房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)探討

殷繼業(yè)

摘要：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作為建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的組成部分，直接關(guān)系到整個(gè)建筑的質(zhì)量。但是，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，受諸多因素的影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)存在著不足，從而使建筑工程受到影響。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，加強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的水平極具現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674—3024（2016）11—117—02

前言

基礎(chǔ)作為房屋建筑的地下部分，其設(shè)計(jì)是否科學(xué)和合理對(duì)于房屋建筑整體的安全性、適用性和耐久性都有著較為深遠(yuǎn)的影響，如果基礎(chǔ)沒做好，就可能導(dǎo)致房屋建筑的不均勻沉降，導(dǎo)致墻體開裂等，同時(shí)設(shè)計(jì)方案也決定著基礎(chǔ)選型以及后續(xù)施工的合理性和經(jīng)濟(jì)性，可見做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重中之重。

1高層建筑基礎(chǔ)設(shè)$-t概述

在進(jìn)行高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮的因素較多，其基礎(chǔ)的面積、承載力、內(nèi)力及配筋等的確定，需要進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算才能取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，所以在計(jì)算過程中需要結(jié)合工程地質(zhì)勘察報(bào)告、上部結(jié)構(gòu)類型、需要承受的工作荷載效應(yīng)、施工技術(shù)水平及材料等多個(gè)方面的因素，只有進(jìn)行周全的考慮，才能確保基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)各項(xiàng)計(jì)算的準(zhǔn)確性，確保基礎(chǔ)的安全和穩(wěn)定。

目前在我國高層建筑基礎(chǔ)工程施工中，通常都會(huì)采用深樁基礎(chǔ)來進(jìn)行施工，利用樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工，不僅施工較為簡單，而且樁基礎(chǔ)受力較為合理，可以使深部土層的承載能力充分的發(fā)揮出來。同時(shí)樁基礎(chǔ)與現(xiàn)代施工技術(shù)和材料實(shí)現(xiàn)了完美的結(jié)合，這有效的提高了樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的水平，使其在基礎(chǔ)工程中發(fā)揮著更好的性能。

在實(shí)際工程施工中，由于不同的結(jié)構(gòu)物對(duì)施工要求會(huì)有所不同，同時(shí)施工過程中地質(zhì)條件和施工方法也會(huì)有所不同，所以會(huì)利用不同的樁和樁基礎(chǔ)來進(jìn)行施工。目前在基礎(chǔ)施工中通常會(huì)采用端承樁和摩擦樁，由于端承樁其樁底處于巖層和硬土層中，土層具有較好的非壓縮性，這樣就有效的避免了樁發(fā)生沉積，樁具有良好的承載力。而摩擦樁主要是依靠樁側(cè)摩擦阻力來承擔(dān)豎向荷載，而且樁底土層也會(huì)對(duì)豎向荷載具有一定的支承力，但由于底部支承的土層具有可壓縮性，所以樁基的沉降量還是會(huì)較大的。

在房屋建筑基礎(chǔ)施工時(shí)利用樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工時(shí)，其受力方式有獨(dú)自受力和樁土共同受力兩種情況，其目的都是為了將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基。在基礎(chǔ)施工時(shí)，如果利用天然地基，則無法對(duì)建筑物不同部位下的土層厚度進(jìn)行有效的控制，所以土層薄、厚及缺失情況都會(huì)存在，這樣在建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載下不可避免的會(huì)導(dǎo)致沉降的發(fā)生，但利用樁基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)工程承載時(shí)，其承載力則會(huì)傳遞給下層的硬土層或是巖石層，能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物沉降量實(shí)現(xiàn)控制。

2房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方法

2.1傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，通過對(duì)過去一段時(shí)間國內(nèi)外典型建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行系統(tǒng)分析，從其中總結(jié)出一定的約定俗成的規(guī)律，并作為新設(shè)計(jì)方案的立足點(diǎn)，同時(shí)考慮各類型基礎(chǔ)各自的特點(diǎn)和適用范圍，并與房屋建筑自身特點(diǎn)、勘查資料相結(jié)合，從而選出合適的基礎(chǔ)類型，并經(jīng)計(jì)算確定各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

2.2共同作用分析法

在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，常常將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)和地基看作一個(gè)統(tǒng)一的整體，使三者之間保持力的平衡和協(xié)調(diào)的變形能力，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，由于其考慮了上部結(jié)構(gòu)的剛度，因此更具科學(xué)性和合理性，但同時(shí)這種方法由于涉及到的方面較多，因此設(shè)計(jì)難度也較大，對(duì)于計(jì)算機(jī)軟件和硬件的要求也更高，設(shè)計(jì)成本較傳統(tǒng)方法高出不少，因此只有在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中才會(huì)采用。

3基礎(chǔ)選型和設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1獨(dú)立基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

獨(dú)立基礎(chǔ)的造價(jià)較低，且對(duì)地基土具有較好的適應(yīng)性，且抗震性能較好，因此在框架結(jié)構(gòu)的民用建筑中普遍采用。對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)來說，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)根據(jù)地基土的特點(diǎn)而進(jìn)行，如地基土的壓縮性較強(qiáng)、壓實(shí)密度較大，則宜設(shè)計(jì)成剛性基礎(chǔ)，除此之外則應(yīng)設(shè)計(jì)成柔性基礎(chǔ)，以抵抗地基土壓縮帶來的不均勻沉降。根據(jù)實(shí)際情況獨(dú)立基礎(chǔ)可采用階形基礎(chǔ)、坡形基礎(chǔ)、杯形基礎(chǔ)中的一種或組合，獨(dú)立基礎(chǔ)一般設(shè)置于承重的柱下，與現(xiàn)澆混凝土柱整體澆筑，如柱采用預(yù)制混凝土柱，則一般將獨(dú)立基礎(chǔ)上部做成杯口形，將柱嵌入到杯口中并用細(xì)石混凝土嵌縫形成杯口基礎(chǔ)。

3.2樁基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

樁基礎(chǔ)的承載能力較強(qiáng)，主要用于地基下部土層較為堅(jiān)硬，且地基上部承載力不足的場合，另外在基礎(chǔ)加固時(shí)也常采用樁基礎(chǔ)作為治理措施，由于樁身較長，可將上部荷載傳遞到地層身處。在設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)時(shí)，如果房屋建筑結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，為減小各部位沉降的差異性，可在基礎(chǔ)中部加密布樁以及增加中部樁身長度的方式來調(diào)整樁基的支承受力方式。

3.3箱形或筏型基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

箱形或筏板形基礎(chǔ)主要用于地基土承載力不均勻以及高層建筑等對(duì)地基基礎(chǔ)承載力要求高的場合，另外，在有地下室的房屋建筑中也可采用筏板基礎(chǔ)，使其既發(fā)揮基礎(chǔ)的作用又可作為地下室的地面使用。箱型基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的主要難點(diǎn)在于降低基礎(chǔ)整體的彎曲應(yīng)力，因此可將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)看做一體，采用共同作用分析法進(jìn)行設(shè)計(jì)，另外，箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)屬于大體積混凝土，施工中容易出現(xiàn)溫度裂縫，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要予以充分考慮，通過設(shè)置伸縮縫來抵抗由于溫度變化導(dǎo)致的變形，寬度一般設(shè)置為20mm—30mm。樁箱基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)樁箱基礎(chǔ)是采用樁基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)，使兩種基礎(chǔ)共同承載受力的基礎(chǔ)，其抗彎剛度較高，卸載能力強(qiáng)，沉降量較小，因此常用于在軟弱地基上建設(shè)的高層建筑、重型建筑以及其他對(duì)沉降量要求嚴(yán)格的房屋建筑。樁箱基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于布樁方式的選擇，由于不同方位地基土性質(zhì)的差異性，如果采用滿堂布樁的方式就會(huì)使得各個(gè)樁體樁頂反力出現(xiàn)差異，對(duì)于基礎(chǔ)底板來說，各個(gè)部位受力不均，若要保證基礎(chǔ)的承載力就必須使底板具備一定的厚度；因此，實(shí)際設(shè)計(jì)中可通過調(diào)整布樁方式，即通過適當(dāng)增加中間部位樁間距的方式，充分利用基礎(chǔ)底部樁間土的承載力，分擔(dān)基礎(chǔ)底板的受力情況，從而減小底板厚度。另外，如果上部結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當(dāng)沿著剪力墻軸線方向布樁，以抵抗由于剪力墻自重可能導(dǎo)致的基礎(chǔ)局部受壓過大。

4房屋建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

目前，我國的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀從總體上來看還是十分不錯(cuò)的，但是，仍有諸多還不夠成熟和完善的地方，還需要不斷地在發(fā)展過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和完善。尤其是在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，還需要注意以下幾個(gè)方面的問題。

4.1各因素對(duì)地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響

在進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及地基設(shè)計(jì)中，由于很多因素均可對(duì)設(shè)計(jì)方案造成影響，因而，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要對(duì)現(xiàn)有因素進(jìn)行考量。第一，應(yīng)結(jié)合實(shí)際勘測及地質(zhì)檢測資料，對(duì)現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造及地震情況等予以分析及了解，將獲得的環(huán)境及氣候數(shù)據(jù)等引入設(shè)計(jì)中，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，盡可能將各種因素可能產(chǎn)生的影響降至最低；第二，由于地基土質(zhì)較差，在使用換土墊層方式予以處理時(shí)，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)勘查情況，對(duì)土層厚度及其構(gòu)造予以了解，以便對(duì)墊土厚度進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，在其厚度及寬度上，要滿足經(jīng)濟(jì)性及安全性要求。在土質(zhì)選擇上，一般以強(qiáng)度好的沙礫為主，以提升土層穩(wěn)定性。

4.2環(huán)境溫度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要對(duì)混凝土基礎(chǔ)產(chǎn)生影響因素予以考量，比如周邊環(huán)境溫度等。我們常見的混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫，其主要原因就是由于環(huán)境溫度不適宜造成的。比如，保溫層失去作用、暴雨或者溫度驟降等，都會(huì)在混凝土表現(xiàn)與周邊環(huán)境之間造成溫差，由于其應(yīng)力時(shí)間較短，很容易導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂紋。因此，伸縮縫的設(shè)置極為關(guān)鍵。而在伸縮縫設(shè)置上，必須按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不能貪圖施工或者設(shè)計(jì)上的便利將其用后澆帶予以替換。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中要時(shí)刻關(guān)注環(huán)境溫度可能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的影響，對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算后來確定伸縮縫的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，以符合環(huán)境要求。在設(shè)計(jì)方案編制上，對(duì)于伸縮縫的要求明確說明，必須選擇適合的填充材料及制定切實(shí)可行的安裝方案。對(duì)于建筑物的頂層保溫及隔熱也需要采取有效措施，可使用溫度筋的辦法，在受溫度影響較大的位置予以配置。

5結(jié)語

總之，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為系統(tǒng)復(fù)雜的工作，設(shè)計(jì)人員要不斷地探索與發(fā)現(xiàn)，既要立足于建筑物整體，把握好關(guān)鍵部位、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，又要注重細(xì)節(jié)的考慮，掌握科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，從而打造出科學(xué)合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)而提升建筑物的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，維護(hù)居民安全。