房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案分析

文/王功江 遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽(yáng) 110005

1、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方法

1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的分析和探究，總結(jié)出一部分常見(jiàn)的設(shè)計(jì)規(guī)律。對(duì)一個(gè)新的建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，先考慮到它的特性和使用的范圍，還要考慮到本身的特點(diǎn)，選擇合理的數(shù)據(jù)類型，對(duì)其進(jìn)行結(jié)合利用，并采用規(guī)范的計(jì)算方式。

1.2 共同作用分析法

在高層建筑的基本設(shè)計(jì)中，把以往上部的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)作為整體，以此來(lái)保證房屋的平衡性和協(xié)調(diào)性。因?yàn)榇朔椒ǜ鼮榭茖W(xué)合理，與以往的設(shè)計(jì)方法作為對(duì)比，涉及的領(lǐng)域比較廣泛，成本也比較愛(ài)高，且有一定的難度，因此只有在規(guī)模較大且復(fù)雜的建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)重點(diǎn)內(nèi)容

2.1 根據(jù)地基承載力、變形和穩(wěn)定性的驗(yàn)算確定基礎(chǔ)埋深

（1）建筑地基的沉降變形不僅與地基總壓P有關(guān)，還與地基的重力壓力PC有關(guān)。基坑開(kāi)挖深度決定了基坑預(yù)應(yīng)力筋的取值，因此基坑開(kāi)挖深度是影響基坑變形的重要因素之一。當(dāng)總壓P小于或等于重力壓力PC時(shí)，地基變形具有回彈和再壓縮的特性；當(dāng)總壓P大于重力壓力PC時(shí)，地基變形進(jìn)入正常固結(jié)壓實(shí)階段。淺基礎(chǔ)PC值小，基礎(chǔ)回彈性小。高層建筑基礎(chǔ)埋深廣，基礎(chǔ)回彈引起的回彈和再壓縮變形不容忽視。

（2）箱筏規(guī)范對(duì)箱筏基礎(chǔ)的深度和箱筏基礎(chǔ)或筏基礎(chǔ)的荷載偏心度有相應(yīng)的要求。箱式筏規(guī)范規(guī)定，高層建筑地基深度的確定應(yīng)考慮建筑物的高度、形狀、土質(zhì)和抗震設(shè)防烈度，并應(yīng)滿足抗傾覆、抗滑移的要求。天然地基箱形和筏形基礎(chǔ)的埋深不應(yīng)小于建筑物高度的1/15，箱形和筏形基礎(chǔ)（不論樁長(zhǎng)多少）的埋深不應(yīng)小于建筑物高度的1/18。建筑物的重心應(yīng)盡量與基礎(chǔ)平面的中心重合，如果不重合，離心率e不應(yīng)超過(guò)0.1ρ（ρ=W/A，W-與偏心距方向一致的基礎(chǔ)底面抵抗距m3；A-基礎(chǔ)底面積m2）。

2.2 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對(duì)嵌固部位的要求選取嵌固端

（1）當(dāng)單基底為箱形基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)為框架、剪力墻或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，箱形基礎(chǔ)頂部可作為上部結(jié)構(gòu)的預(yù)埋部分。原因是箱形基礎(chǔ)的豎向與水平壁面相互關(guān)系較多，整體剛度較大，層間橫向剛度一般大于上部結(jié)構(gòu)之間的橫向剛度，可以保證上部結(jié)構(gòu)在地震作用下進(jìn)入非彈性階段時(shí)，始終承受上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載將其安全地分配到基礎(chǔ)上。

（2）有箱形基礎(chǔ)的多層地下室和有筏形基礎(chǔ)的地下室。對(duì)于有框架、剪力墻或框架-剪力墻上部結(jié)構(gòu)的多層地下室，當(dāng)?shù)叵率覀?cè)剛度大于上部結(jié)構(gòu)的1.5倍時(shí)，地下結(jié)構(gòu)頂部可作為上部結(jié)構(gòu)。預(yù)埋件應(yīng)嵌入箱式基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)頂部。對(duì)于筏板基礎(chǔ)和多層箱形基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)的嵌入位置取決于基底的橫向剛度[5]。

2.3 軸向形變控制

由于低層建筑結(jié)構(gòu)的軸向力項(xiàng)對(duì)其影響不大，因此在設(shè)計(jì)中只考慮彎矩項(xiàng)，而不考慮剪力項(xiàng)。但高層建筑結(jié)構(gòu)不同，不僅樓層數(shù)不同，而且豎向高度也不同，軸向力的值相對(duì)較大，隨著高度的積累，其軸向變形更顯著，這必然會(huì)導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)的分布和內(nèi)力值發(fā)生較大變化。因此，在高層建筑的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮軸向變形的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)完成時(shí)，結(jié)構(gòu)上的豎向荷載通常是逐層疊加的，也就是說(shuō)，在施工過(guò)程中，軸向壓縮變形已經(jīng)分階段完成。因此，在考慮軸向變形的分層載荷時(shí)，不能一次性加載荷載，從而導(dǎo)致不合理的結(jié)果。此外隨著樓層的逐漸增加，高層建筑在水平荷載作用下的橫向變形也會(huì)迅速增加。

3、加強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要措施

3.1 注重對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的勘察工作

在進(jìn)行房屋建造設(shè)計(jì)前，相關(guān)的設(shè)計(jì)單位要充分的對(duì)周邊的環(huán)境進(jìn)行勘察。建造房屋的地質(zhì)情況尤為重要，它決定了該房子今后的整體質(zhì)量和安全。注意與勘察單位進(jìn)行良好的溝通，設(shè)計(jì)的方案要與實(shí)際情況相吻合。還要注意設(shè)計(jì)具備一定的合理性和科學(xué)性，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮全面。應(yīng)按照相關(guān)勘察單位提供的詳細(xì)地質(zhì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃。只有這樣才可以保證設(shè)計(jì)出來(lái)的方案符合施工環(huán)境的情況，才能使房屋的建筑有安全穩(wěn)定的保障。

3.2 注重結(jié)構(gòu)平面圖的設(shè)計(jì)

在建筑房屋的平面圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，因充分考慮房屋可能發(fā)生的一系列因素。例如抗震物，應(yīng)該結(jié)合抗震材料等進(jìn)行全面的考慮設(shè)計(jì)。不應(yīng)用軟件來(lái)建模型的方式來(lái)設(shè)計(jì)，應(yīng)該在考察周邊環(huán)境和一切自然因素后直接對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)造。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意整體性和局部性相統(tǒng)一，按照特殊的情況進(jìn)行不同設(shè)計(jì)構(gòu)造。

3.3 合理的設(shè)計(jì)屋頂結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)階段，許多建筑房屋都單獨(dú)設(shè)計(jì)了屋頂結(jié)構(gòu)，其主要構(gòu)成就是梁和折疊板、建筑面板和大跨度建筑的不規(guī)則平面、脊背屋頂?shù)钠露取＿@種比較煩瑣的屋頂，大多數(shù)在梁和板上，另一方面則是折疊板。

3.4 提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素質(zhì)

由于在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，所涉及的問(wèn)題比較復(fù)雜，只有專業(yè)性的人員才可以設(shè)計(jì)出合理的建筑。因此，對(duì)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平有著很高的要求。相關(guān)的房屋建筑設(shè)計(jì)單位在用人的時(shí)候要格外謹(jǐn)慎且重視，不僅要嚴(yán)格考察該設(shè)計(jì)師的專業(yè)素質(zhì)，也要重視設(shè)計(jì)師的整體職業(yè)素養(yǎng)。除此之外，在職的設(shè)計(jì)師也要積極地提高自身的專業(yè)水平，積極地參加職業(yè)技能的講座和培訓(xùn)。還要不斷提升自身的專業(yè)性，保證設(shè)計(jì)的方案具備合理性和科學(xué)性。

結(jié)語(yǔ)：

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市面貌口新月異，一棟棟高樓大廈拔地而起。隨之各類房屋建筑功能的不斷豐富，新穎的造型，致使工程設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜。但目前的設(shè)計(jì)周期普遍偏短，也使房屋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)文件中普遍存在某些質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)該引起我們的重視。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要性表現(xiàn)在基礎(chǔ)工程在建筑工程總造價(jià)中占有較大的比重，基礎(chǔ)工程所耗費(fèi)的鋼材、水泥用量多，施工難度大。而當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，其造價(jià)和工期所占的比重還會(huì)增加。因此基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工對(duì)房屋建筑本身至關(guān)重要，只有選擇合理的基礎(chǔ)形式及計(jì)算方法能夠保證建筑結(jié)構(gòu)安全并且降低工程造價(jià)。