民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究

王 蕾

(濱州廣藝建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東 濱州 356300)

近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化建設(shè)不斷發(fā)展，人們的住房理念和需求也在不斷變化，各行各業(yè)都對(duì)民用建筑的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。民用建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不僅直接影響著民用建筑的質(zhì)量，同時(shí)也影響著建筑的使用壽命和穩(wěn)定安全性能。為了提升民用建筑的整體質(zhì)量，必須要重視基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，了解各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的具體方法。

1 民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則

民用建筑在當(dāng)前建筑市場(chǎng)中占據(jù)著較大比重，在建筑施工技術(shù)水平不斷提高的背景下，民用建筑的施工建設(shè)逐漸趨向于多功能的設(shè)計(jì)方向。做好民用建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作，對(duì)保障民用建筑的性能和使用安全具有重要作用。在當(dāng)前市場(chǎng)快速發(fā)展的情況下，一些民用建筑在施工中產(chǎn)生的質(zhì)量安全問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)，民用建筑的施工設(shè)計(jì)也逐漸成為當(dāng)前人們關(guān)注的主要內(nèi)容之一。

具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循以下三個(gè)原則：首先是整體性原則。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)的施工人員需要考慮民用建筑整體的建筑結(jié)構(gòu)和性能，保證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能滿足民用建筑的質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)民用建筑安全性能的要求；其次是預(yù)先性原則。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之前，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要對(duì)民用建筑的實(shí)際施工環(huán)境，包括地理位置、地質(zhì)條件、氣候條件、水體條件等內(nèi)容進(jìn)行預(yù)先考察，保證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的有效性；最后是重點(diǎn)性原則。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中需要著重增強(qiáng)民用建筑關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提升民用建筑的整體性能。例如，墻體、梁柱結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的承載和荷載結(jié)構(gòu)。

2 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響因素

2.1 民用建筑的上部結(jié)構(gòu)

民用建筑中的上部結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，與建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之間有著密切的聯(lián)系。建筑物本身作為一個(gè)整體，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)受到地基基礎(chǔ)、整體結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)等方面因素的影響。由于不同類型和不同設(shè)計(jì)方法的民用建筑結(jié)構(gòu)之間存在一定的差異，因而上部結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中也會(huì)存在不同。

在實(shí)際的民用建筑施工項(xiàng)目中，民用建筑結(jié)構(gòu)通常分為建筑上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)。基礎(chǔ)的橫截面積、預(yù)設(shè)深度、基礎(chǔ)類型等內(nèi)容決定了民用建筑上部結(jié)構(gòu)中墻體厚度、建筑高度、施工技術(shù)等施工環(huán)節(jié)。同時(shí)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)還在一定程度上影響著民用建筑上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以在實(shí)際的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要充分考慮民用建筑上部結(jié)構(gòu)的形式、穩(wěn)定性、剛度與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的匹配程度，同時(shí)也要考慮到民用建筑的上部結(jié)構(gòu)內(nèi)容對(duì)基礎(chǔ)抗壓變形能力、沉降能力、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的影響，合理地對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 民用建筑施工的地質(zhì)條件

由于不同地區(qū)的歷史發(fā)展?fàn)顩r、氣候條件等方面存在一定的差異，導(dǎo)致不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件也有所不同。在進(jìn)行建筑工程的施工建設(shè)時(shí)，需要考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，減少因土壤環(huán)境條件以及地質(zhì)條件等因素對(duì)建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成的影響。

民用建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地質(zhì)條件在很大程度上決定了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中對(duì)于地基承載能力的設(shè)計(jì)。這就要求基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的工作人員首先要對(duì)地基施工的地質(zhì)條件進(jìn)行勘測(cè)，再對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在實(shí)際的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，需要考慮這三方面的地質(zhì)條件：一是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要考慮民用建筑地基持力層的土壤性質(zhì)、土壤承重能力等參數(shù)；二是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要考慮樁基穿越土層的狀態(tài)，例如，樁基礎(chǔ)穿越能力和地下水體分布等。三是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要考慮地下土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)滑坡的現(xiàn)象[1]。

2.3 民用建筑施工的施工環(huán)節(jié)

在高度較高的大型民用建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，通常會(huì)發(fā)生天然地基無(wú)法滿足民用建筑對(duì)于地基承載能力和防沉降能力要求的問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，在實(shí)際的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)采用樁基礎(chǔ)。但是沉樁施工技術(shù)產(chǎn)生的噪音、震動(dòng)等問(wèn)題會(huì)對(duì)建筑施工周邊環(huán)境造成極大的影響，也對(duì)建筑施工的質(zhì)量、安全、成本、工期等造成影響，同時(shí)也會(huì)影響民用建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)形象。

與此同時(shí)，由于民用建筑施工中實(shí)際應(yīng)用的施工材料和技術(shù)之間存在一定的差異，導(dǎo)致建筑工程在實(shí)際施工中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在質(zhì)量問(wèn)題，也會(huì)對(duì)民用建筑的實(shí)際施工質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。因而在對(duì)民用建筑的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要從具體應(yīng)用的施工材料和施工技術(shù)方面入手，對(duì)民用建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和完善。

3 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具體應(yīng)用

3.1 確定基礎(chǔ)的預(yù)埋深度

在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員首先要確定民用建筑地基基礎(chǔ)預(yù)埋深度。在確定地基的基礎(chǔ)預(yù)埋深度時(shí)，需要對(duì)位于天然土質(zhì)地基上的高層建筑的筏形和箱形基礎(chǔ)進(jìn)行合理預(yù)埋深度設(shè)計(jì)，只有埋置深度達(dá)到民用建筑的施工標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，才能夠保證筏形和箱形基礎(chǔ)具備足夠的抗震動(dòng)能力和抗滑動(dòng)能力，保證基礎(chǔ)和民用建筑上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，進(jìn)而保證民用建筑的施工與使用安全，降低異常沉降、墻體裂縫等負(fù)面現(xiàn)象的發(fā)生概率，延長(zhǎng)民用建筑的使用壽命。

現(xiàn)階段，我國(guó)城市化建設(shè)的加快，城市建筑用地面積越來(lái)越小，上部建筑的高度越來(lái)越高，地基深度越來(lái)越深成為我國(guó)民用建筑的建設(shè)趨勢(shì)。所以基礎(chǔ)設(shè)施必須要在保證民用建筑穩(wěn)定性的同時(shí)，還要保證地基擁有足夠的實(shí)用性和穩(wěn)定性。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)需要從民用建筑的沉降量和周邊建筑的剛性進(jìn)行整體計(jì)算，保證民用建筑與周邊建筑之間的距離處在合適的范圍內(nèi)，且民用建筑的地基埋置深度應(yīng)該大于周邊建筑的基礎(chǔ)深度，以減少和避免民用建筑對(duì)周邊建筑的不利影響。

3.2 考慮地基基礎(chǔ)的承重能力

在民用建筑施工的實(shí)際施工情況中，民用建筑上部結(jié)構(gòu)通常采用的是主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，所以要對(duì)民用建筑主體結(jié)構(gòu)的地基承重能力進(jìn)行計(jì)算和修正，以保證地基基礎(chǔ)的承載能力能夠滿足民用建筑性能使用的要求。以實(shí)際的民用建筑施工情況為準(zhǔn)，對(duì)基礎(chǔ)的承載量設(shè)計(jì)時(shí)，通常以基礎(chǔ)底面以上結(jié)構(gòu)的荷載寬度按照基礎(chǔ)兩側(cè)的超載寬度設(shè)計(jì)。在實(shí)際的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作中，如果基礎(chǔ)超載寬度超過(guò)了基礎(chǔ)寬度的兩倍，則要將超出的超載寬度進(jìn)行折算，將其折算為土層厚度，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)埋置深度。要注意的一點(diǎn)是，基礎(chǔ)兩側(cè)的超載寬度不一致時(shí)，需要采取最小值，以最小值作為標(biāo)準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，民用建筑基礎(chǔ)施工的巖石地基的承重能力要高于軟土地基的承重能力，所以也是民用建筑地基設(shè)計(jì)中使用最普遍的地基類型，也可以利用巖石地基荷載試驗(yàn)來(lái)確定巖石地基的承載能力[2]。

3.3 基礎(chǔ)變形計(jì)算

地基變形計(jì)算是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中較為重要的環(huán)節(jié)。地基變形程度直接影響著民用建筑施工和使用安全，所以在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮到地基變形的計(jì)算，首先是地基發(fā)生變形，在實(shí)際的民用建筑施工和使用過(guò)程中，地基變形的主要類型有地基沉降量，地基沉降差，地基整體傾斜度，地基局部?jī)A斜度。在民用建筑地基施工中，進(jìn)行這四類地基變形計(jì)算時(shí)，要保證地基變形計(jì)算值小于地基變形允許值，如若計(jì)算值大于允許值，則要及時(shí)的對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，以保證地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

3.4 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是最為常用的一種設(shè)計(jì)模式。獨(dú)立基礎(chǔ)具有造價(jià)低，適應(yīng)能力強(qiáng)，抗震能力強(qiáng)的特點(diǎn)，獨(dú)立建筑一般設(shè)置于承重柱下和現(xiàn)澆混凝土柱下，利用混凝土進(jìn)行整體澆筑固定。獨(dú)立地基設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮民用建筑施工場(chǎng)地的地質(zhì)、土壤特點(diǎn)，針對(duì)不同的地質(zhì)土壤條件，選擇最為合適的基礎(chǔ)類型，具體來(lái)說(shuō)，民用建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的地基土壓縮性較弱，壓實(shí)密度較小，土壤之間粘合力較小，則可以將其設(shè)計(jì)為柔性基礎(chǔ)。獨(dú)立基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用坡形基礎(chǔ)、階形基礎(chǔ)和杯形基礎(chǔ)，實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體施工情況，合理選擇或者是組合式選擇獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)類型，以實(shí)現(xiàn)民用建筑穩(wěn)定性和安全性的需求。

3.5 復(fù)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

與獨(dú)立基礎(chǔ)不同，復(fù)合基礎(chǔ)屬于人工基礎(chǔ)范疇。復(fù)合基礎(chǔ)地基有較高的承重能力，能夠給予民用建筑上部結(jié)構(gòu)足夠的承重支撐。復(fù)合基礎(chǔ)的優(yōu)勢(shì)在于能夠增強(qiáng)地基的抗沉降能力、抗震動(dòng)能力、承載力。復(fù)合基礎(chǔ)包含內(nèi)容較為廣泛，主要包括：強(qiáng)夯、深層攪拌柱、灌漿等基礎(chǔ)類型，利用復(fù)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)時(shí)能夠加強(qiáng)地基的承重能力，復(fù)合基礎(chǔ)利用基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)地基的荷載能力。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用復(fù)合基礎(chǔ)來(lái)應(yīng)對(duì)基地土層狀況不佳的問(wèn)題，改善天然地基存在的缺陷問(wèn)題。需要格外注意，復(fù)合基礎(chǔ)的荷載承重能力由基體和增強(qiáng)體共同支撐的，所以復(fù)合基礎(chǔ)的組成和受力結(jié)構(gòu)也存在復(fù)雜性，在復(fù)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際的施工要求進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的綜合性考量。且復(fù)合基礎(chǔ)的施工工藝較為復(fù)雜，所以在進(jìn)行復(fù)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際的地基施工要求對(duì)復(fù)合基礎(chǔ)的類型進(jìn)行合理選擇。

3.6 民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的主要類型

民用建筑工程在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，在確定好基礎(chǔ)的預(yù)埋深度、地基基礎(chǔ)的承載能力、基礎(chǔ)變形、獨(dú)立基礎(chǔ)以及復(fù)合基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)之后，就能夠依據(jù)民用建筑的不同建設(shè)要求來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。當(dāng)前應(yīng)用于民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的類型主要包括以下兩個(gè)方面。

3.6.1 拓展基礎(chǔ)常見(jiàn)設(shè)計(jì)方式

拓展基礎(chǔ)常見(jiàn)設(shè)計(jì)方式主要包括獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)三種具體的形式。依據(jù)前面的分析可以得知，獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是一種最為簡(jiǎn)單也最常見(jiàn)的形式，當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)民用建筑在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，都主要應(yīng)用的這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式。

條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要是指在建筑上部結(jié)構(gòu)應(yīng)用較小的框架結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提高建筑上部結(jié)構(gòu)承載力作用的一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式。這種設(shè)計(jì)方式在實(shí)際應(yīng)用中使得上部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出基礎(chǔ)基地的反力分布情況，這種情況會(huì)受到民用建筑結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)剛度等方面的影響，在對(duì)這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算和分析時(shí)，主要可以采用倒梁法以及經(jīng)理分析法來(lái)對(duì)建筑物的相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而為民用建筑的施工設(shè)計(jì)提供更加健全的方法。

筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要是指以底板連接成片作為民用建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在對(duì)這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)實(shí)際情況的不同，主要可以將其分為梁板式和平板式兩種具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。由于筏板本身具有較大的剛度，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先要避免建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降的問(wèn)題，保證民用建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。在對(duì)筏板的基礎(chǔ)厚度進(jìn)行確定時(shí)，則要從筏板的抗沖切、抗剪切力等方面入手，利用簡(jiǎn)化計(jì)算法以及地基與基礎(chǔ)共同作用等方法對(duì)筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的具體數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。

3.6.2 樁基礎(chǔ)常見(jiàn)設(shè)計(jì)方式

樁基礎(chǔ)是能夠保證民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素之一，當(dāng)前我國(guó)民用建筑在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于樁基礎(chǔ)主要采用鉆孔灌注樁以及預(yù)應(yīng)力管樁兩種設(shè)計(jì)方式。鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)方式是當(dāng)前民用建筑在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中較為常見(jiàn)的一種樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，該方法在實(shí)際應(yīng)用中需要充分考慮到鉆孔灌注樁的施工是否會(huì)對(duì)后續(xù)民用建筑工程的施工內(nèi)容造成影響。在對(duì)鉆孔灌注樁這種樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)人員需要對(duì)鉆孔灌注樁的成樁位置、樁體大小等進(jìn)行重點(diǎn)考慮，以滿足民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)功能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為主要目的，保證民用建筑的施工建設(shè)質(zhì)量。

預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)也是一種較為常見(jiàn)的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。預(yù)應(yīng)力作為當(dāng)前我國(guó)建筑市場(chǎng)中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，在保障民用建筑結(jié)構(gòu)安全性等方面發(fā)揮著重要的作用。以預(yù)應(yīng)力技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要格外重視預(yù)應(yīng)力管樁直徑會(huì)對(duì)民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成的影響。由于當(dāng)前不同民用建筑的施工需求存在一定差異，在對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要結(jié)合不同民用建筑的施工要求對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)整，并在施工完成后，對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，為民用建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供保障。

在當(dāng)前建筑市場(chǎng)得到快速發(fā)展的背景下，民用建筑逐漸在建筑市場(chǎng)中占據(jù)較大的地位。越來(lái)越多的民用建筑對(duì)建筑施工的安全性和穩(wěn)定性也提出了更高的要求。在這種情況下，民用建筑的設(shè)計(jì)人員需要格外重視基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在充分考慮到各種可能影響建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素的同時(shí)，需要選擇更合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是民用建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相對(duì)復(fù)雜的內(nèi)容，同時(shí)也是最重要的環(huán)節(jié)之一。因此，在實(shí)際的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須要根據(jù)實(shí)際的施工情況對(duì)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，并對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)加以重視，以確保建筑基礎(chǔ)的牢固穩(wěn)定，提升民用建筑的建設(shè)質(zhì)量。