土木工程建設中建筑結構基礎設計分析

郝宏偉

（晉中市建筑勘察設計院， 山西 晉中 030600）

基于新時代背景下， 隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展， 建筑行業(yè)取得了長足進步， 同時也使得建筑結構基礎設計工作受到高度重視。 在建筑工程施工過程中， 地基是其中重要的基礎工程環(huán)節(jié)， 地基基礎的穩(wěn)定性直接影響到了建筑體整體結構的安全性， 關系到人們的生命財產(chǎn)安全。 因此， 必須要對建筑地基基礎工程進行科學設計， 并且對地基基礎的施工技術進行合理應用， 全面提高地基基礎工程施工質(zhì)量和安全性。 由于建筑地基基礎工程施工經(jīng)常會受到地下環(huán)境因素的影響， 在遇到一些地質(zhì)條件比較復雜的施工區(qū)域， 由于受到土壤性質(zhì)、 地下水等外部環(huán)境因素影響， 會對整個地基基礎工程設計和施工帶來較大的阻礙和影響。 因此， 工程設計單位必須要對地基基礎工程設計和施工過程中存在的各種問題進行全面解決，有效保證地基基礎部分的施工質(zhì)量。

1 土木工程建筑結構基礎設計工作的重要作用分析

第一， 通過加強建筑結構基礎設計質(zhì)量， 可以為建筑主體結構提供充分的安全保證， 如果建筑工程基礎結構設計不符合規(guī)范要求， 或者建筑基礎設計選型方面存在偏差， 會直接影響到整個建筑體的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性， 會直接影響到建筑使用年限和耐久度， 對人們的生命財產(chǎn)安全也會造成直接性威脅。 通過強化建筑基礎結構設計工作質(zhì)量， 可以有效提高建筑體結構的承載能力， 保證符合建筑基礎的設計工作標準要求， 防止出現(xiàn)地基變形過大情況， 最大限度上避免結構主體產(chǎn)生開裂， 保證基礎維護結構的安全性。

第二， 建筑基礎設計工作的全面提升， 可以加快工程的施工進度， 縮短工程施工周期， 同時科學合理的建筑基礎設計工作， 可以有效保證工程整體施工質(zhì)量， 保證最終的項目工程施工成果達到預期要求， 避免出現(xiàn)返工情況。 基礎設計工作是保證土木工程項目建設施工設立完成的重要條件， 更加有利于工程管理工作人員合理協(xié)調(diào)分配人力資源以及項目工程建設資金， 提高資源的使用工作效率， 同時降低成本的消耗量， 有效控制不必要的經(jīng)濟支出提高經(jīng)濟效益。

第三， 進一步強化建筑基礎設計工作質(zhì)量， 可以提高工程的整體施工進度。 在土木工程項目建設工作過程中， 基礎結構設計工作是其中非常重要的工作環(huán)節(jié)， 通常情況下土木工程項目施工規(guī)模相對較大， 同時工期較長施工技術要求相對比較復雜， 因此在工程基礎設計過程中會產(chǎn)生較大的困難和阻礙。 通過采取更加科學合理的地基基礎設計工作， 可以有效提高工程的施工效率， 保證工程設計過程中的各種問題得到有效規(guī)避， 提高工程項目整體建設質(zhì)量， 實現(xiàn)更高的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 建筑結構基礎設計工作的主要影響因素

2.1 建筑工程施工環(huán)境影響因素

建筑工程施工環(huán)境影響因素是房屋建筑結構設計工作中的重要影響因素之一， 施工環(huán)境影響因素主要是以自然環(huán)境因素為主， 自然環(huán)境因素主要包含外界環(huán)境， 溫度和抗震等級等幾個方面內(nèi)容。 外界環(huán)境溫度所形成的影響問題， 主要包含基礎部分的施工材料構成情況。 當前我國房屋建筑工程項目施工過程中，所使用的主要原材料為鋼筋混凝土材料， 在一些低溫環(huán)境條件下進行混凝土材料使用， 經(jīng)常會出現(xiàn)混凝土構件表面產(chǎn)生比較嚴重的開裂問題。 因此， 設計員在進行建筑工程項目基礎設計工作當中， 必須要對外部環(huán)境溫度影響因素進行全面考慮和分析。 除此之外，還需要有效考慮到建筑基礎結構的抗震性能， 要保證建筑基礎結構的抗震系數(shù)符合建筑工程使用安全性要求。

2.2 地質(zhì)條件影響因素

在房屋建筑結構設計工作過程中， 地質(zhì)條件影響因素對整個建筑基礎結構設計工作產(chǎn)生比較大的影響， 同時由于我國國土面積遼闊， 不同地區(qū)地質(zhì)條件構成差異性相對較大， 因此在房屋建筑基礎結構設計工作中會存在各種不同類型問題的干擾。 首先， 是地基持力層問題， 地基持力層結構作為直接承載房屋主體荷載的部分， 對整個房屋建筑結構的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生直接性影響， 同時也是設計人員在基礎設計工作中所需要重視的關鍵性問題之一。 首先， 在進行建筑地基持力層的深度設計過程中， 不但需要考慮到工程項目建設施工區(qū)域的土質(zhì)條件特點， 同時還需要有效結合不同上部結構類型的實際情況， 對基礎的持力層進行全面分析； 其次， 若持力層滿足承載力要求則采用天然地基， 若不滿足則采用樁基礎， 在該設計環(huán)節(jié)當中， 設計工作人員不但需要對工程建設施工場地、 地下水環(huán)境的分布狀況進行全面了解， 同時還需要考慮不同樁型， 對地層的穿越能力承載力以及施工方案等多方面因素的影響。

2.3 房屋建筑上部結構影響因素

房屋建筑上部主體結構也是直接影響建筑基礎結構設計工作的重要影響因素， 主要原因是房屋建筑上部結構的高度和所采用的結構類型不同， 會造成房屋建筑結構上部荷載量出現(xiàn)較大的差異性。 因此， 房屋建筑結構主體結構類型， 是基礎設計工作人員所需要研究的重點內(nèi)容之一。 根據(jù)房屋建筑體結構的整體受力性能， 有效考慮建筑體基礎結構的沉降量、 基礎穩(wěn)定性要求以及地基的抗變形能力， 要合理規(guī)劃建筑基礎結構的設計類型， 基礎埋深大小以及基礎底面積大小， 充分保證基礎結構設計工作可以充分滿足建筑體上部結構的荷載力要求。

3 土木工程建筑結構基礎設計工作要點分析

3.1 做好前期的地質(zhì)勘察和圖紙審查工作

為了進一步完善基礎結構的設計工作質(zhì)量， 要求勘察人員在正式開始設計工作之前， 必須要對基礎區(qū)域的地質(zhì)條件環(huán)境進行全面勘查和分析， 需要結合實際環(huán)境條件， 對擬建場地進行全面勘察和分析， 并且對一些不良地質(zhì)條件區(qū)域需要做出標記， 同時有效做好相應的應急解決工作預案， 避免在后續(xù)的建筑基礎結構部分產(chǎn)生安全隱患情況。 需要對基礎部分的地質(zhì)條件和地下水環(huán)境情況進行全面了解， 尤其是土壤的含水量大小、 地下水位的高度大小等， 需要采取針對性的防水處理工作方法， 有效保證基礎設計工作的科學性與合理性。 在工程設計工作階段， 要求相關工程管理人員對設計圖紙當中的內(nèi)容進行全面審查， 并且要有效了解建筑基礎結構可能產(chǎn)生的安全隱患問題。通過對圖紙當中重點內(nèi)容進行標記， 并且了解建筑主體結構的布局情況， 對建筑工程項目主體結構的配筋率大小進行有效掌握， 避免在后期的施工過程中產(chǎn)生設計偏差情況。

3.2 基礎選型設計要點

在建筑工程基礎設計工作當中， 必須要充分考慮到建筑工程施工區(qū)域范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件狀況以及地質(zhì)條件狀況， 根據(jù)上部結構的結構類型以及建筑功能要求， 計算出建筑工程的分布狀況以及荷載量大小， 選取合理的基礎形式， 有效保證地基基礎承載能力滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。 除此之外， 在建筑地基基礎設計工作中， 必須要根據(jù)建筑物結構類型來進行全面判斷和分析， 選取合理的建筑工程基礎方案。 比如，砌體結構的基礎形式， 帶地下室則采用筏板基礎， 無地下室則采用條形基礎； 框架結構可采用獨立基礎或條形基礎， 若帶地下室則采用獨立基礎或條形基礎加防水板； 框架剪力墻結構可采用梁板式筏板基礎或平板式筏板基礎； 剪力墻結構可采用平板式筏板基礎或墻下承臺梁樁基礎等， 根據(jù)基礎結構形式做出針對性選擇， 有效保證建筑地基基礎設計的科學性與合理性。

3.3 提高建筑基礎設計工作的科學性與合理性

要想全面提高建筑基礎結構設計工作的科學性和合理性， 在實際設計工作當中需要針對以下幾個方面問題加以充分重視： 第一， 對于基礎結構部分出現(xiàn)的混凝土裂縫情況， 如果建筑基礎沉降量相對較小， 可以通過在防水板和持力層的之間鋪設軟弱墊層， 起到良好的緩沖以及抵消外部應力所產(chǎn)生的影響。 第二，在房屋地基設計工作當中， 需要基于不同季節(jié)地下水位高低情況展開抗浮設計和分析， 其中需要地質(zhì)勘察報告內(nèi)容作為參考依據(jù)， 要充分保證建筑基礎結構的抗浮性能。 第三， 對于基礎剖面設計工作過程中， 可以通過對天然地基的使用， 采取階梯型基礎設計工作方法， 同時合理設置基礎剖面的角度， 保證基礎內(nèi)混凝土的受力更加均勻和穩(wěn)定。 在進行基礎結構設計工作當中， 要求相關設計工作人員需要遵循概念設計，從建筑整體結構出發(fā)， 結合建筑設計工作方案， 保證建筑基礎設計工作滿足相關規(guī)范規(guī)程要求， 全面提高建筑基礎結構的整體性能， 與此同時， 還需要重點強調(diào)各工序設計的合理性， 從根本上提高建筑基礎設計工作質(zhì)量和效果。

3.4 基礎抗壓承載力設計工作分析

在進行初步設計工作過程中， 通常情況下主要是以承載力和地基物理指標作為設計工作參數(shù)基礎， 為了實現(xiàn)對樁基礎結構的承載能力進行全面控制和評估， 必須要根據(jù)樁基礎的實際承受力大小， 對各項設計工作指標和誤差量進行分析， 因為估算值通常情況下是通過實驗樁體結構來進行設計和調(diào)整， 因此必須要充分滿足樁體結構的基礎設計工作要求和標準， 全面提高建筑體的抗壓性能和穩(wěn)定性。 在實驗樁設計工作過程中， 必須要通過使用靜載實驗方法， 有效得到樁基承載能力及其相關的設計工作參數(shù)， 靜在實驗室現(xiàn)階段使用比較廣泛的檢測技術方法， 對于單樁結構的極限承載能力有著非常明確的設計工作要求和標準， 需要根據(jù)項目工程現(xiàn)場的地質(zhì)條件構成情況進行分析， 對實驗樁檢測方法加以明確， 全面提高高層建筑樁基礎結構的穩(wěn)定性。 在試打樁過程中， 相關設計工作人員必須要對樁體結構的構成形式加以明確， 同時需要對樁基礎的受力體系， 以及樁基結構的變動方式進行綜合考慮， 有效獲取試打樁工作過程中的相關參數(shù)數(shù)據(jù)。 通過這種設計工作方法， 可能會直接影響到管樁的設計精確度， 在實際測量過程中需要盡可能控制設計誤差問題， 將限定值控制在15%左右， 通過這一設計方法相比于靜載實驗方法整體的應用范圍更加寬泛， 同時前期的成本投入量更低。

3.5 做好基礎樁結構平面設計工作

在進行高層建筑樁基礎結構設計工作當中， 不但需要對單樁結構的規(guī)格進行設置， 同時對于樁基礎的平面結構構成情況需要進行全面了解， 尤其是樁基礎結構之間的設置間距大小， 必須要引起相關設計工作人員的充分重視， 充分發(fā)揮出樁基礎結構的穩(wěn)定性，提高高層建筑基礎結構的承載能力和穩(wěn)定性。 在基礎工程項目正式實施過程中， 可以通過采取平面樁體結構設計工作方法， 比如通過使用樁體等距排列、 梅花網(wǎng)絡狀排列或者是矩形網(wǎng)絡狀排列等方式， 都可以充分發(fā)揮出樁體結構的支撐性效果， 同時還需要和樁技術結構的支撐性能之間進行有效結合， 展開更加科學合理的設計和分析。

3.6 獨立基礎設計內(nèi)容

在建筑工程項目獨立基礎設計工作過程中， 必須要保證建筑體具有良好的抗震性能， 對施工區(qū)域的土壤環(huán)境條件具有更高的適應性， 并且需要進一步控制項目工程的經(jīng)濟成本投入量， 保證建筑獨立基礎結構設計， 在房屋基礎結構當中發(fā)揮出應有的作用和效果。 建筑工程項目獨立基礎設計， 可以將其分為柔性設計和剛性設計兩種形式， 相關設計工作人員必須要根據(jù)工程項目建設施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境特點， 對地基部分的土質(zhì)特點進行合理選擇。 由建筑剛性獨立基礎設計工作方法更加適用于地基土質(zhì)壓縮性更強、 壓實密度更大的條件情況， 同時由性獨立基礎設計工作方法， 可以有效抵抗地基結構所產(chǎn)生的不均勻沉降問題。 獨立基礎結構設計工作過程中， 主要包含階型、 坡型等幾種不同的設計工作方式， 在使用形式上可以將其劃分為柱下獨立基礎和墻下獨立基礎部分。其中柱下獨立基礎部分是其中比較常用的方法， 主要是將獨立基礎結構設置在承重柱下方， 并且和承重柱之間形成整體性澆筑， 而墻下獨立基礎結構部分主要用于房屋建筑地基承載能力相對較大， 同時建筑上部結構荷載能力更小的條件情況， 可以有效減少基礎結構施工材料的消耗量以及降低土方的開挖量。

3.7 箱型和筏型基礎設計

如果建筑工程項目基礎結構部分的地質(zhì)條件承載能力有所不足、 基礎承載力分布不均勻以及房屋建筑結構對于基礎的承載力有著更高要求標準的條件下，相關設計工作人員可以在房屋基礎結構設計工作當中， 通過使用箱型或者筏型基礎來進行設計。 對于筏型基礎設計工作來講， 還適用于一些高層地下室結構設計工作當中。 箱型基礎和筏型基礎盡管都屬于大體混凝土結構形式， 但是二者之間所存在的差異性非常明顯。 比如， 在實際建筑體功能特性方面， 箱型基礎結構主要是通過較大的基礎底面較深的埋深結構以及中空結構等進行設置， 可以有效提高房屋建筑基礎結構的穩(wěn)定性， 同時進一步控制建筑基礎結構的沉降量大小。 而筏型基礎結構則是通過增加底面積， 來減小基地壓力， 有效提高建筑基礎結構的承載能力， 可以有效緩解房屋建筑基礎結構， 由于土層不均勻情況及上部荷載分布不均所產(chǎn)生的不均勻沉降情況。 在結構構成方面主要是通過柱下板帶和跨中板帶等相關結構所組成。 箱型基礎結構和筏型基礎結構， 除了在功能方面存在一定的差異性之外， 在施工過程中也存在明顯的差異性， 因此要求相關設計工作人員根據(jù)房屋建結構的構成特點， 以及結合地質(zhì)土壤的工作情況進行合理選擇。

4 結語

綜上所述， 在進行土木工程項目建設施工時， 其中建筑基礎結構的設計工作尤為關鍵， 其直接關系到建筑工程項目的整體建設質(zhì)量及安全。 通過全面提高建筑基礎設計工作質(zhì)量， 可以有效提高建筑主體結構的安全性和穩(wěn)定性， 保證人們的生命財產(chǎn)安全， 同時推動我國建筑產(chǎn)業(yè)不斷朝著更高目標和方向上發(fā)展，因此需要全面加強建筑地基基礎的設計工作。