房屋建筑結構設計中的基礎設計方案

【摘要】針對某擬建項目實際情況，在減少其基本情況與工程地質條件的基礎上，對其基礎設計方案進行深入分析，提出基礎設計中需要注意的要點，旨在為類似其它項目的基礎設計提供參考階段，不斷提高房屋建筑基礎設計水平。

【關鍵詞】房屋建筑;結構設計;基礎設計

在房屋建筑結構設計過程中，基礎設計為重要內容，其設計質量在很大程度上決定了建筑上部結構能否保持安全穩定。然而，基礎設計是一項復雜且綜合性較強的工作，需要充分考慮建筑的用途、地質條件等方面，只有這樣才能制定合理可行的設計方案，為之后的基礎施工及上部結構施工等奠定良好基礎。

1、工程概況

某擬建項目包含安置區、公寓、美食廣場、學校、消防站、社區服務設施及商業街巷，建筑面積可達28.5萬m2，總體效果如圖1所示。

項目所在地區的地勢呈西南方向高和東北方向低，有很大的起伏，高程在0-30m范圍內變化，最大高差可以達到20m左右。項目規劃區以水田和旱地為主。項目不同結構單體基本情況如表1所示。

2、工程地質條件

項目場地的原始地貌為典型的沖洪積平原，整體地勢比較開闊，地基土的性能普通，但沒有可發生液化的飽和砂土及可發生震陷的軟土，經開挖揭露，范圍內地層特征如表2所示。

經勘察，場地范圍內地下水以黏土質中砂層作為主要賦存層，以強風化與中風化花崗巖為次要賦存層，在黏土質中砂層當中的地下水，其類型為孔隙潛水，以大氣降水與灌溉明渠為主要補給，同時向南側低洼部位排泄。該場地范圍內地下水實際埋深在0.0-3.0m范圍內，實際標高在4.21-29.69m范圍內，水位的具體變化幅度在1.0m左右，建筑結構抗浮水位為室外地坪實際標高，設計可取5.5m。

3、基礎設計方案

根據場地的土層情況，可將該項目沒有設置地下室的建筑基礎分成以下三種具體情況：第一種情況為基礎的底部標高在達到最小埋深要求的基礎上直接落于持力層;第二種情況為在適當增加基礎實際埋深以后，使其落于持力層;第三種情況為設計地面標高大于自然地面標高，應在填土上進行基礎的設計，同時對填土提出相應的要求[1]。針對設置了一層地下室的情況，考慮到該地下室主要用途為車庫，對層高的要求較高，所以基礎可以直接落于持力層。

3.1基礎類型選擇

（1）設置地下室的結構，因對抗浮有一定要求，而且地下水位相對較高，故以筏板基礎為宜，無梁樓蓋。

（2）安置區場地中，因設計室外標高和建筑每戶的±0.000均存在一定變化，而且建設單位要求所有戶都要脫開結構之間的相互影響，所以以柱下條形基礎為宜。

（3）對于地上層數不超過3層的，考慮到采用的都是框架結構，故以柱下獨立基礎為宜。

（4）公寓主體結構采用的是剪力墻，但沒有設置地下室，所以以墻下條形基礎為宜。

（5）商業街巷1因樓層數量相對較多，采用獨立基礎可能無法達到承載力方面的要求，所以建議選擇筏板基礎。盡管沒有設置地下室，但基礎的實際埋深也必須滿足相關規范提出的要求，即達到建筑總高的1/15以上。

3.2特殊情況基礎設計

（1）當建筑設有地下室時，需要以場地坡度走向為依據，結合建筑功能進行基礎設計，建議采用梯田式下沉形式，在筏板基礎的頂部預留一個厚度為600mm的配重層，通過壓重抗浮，使基底的實際標高處于持力層的范圍之內[2]。

（2）對于柱下獨立基礎與條形基礎，在設計中應充分考慮下列幾點：

①如果基礎底部標高在最小埋深條件下可以處在持力層范圍內，則按照規范提出的一般要求進行設計即可;如果需要對基礎的底部標高進行適當加深才可以使其處在持力層范圍內，則要充分考慮±0.000到基礎段加高可能受到的不利影響，同時每個橫向與縱向排基礎的實際標高進行嚴格控制，使其盡量保持一致，同時將基礎水平距離與埋深差之間的比值控制在2以上。由于沒有設置地下室的建筑，其結構都嵌固于基礎當中，當基礎埋深過大時，可能會對結構安全與穩定造成影響，如同建筑的高度被增加，故本次設計將基礎底部標高-3.000m作為界線考慮[3]。

②如果基礎的底部標高在加深到-3.000m以后依然沒有處在持力層范圍內，則要進行換填墊層，即對持力層和基礎底部之間采用級配砂石進行換填，直到設計要求的底部標高。對于級配砂石材料，其中，砂以有良好級配的中、粗砂為宜，含量按照總量的50%-70%嚴格控制，粒徑在2mm以內的部分，其總量不能超出總量45%，同時還不能含有雜質，如垃圾與動植物的殘體等;石以碎石或者是卵石為主，其含量應控制在總量的30%-50%，粒徑不能超過20mm。在換填完成后，墊層整體承載力要通過相關試驗檢測來確定，經試驗檢測確認承載力可以達到要求后，方可開始大面積施工。在實際的換填施工中，要做好分層鋪設，實際的分層厚度不能超過300mm，每鋪設完一層都要進行碾壓，碾壓使用噸位不小于18t的振動壓路機進行，在壓路機無法進入的部位，可由人工使用小型振動夯來壓實，對于碾壓的遍數，一般每層都要碾壓4遍以上，完成碾壓后檢查壓實系數，要求壓實系數達到0.97以上。按照相關規范提出的要求，大面積壓實填土地基基礎寬度的地基承載力修正系數為零，基礎埋深的地基承載力修正系數對于填土寬度比基礎寬度兩倍大的質量控制較為嚴格的填土地基，需要以換填材料的類型與性質為依據在1.5-2.0的范圍內取值，而其它所有情況均取1.0即可[4]。

③通常情況下，換填墊層的厚度要控制在3m以內，如果厚度超過3m，則換填的質量將難以保證，而且經濟性也會明顯降低。因此，如果自然地面和設計地面之間存在較大的高差，則應優先考慮樁基礎的形式[5]。

以上是針對不同情況提出的基礎設計方案和處理方法，基礎設計需要根據場地的地質情況進行，當面對特殊情況時，還要進行特別的設計，以此保證設計方案的合理性。按照以上方案完成施工后，基礎沉降處在允許范圍內，說明以上基礎方案合理可行，而且還具有良好的經濟性，能為后續施工奠定良好基礎，并為類似工程基礎設計提供參考借鑒。

結語：

綜上所述，對房屋建筑而言，地基基礎使其上部結構保持安全穩定的根本所在，根據建筑所處場地實際情況選擇適宜的基礎類型或采取合理可行的地基處理方式，無論是對項目安全還是項目的經濟性及適用性，都有十分重要的意義。希望以上對項目基礎設計方案的分析能為類似的其它項目基礎設計提供參考借鑒。

參考文獻：

[1]任強.房屋建筑結構設計中的基礎設計方案分析[J].中國新技術新產品，2020，11（17）：109-110.

[2]袁鼎明.房屋建筑結構設計中基礎設計的相關研究[J].城市建設理論研究（電子版），2019，10（19）：41.

[3]黃忠.探討房屋建筑結構設計的經濟性及優化技術應用[J].建材與裝飾，2019，12（03）：123-124.

[4]張東輝.高速公路沿線房屋建筑結構設計中基礎設計探析[J].價值工程，2018，37（09）：178-180.

[5]陳浩.房屋建筑結構設計中基礎設計探討[J].城市建設理論研究（電子版），2016，11（34）：134-135.

作者簡介：

湯定榆（1981-），男，湖南瀏陽人，本科，工程師，主要從事結構設計工作。