房屋建筑結構設計中的基礎設計要點探索

陳飛

【摘要】隨著社會的發展和時代的進步，房屋建筑的功能及造型越來越多樣化，人們對建筑的功能及審美要求也越來越高，這也對房屋建筑設計人員提出了更高的要求?；A是房屋建筑的重要組成部分，在房屋整體的安全性能和經濟性上都有著重要的影響，本文對基礎設計的相關問題進行了探討。

【關鍵詞】房屋建筑;結構設計;基礎設計;要點因素

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

基礎是房屋結構的重要組成部分，它對于房屋整體的安全性、工程工期、工程造價都存在著重要的影響，因此結構工程師應該給予高度的重視，選擇技術合理、經濟性較好的基礎方案，滿足規范及建設方的要求。

1、房屋建筑結構基礎的設計原則

我國幅員遼闊，地質條件千差萬別，不同區域的地質條件各不相同。基礎設計是房屋建筑設計的重要構成部分，作為工程投資的首要部分，投資方對此方面也非常重視，安全適用、經濟合理、確保質量、保護環境是地基基礎的設計的基本原則?；A設計方案根據不同地質情況會各不相同，它與上部結構設計相比，變化更多，相同的建筑基礎的做法可能完全不同?；A設計應注重以往工程經驗的積累，其設計過程也是工程經驗不斷總結、改進的過程，只有在工程設計實踐中不斷創新和優化，才能設計出最合理、最優化的地基基礎設計方案。

基礎設計主要是根據建設場地的地質情況，選擇合理的基礎形式和基礎埋置深度，需要地基處理的場地選擇合適的處理措施，充分利用地基土的承載力，滿足規范上對基礎的強度、變形及穩定的要求?；A選型對基礎設計及工程造價至關重要，比如場地局部位置存在軟弱土或暗坑，若進行局部地基處理后采用天然基礎形式能滿足要求，就避免大開挖的深基礎及樁基礎，這樣既可以滿足規范要求又可以節約工程造價，達到各方都較為滿意的效果。

現行《建筑地基基礎設計規范》根據建筑物的重要性、建筑物的規模、建設場地的地質復雜程度及損壞后的影響程度，把地基基礎的設計分為甲級、乙級、丙級三個設計等級，每個等級對基礎設計的要求均不相同。結構工程師在基礎設計時應按照規范要求確定正確的基礎設計等級，設計計算時在地基承載力、地基變形、基礎沉降等各方面滿足國家規范及標準的要求，保證基礎設計的安全性。

巖土工程勘察報告是建筑物基礎設計的重要依據，地質勘察單位在現場勘察之前應編制勘察綱要，勘察綱要的依據是由設計單位提供的建筑總平面設計圖，建筑物的層數、建筑高度、荷載條件、地基變形控制要求等。地質勘察單位應在充分收集、研究分析相關資料和實地勘查的基礎上，依據勘察目標、任務和相應技術標準的要求，針對擬建工程的特點編寫勘察方案，并對其質量、技術經濟合理性負責。因場地情況變化較大或者設計方案變更等原因，擬定的勘察成果無法滿足設計要求時，應對勘察報告及時進行調整和補充。

結構工程師在相應的時間點要配合建設方及時向地質勘察單位提出勘察要求及勘察時的所需要的相關資料，待拿到地勘報告后，結構工程師需要仔細研讀勘察報告，了解建設場地的地質土層參數、水文情況、基礎形式建議、抗浮水位、地下水腐蝕性等情況，在設計中考慮這些因素進行設計及采取相關措施?；A設計時，應注意了解臨近既有建筑物的基礎情況、地下管道設施的位置、標高等，使新建基礎在施工及建筑物投入使用的過程中不會對其產生不利的影響。結構工程師在設計過程中要多和勘察單位進行溝通交流，根據建設場地的地質情況制定出最合理的基礎設計方案。

2、房屋建筑中基礎設計的要點分析

2.1基礎類型

基礎類型主要分為：獨立基礎、柱下條形基礎、筏板基礎、樁基礎等。

（1）獨立基礎一般用于建設場地持力層土體承載力較好、建筑物荷載不大且分布均勻的情況。獨立基礎一般埋置深度較淺，基礎施工開挖不深。獨立基礎的優點是受力直接、柱底反力的傳遞路線明確，對于施工方面比較便利，工期相對較短，在工程造價方面比較節約，因此是優先選擇的基礎形式。獨立基礎的高度由基礎最不利位置的受沖切、受剪切來確定。獨立基礎一般有錐形基礎和階梯型基礎兩種型式，錐形基礎的邊緣高度最小值為200mm，基礎的坡度不應大于1：3;階梯型基礎的每階高度宜為300mm～500mm，且總的階數不宜超過3階。柱下獨立基礎的基底平面宜取為正方形，其長短邊之比不宜大于2;多柱下的聯合基礎基底平面宜取為矩形，當聯合基礎的長邊與短之比大于2時，應在各柱間設置基礎梁，加強基礎的整體性。獨立基礎在實際工程中的應用較為普遍，廣泛應用于多層建筑、地下車庫、室外消防水池等等，是一種安全性、技術經濟性都較好的基礎型式。

（2）柱下條形基礎是通過基礎梁把各個受力柱連接起來，從而整體受力，根據建筑物的結構布置的具體情況，可以布置成單向條形基礎、雙向正交條形基礎、雙向斜交條形基礎等。柱下基礎梁的高度可以根據地基承載力、柱底反力等確定，一般為柱網的1/4～1/8，并根據基礎的受剪承載力計算結果取不利值來確定。柱下條形基礎的特點是整體受力，從造價上也較為經濟。柱下條形基礎一般用于地質條件較好的多層建筑，因多層建筑的荷載不大，條形基礎可以滿足其受力要求。

（3）筏板基礎是做一塊整板作為上部結構的基礎，根據其布置形式及受力特點，分為平板式筏板基礎和梁板式筏板基礎。筏板基礎的受力整體性較好，可以有效的調節不均勻沉降，施工也較為方便。筏板基礎設計計算時，要選取合理的基床系數，其數值對沉降的計算結果影響很大，因此要特別重視。另外筏板基礎的偏心距也要滿足規范的要求，避免因為過大偏心引起建筑的傾斜。筏板基礎的宜均勻受力，各部位的基底反力應相差不大，如果有較大偏差，應調整筏板基礎的布置，保證基礎可以均勻受力。筏板基礎的厚度一般由柱底沖切控制，當柱底荷載較大時，考慮到基礎造價的經濟性，可以在柱底設置加厚區或者柱墩，此方案在經濟性方面較好，可以有效的節約基礎造價。

（4）樁基礎的特點是承載力較大，布置方便，變形小，現在普遍的運用于各種建設項目中。樁基按施工工藝分為預制樁和灌注樁，近年來，鉆孔灌注樁后注漿技術的逐步成熟和推廣，拓展了鉆孔灌注樁廣泛的使用空間。結構工程師在設計時應仔細研讀地質工程勘察報告的地質情況，參考項目所在地區其他項目的工程經驗，如周邊有距離較近的既有建筑物，應分析考慮周邊既有建筑物對樁基礎施工的影響，選擇合理的樁基礎型式。對樁基按實際的功能作用分為抗壓樁和抗拔樁。抗壓樁較為常見，主要承受豎向構件的壓力，常用的抗壓樁型有預應力混凝土管樁、預應力混凝土實心方樁、預應力混凝土實心空樁、鉆孔（人工挖孔）灌注樁等;抗拔樁主要用于滿足地下室的抗浮要求，當地下室較深時，根據抗浮水位計算的柱底浮力大于結構自重標準值（不考慮活荷載及可變荷載）時，需要設置抗拔樁;根據最新的《建筑工程抗浮技術標準》的要求，常用的抗拔樁樁型為預應力混凝土實心方樁、鉆孔灌注樁等。結構工程師在設計時應根據國家規范及地方標準的要求，選擇合理的計算參數，使基礎設計滿足抗浮要求。

2.2基礎沉降問題

建筑物在施工以及投入使用過程中均會產生沉降和變形，部分建筑還會產生不均勻沉降，導致建筑出現開裂、滲漏等風險。產生這些的主要原因有：1）建筑物層數、立面造型、使用功能不同導致的荷載分布不均勻;2）建設場地內的地質情況分布不均勻，比如持力層土體的分布區域有變化，同一棟建筑采用了不同的持力層，地基土壓縮模量的差異等因素。

結構工程師在設計過程中應采取相應的措施來避免這些風險的發生。根據建筑物布局的特點合理地進行結構布置，合理分配結構整體的剛度，來減小不均勻沉降;根據建筑的受力特點，在荷載變化明顯的部位以及沉降差值變化較大的位置設置沉降縫或者沉降后澆帶，來避免不均勻沉降;在建筑物施工及使用過程中按規范要求均設置沉降觀測點，檢測建筑物的沉降，當出現異常情況時，及時分析原因并采取措施進行處理，來保證建筑物的安全。

2.3地基處理

地基處理是對軟弱地基土進行加固處理，改善其變形性質或者滲透性質，從而達到提高承載力和減小沉降量的目的。與采用樁基礎相比，具有造價經濟、工期短等優點。隨著施工技術的進步和發展，地基處理在工程建設領域中的應用越來越廣泛。

軟弱地基處理的方法主要有：預壓地基、換填墊層、壓實地基和夯實地基、復合地基、注漿加固、微型樁加固、擠密碎石樁如下圖。在選擇地基處理方案時，根據建筑的結構布置、使用荷載、建筑物功能，結合場地的地質條件、地下水特點和對周邊既有建筑物的影響等因素進行綜合考慮分析，初步選擇幾種可行的地基處理方案。對于初選的幾種地基處理方案，分別從加固原理，適用范圍、工期長短、對周圍環境的影響等方面對地基處理方案進行選擇比較，選擇一種最優的地基處理方案。

地基處理設計、施工前，應有地質工程勘察報告作為設計依據，根據建設項目的特點，收集項目所在地區的類似工程資料，作為地基處理設計和施工的參考依據;應當查明建設場地周邊既有建筑物的結構類型及基礎型式，周圍道路及地下管線的分布情況，以確定地基處理施工期間對周邊環境的影響和沉降及變形的控制要求。經過地基處理的場地土的復合地基承載力特征值均應通過現場載荷試驗來確定，或者根據周邊土的承載力特征值綜合考慮來確定。對于已經選擇的地基處理方案，可以在建設場地上進行測試施工，對達到的加固處理效果進行檢驗，如若效果不理想或者達不到設計要求，應進行分析并查明原因，并對地基處理方法進行調整，以達到地基加固的目的。

地基處理施工完成后，地基的變形應滿足相關規范標準規定以及設計的要求。在施工過程中以及建筑物投入使用后均應按照相關要求進行沉降觀測。

結語：

總的來說，房屋建筑的基礎設計是較為復雜多變的，這對于結構工程師有很大的挑戰，在設計過程中必須嚴謹、認真的對待，綜合考慮各方面因素，對多種可行的基礎設計方案進行技術、經濟性比較，選擇其中最優的基礎設計方案，來滿足基礎設計的安全適用、經濟合理、確保質量、保護環境的設計基本原則。

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