述材料不僅具備較好的剛度條件，且抗剪能力、抗拉能力以及抗壓能力都很好。具體設(shè)計中，設(shè)計者需要從剛度這一角度出發(fā)，對此類結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)內(nèi)部的抗剪能力及其抗壓能力加以有效控制，防止剪切應(yīng)力和拉應(yīng)力超出基礎(chǔ)承受限度。

一般情況下，對于多層砌體形式的建筑工程，其主要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)多為墻下條形基礎(chǔ)。如果其持力層是比較好的天然地基，可承受的重力荷載比較大，也可以將樓層數(shù)量適當(dāng)增加一些。

就總體而言。此類基礎(chǔ)的應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯，比如施工速度較快、施工操作便捷，施工造價較低等。具體設(shè)計中，為實(shí)現(xiàn)其整體性的良好保障，設(shè)計者可將地圈梁架設(shè)在基礎(chǔ)上方。將鋼筋混凝土形式的柔性基礎(chǔ)合理應(yīng)用到此類基礎(chǔ)設(shè)計中，在上部結(jié)構(gòu)重力荷載超過了地基基礎(chǔ)所能承受的抗壓限度時，便可實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)斷面的進(jìn)一步加大，讓地基基礎(chǔ)產(chǎn)生的不規(guī)則沉降得以有效抑制。

對于基礎(chǔ)埋深，具體設(shè)計中，應(yīng)將施工現(xiàn)場具體的抗震設(shè)防烈度、地質(zhì)情況、建筑工程的實(shí)際高度、結(jié)構(gòu)形式、體型等各方面因素作為依據(jù)來進(jìn)行綜合考慮。對于分布情況不均勻的地基基礎(chǔ)，可采用肋梁增設(shè)的方法進(jìn)行設(shè)計，以此來實(shí)現(xiàn)其抗彎矩能力的有效提升，讓地基基礎(chǔ)所產(chǎn)生的不規(guī)則沉降得以有效抑制，避免不規(guī)則沉降過大對工程質(zhì)量的不良影響。

3.2 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計

根據(jù)剛度方面的差異，獨(dú)立基礎(chǔ)可分兩類，其一是剛性基礎(chǔ)，其二是柔性基礎(chǔ)。在獨(dú)立柱基礎(chǔ)中，其斷面有兩種形式，第一種是矩形，第二種是方形。一般情況下，設(shè)計者會將柱荷載偏心距作為依據(jù)來進(jìn)行斷面形狀的合理選擇。

對于荷載偏心距比較大的柱結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計中，最好將其設(shè)計為獨(dú)立柱基礎(chǔ)形式，這樣便可實(shí)現(xiàn)投資成本的進(jìn)一步節(jié)約與經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步擴(kuò)大。在此過程中，通過拉梁拉結(jié)形式進(jìn)行設(shè)計，可讓地基基礎(chǔ)具有更好的抗震性能，防止地震情況下地基基礎(chǔ)的不規(guī)則形變。對于上部為框架結(jié)構(gòu)且地基基礎(chǔ)承載負(fù)荷能力較好的建筑工程，因其地基基礎(chǔ)不容易發(fā)生不規(guī)則形變，所以其結(jié)構(gòu)的選擇也更加靈活。而在獨(dú)立柱基礎(chǔ)的設(shè)計中，其基礎(chǔ)拉梁最好應(yīng)沿著兩個主軸的方向進(jìn)行設(shè)計，通過這樣的方式，便可讓各個獨(dú)立基礎(chǔ)之間具備更好的整體性，同時也可以對柱基不均勻沉降加以有效調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)首層柱高度的合理降低。這樣便可讓獨(dú)立基礎(chǔ)具備更好的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)其承載力的進(jìn)一步提升，讓獨(dú)立基礎(chǔ)以及整體工程的質(zhì)量與安全得到最大限度地保障。

3.3 柱下條形基礎(chǔ)與十字交叉基礎(chǔ)設(shè)計

在對建筑工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計者需要對建筑工程所在區(qū)域中的具體條件加以綜合考慮。如果建筑工程所在區(qū)域中的地基條件相對較差，或者是建筑工程的柱荷載相對較大，便不可僅僅通過獨(dú)立基礎(chǔ)的方式來進(jìn)行設(shè)計，因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計形式并不能讓建筑工程結(jié)構(gòu)具備足夠的復(fù)合承載能力，其質(zhì)量和安全也得不到良好保障。同時，如果施工現(xiàn)場并沒有預(yù)留出足夠的回旋空間，或者是施工現(xiàn)場的環(huán)境條件十分雜亂，不能對基礎(chǔ)面積加以合理擴(kuò)大，要想有效確保結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計效果，設(shè)計者就需要通過柱下條形基礎(chǔ)的形式來進(jìn)行設(shè)計。相比較其他形式的地基基礎(chǔ)而言，柱下條形基礎(chǔ)的剛度條件十分良好，通過此類基礎(chǔ)的應(yīng)用，可以讓建筑工程地基基礎(chǔ)的不規(guī)則沉降情況得以有效避免。但是在具體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計過程中，設(shè)計者也需要對柱基礎(chǔ)的荷載偏心距加以重點(diǎn)考慮，如果其偏心距太大，條形基礎(chǔ)所具有的剛度條件并不能滿足實(shí)際需求，地基基礎(chǔ)所產(chǎn)生的不規(guī)則沉降也將得不到有效控制。

在具體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計過程中，為實(shí)現(xiàn)柱下條形基礎(chǔ)實(shí)際作用的充分發(fā)揮，設(shè)計者需要對以下兩個方面的內(nèi)容作重點(diǎn)考慮：

（1）需要對其梁截面高度加以合理控制，通常情況下，其梁截面高度應(yīng)控制在柱距的1/8～1/4 之間；

（2）應(yīng)該讓條形基礎(chǔ)中的端部朝外部伸出一段長度，一般情況下，這段長度需要控制在第一跨距的0.25 倍。

在此過程中，如果地基基礎(chǔ)并不具備足夠的負(fù)荷承載能力，或者是柱基礎(chǔ)所承受的荷載力太大，設(shè)計者就需要將地基基礎(chǔ)的面積適當(dāng)擴(kuò)大，通過這樣的方式，讓地基基礎(chǔ)所具有的負(fù)荷承載能力及其抗變形能力得以顯著提升。而在這樣的情況下，最合理的選擇便是十字交叉基礎(chǔ)，通過此類基礎(chǔ)的應(yīng)用，便可讓整體建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的空間剛度得以有效提升。但是十字交叉基礎(chǔ)并不是在所有建筑工程中都適用，因此在具體的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中，設(shè)計者一定要對其實(shí)際情況加以綜合考慮，如果實(shí)際條件允許，便可對十字交叉基礎(chǔ)加以合理的選擇和應(yīng)用，如果實(shí)際條件不允許，則不可選用此類基礎(chǔ)。通常情況下，如果其地基土質(zhì)并不是均勻分布，不具備足夠的負(fù)荷承載能力，且在建筑工程上部結(jié)構(gòu)的重力荷載比較大的情況下，設(shè)計者便可對十字交叉基礎(chǔ)加以合理應(yīng)用。

3.4 樁基礎(chǔ)設(shè)計

對于土木建筑工程而言，在其具體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計過程中，樁基礎(chǔ)是一種非常常用且有效的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式。樁基礎(chǔ)的應(yīng)用優(yōu)勢十分顯著，它不僅具備非常強(qiáng)的負(fù)荷承載能力，而且能夠?qū)⒌鼗两悼刂圃谧钚?。憑借著這些優(yōu)勢，樁基礎(chǔ)在當(dāng)今的土木建筑工程中已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的淺基礎(chǔ)形式。但是在建筑工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的設(shè)計與應(yīng)用中，因樁基礎(chǔ)所需材料較多，加之對材料質(zhì)量和施工水平的要求也比較高，所以此類基礎(chǔ)的應(yīng)用往往需要耗費(fèi)比較大的施工成本?；诖?，設(shè)計者不可對樁基礎(chǔ)加以隨意使用，只有在地基基礎(chǔ)所具有的荷載抵抗能力以及形變抵抗能力不能與實(shí)際要求相符的情況下，才可以將其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計為樁基礎(chǔ)。

在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的具體設(shè)計中，對于樁基礎(chǔ)，其設(shè)計要點(diǎn)包括以下的幾個方面：

（1）如果建筑工程中的上部結(jié)構(gòu)具有很大的重力荷載，且下部結(jié)構(gòu)可以用作樁端持力層，可通過樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式來進(jìn)行設(shè)計。

（2）如果建筑工程中的淺層地基存在不規(guī)則沉降情況，在通過加固法對軟土地基進(jìn)行處理之后，依然不能滿足整體建筑工程結(jié)構(gòu)對于沉降量的控制需求，此時便可將其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計為樁基礎(chǔ)。

（3）在建筑工程中，如果地基基礎(chǔ)的承載力比較強(qiáng)，但是建筑工程本身具有非常大的重量荷載，對于地基基礎(chǔ)具有更高的抗沉降力需求，此時便可將其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計為樁基礎(chǔ)形式。通過這樣的方法，才可以讓樁基礎(chǔ)在建筑工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中得以合理應(yīng)用，充分滿足建筑工程實(shí)際建設(shè)及其應(yīng)用方面的需求。

3.5 鋼混筏片基礎(chǔ)設(shè)計

在對建筑工程中的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計者需要充分了解施工現(xiàn)場的地基土質(zhì)情況，對于土質(zhì)不均勻分布、荷載力較差且上部結(jié)構(gòu)重力荷載比較大的建筑工程，設(shè)計者可對十字交叉基礎(chǔ)加以合理應(yīng)用。但是因?yàn)橐恍┙ㄖこ态F(xiàn)場的地基底面積可能會相互重疊，這樣的情況就不能夠?yàn)檎w建筑工程提供出足夠的底面積空間。為實(shí)現(xiàn)上述問題的有效解決，具體設(shè)計中，設(shè)計者可對鋼筋混凝土筏片形式的基礎(chǔ)加以合理應(yīng)用。尤其是在對建筑工程中的地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計者更應(yīng)該考慮鋼筋混凝土筏片基礎(chǔ)的合理選用，通過這樣的方式，才可以有效確保其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的設(shè)計效果，滿足建筑工程施工中對于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的實(shí)際需求，以此來盡最大限度確保整體建筑工程的質(zhì)量及其安全性。

就目前的土木建筑工程來看，應(yīng)用到其中的鋼筋混凝土筏片基礎(chǔ)類型有很多種，各種基礎(chǔ)類型也都具備不同的適用條件。基于此，在此類基礎(chǔ)的具體應(yīng)用中，設(shè)計者需要對建筑工程施工現(xiàn)場的實(shí)際條件加以全面考慮，以此來實(shí)現(xiàn)不同形式鋼筋混凝土筏片的合理選擇。比如，對于所受荷載力比較小的地基基礎(chǔ)，在其建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中，設(shè)計者可對平板式鋼筋混凝土筏片基礎(chǔ)加以合理應(yīng)用；而對于所受承載力比較大的地基基礎(chǔ)，在其建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中，設(shè)計者可對梁板式鋼筋混凝土筏片基礎(chǔ)加以合理應(yīng)用。除此之外，在對軟土地基條件下的建筑工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計者也可以將鋼筋混凝土筏片基礎(chǔ)加以合理應(yīng)用，因?yàn)榇祟惢A(chǔ)的剛度條件非常好，通過該基礎(chǔ)的應(yīng)用，可以讓建筑工程柱體或者是墻體的不規(guī)則沉降情況得以有效抑制，從而有效滿足其荷載力的實(shí)際需求，讓整體土木建筑工程的質(zhì)量及其安全性得到最大限度的保障。

4 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)今土木建筑工程行業(yè)的不斷發(fā)展中，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所發(fā)揮的作用也越來越明顯。對于建筑工程而言，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不僅僅是整體工程的開始，同時也是影響后續(xù)建設(shè)施工及其應(yīng)用質(zhì)量的關(guān)鍵部分。因此，關(guān)于建筑工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計，也成為近年來建筑工程領(lǐng)域乃至于整個社會關(guān)注的重點(diǎn)。在對建筑工程中的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計時，基礎(chǔ)形式的選擇及其設(shè)計要點(diǎn)的把握至關(guān)重要?；诖?，設(shè)計者一定要充分掌握各種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的適用條件及其設(shè)計要點(diǎn)，然后以此為依據(jù)，結(jié)合建筑工程的實(shí)際情況與實(shí)際要求，對其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行合理的選擇與設(shè)計。這樣才可以讓建筑工程中的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計質(zhì)量得到良好保障，從而為整體工程后續(xù)的建設(shè)施工提供有力支撐，進(jìn)一步確保建筑工程的應(yīng)用質(zhì)量及其安全性，在滿足當(dāng)今社會對于建筑工程實(shí)際需求的基礎(chǔ)上進(jìn)一步促進(jìn)我國建筑工程行業(yè)的良好發(fā)展。