土木工程建筑結構基礎設計策略分析

劉富宙

0 引言

在建筑工程的設計及其施工中，如果建筑結構的基礎設計不夠合理，便會直接影響到基礎的強度及其承載力，導致不規則沉降的產生，對整體建筑工程質量造成不良影響，縮短其使用壽命，嚴重情況下甚至會引發不必要的安全事故，對用戶的生命和財產安全造成威脅。因此，在對建筑工程進行基礎設計的過程中，設計者一定要充分意識到此項設計的重要性，明確不同類型建筑工程的基礎設計，并根據實際情況、結合實際需求，采取合理的方法與措施來進行建筑工程結構基礎的設計。通過這樣的方式，才可以有效確保建筑工程基礎設計的科學性與合理性，實現整體建筑工程質量及其安全的良好保障。

1 建筑結構基礎設計重要性概述

1.1 提升施工效率

在建筑工程中，對結構基礎進行合理設計，使其基礎選擇與設計參數均與實際工程相符，便可為后續的施工提供最具科學性的參考依據。具體施工中，只要嚴格按照設計來進行施工，便可及時有效地完成結構基礎建設。通過這樣方式，可進一步提升施工效率，避免因結構基礎設計效果不佳所導致的工期拖延或返工的情況發生。

1.2 保障施工質量

在建筑工程中，通過結構基礎的合理設計，可使其強度、承載力、抗變形能力等各個方面都與實際工程需求相符。將這樣的設計參數合理應用到建筑工程的結構基礎施工中，便可有效確保其基礎的強度、承載力以及抗變形能力等，從而使其施工質量得到良好保障。

1.3 確保施工合理性

在建筑工程中，結構基礎的合理設計將直接關系到整體工程的合理施工。具體設計中，設計者需要按照具體要求和各種現實因素，按照施工成本、周期、人員、設備、材料等各方面的實際需求來進行設計。通過這樣的方式，便可有效確保設計方案的合理性，避免設計方案變更所造成的浪費問題，實現施工進度、質量與成本的良好控制，盡最大限度確保施工的合理性。

2 建筑結構基礎設計說明

2.1 單層和多層建筑基礎設計

通常情況下，對于單層和多層形式的建筑工程，其主要結構為砌體和框架。在砌體結構中，其主要的結構基礎為墻下的條形混凝土基礎，此類基礎具有簡單的受力和直接的傳力情況，通常可按照兩個單向形式的條形基礎進行劃分和計算。而在框架結構中，其主要的結構基礎是柱下條形基礎或者是獨立基礎，此類基礎具有明確、簡單的受力特征，其施工較為便利，經濟效益也較為顯著，因此在工程設計中，該技術屬于首選內容。一般而言，柱下條形基礎在網柱布置較為規律的單層和多層建筑結構中比較適用。隨著近年來建筑工程技術的發展，獨立基礎與防水板基礎相結合的結構基礎設計形式也開始被廣泛應用到此類建筑工程設計中。

2.2 高層和超高層建筑基礎設計

因高層和超高層建筑具有較高的垂直高度，所以其基礎結構所承受的上部荷載也比較大。在此類建筑工程中，主要的結構基礎形式包括樁基礎、箱型基礎以及筏形基礎。但是因為箱型基礎具有較大的施工難度，且工程造價也比較高，所以通常僅僅在具有特殊人防需求的地下室結構基礎設計中應用，而在其他情況下，大多會采用樁基礎或者是筏形基礎。相比較樁基礎而言，筏形基礎具有更好的完整性和更高的承載力，且其結構布置也更加靈活。

3 建筑結構基礎設計分析

3.1 墻下條形基礎設計

對于建筑工程而言，其基礎結構具有多種多樣的設計形式。而在眾多的基礎結構設計形式中，墻下條形基礎屬于比較常見的一種。在此類基礎的材料選擇中，大多會選擇一些具有良好剛度條件的材料，比如毛石、混凝土和磚石等。上述材料不僅具備較好的剛度條件，且抗剪能力、抗拉能力以及抗壓能力都很好。具體設計中，設計者需要從剛度這一角度出發，對此類結構基礎內部的抗剪能力及其抗壓能力加以有效控制，防止剪切應力和拉應力超出基礎承受限度。

一般情況下，對于多層砌體形式的建筑工程，其主要的結構基礎多為墻下條形基礎。如果其持力層是比較好的天然地基，可承受的重力荷載比較大，也可以將樓層數量適當增加一些。

就總體而言。此類基礎的應用優勢十分明顯，比如施工速度較快、施工操作便捷，施工造價較低等。具體設計中，為實現其整體性的良好保障，設計者可將地圈梁架設在基礎上方。將鋼筋混凝土形式的柔性基礎合理應用到此類基礎設計中，在上部結構重力荷載超過了地基基礎所能承受的抗壓限度時，便可實現基礎斷面的進一步加大，讓地基基礎產生的不規則沉降得以有效抑制。

對于基礎埋深，具體設計中，應將施工現場具體的抗震設防烈度、地質情況、建筑工程的實際高度、結構形式、體型等各方面因素作為依據來進行綜合考慮。對于分布情況不均勻的地基基礎，可采用肋梁增設的方法進行設計，以此來實現其抗彎矩能力的有效提升，讓地基基礎所產生的不規則沉降得以有效抑制，避免不規則沉降過大對工程質量的不良影響。

3.2 獨立基礎設計

根據剛度方面的差異，獨立基礎可分兩類，其一是剛性基礎，其二是柔性基礎。在獨立柱基礎中，其斷面有兩種形式，第一種是矩形，第二種是方形。一般情況下，設計者會將柱荷載偏心距作為依據來進行斷面形狀的合理選擇。

對于荷載偏心距比較大的柱結構，具體設計中，最好將其設計為獨立柱基礎形式，這樣便可實現投資成本的進一步節約與經濟效益的進一步擴大。在此過程中，通過拉梁拉結形式進行設計，可讓地基基礎具有更好的抗震性能，防止地震情況下地基基礎的不規則形變。對于上部為框架結構且地基基礎承載負荷能力較好的建筑工程，因其地基基礎不容易發生不規則形變，所以其結構的選擇也更加靈活。而在獨立柱基礎的設計中，其基礎拉梁最好應沿著兩個主軸的方向進行設計，通過這樣的方式，便可讓各個獨立基礎之間具備更好的整體性，同時也可以對柱基不均勻沉降加以有效調整，并實現首層柱高度的合理降低。這樣便可讓獨立基礎具備更好的穩定性，并實現其承載力的進一步提升，讓獨立基礎以及整體工程的質量與安全得到最大限度地保障。

3.3 柱下條形基礎與十字交叉基礎設計

在對建筑工程結構基礎進行設計的過程中，設計者需要對建筑工程所在區域中的具體條件加以綜合考慮。如果建筑工程所在區域中的地基條件相對較差，或者是建筑工程的柱荷載相對較大，便不可僅僅通過獨立基礎的方式來進行設計，因為這樣的結構基礎設計形式并不能讓建筑工程結構具備足夠的復合承載能力，其質量和安全也得不到良好保障。同時，如果施工現場并沒有預留出足夠的回旋空間，或者是施工現場的環境條件十分雜亂，不能對基礎面積加以合理擴大，要想有效確保結構基礎設計效果，設計者就需要通過柱下條形基礎的形式來進行設計。相比較其他形式的地基基礎而言，柱下條形基礎的剛度條件十分良好，通過此類基礎的應用，可以讓建筑工程地基基礎的不規則沉降情況得以有效避免。但是在具體的結構基礎設計過程中，設計者也需要對柱基礎的荷載偏心距加以重點考慮，如果其偏心距太大，條形基礎所具有的剛度條件并不能滿足實際需求，地基基礎所產生的不規則沉降也將得不到有效控制。

在具體的結構基礎設計過程中，為實現柱下條形基礎實際作用的充分發揮，設計者需要對以下兩個方面的內容作重點考慮：

（1）需要對其梁截面高度加以合理控制，通常情況下，其梁截面高度應控制在柱距的1/8～1/4 之間；

（2）應該讓條形基礎中的端部朝外部伸出一段長度，一般情況下，這段長度需要控制在第一跨距的0.25 倍。

在此過程中，如果地基基礎并不具備足夠的負荷承載能力，或者是柱基礎所承受的荷載力太大，設計者就需要將地基基礎的面積適當擴大，通過這樣的方式，讓地基基礎所具有的負荷承載能力及其抗變形能力得以顯著提升。而在這樣的情況下，最合理的選擇便是十字交叉基礎，通過此類基礎的應用，便可讓整體建筑結構基礎的空間剛度得以有效提升。但是十字交叉基礎并不是在所有建筑工程中都適用，因此在具體的建筑結構基礎設計中，設計者一定要對其實際情況加以綜合考慮，如果實際條件允許，便可對十字交叉基礎加以合理的選擇和應用，如果實際條件不允許，則不可選用此類基礎。通常情況下，如果其地基土質并不是均勻分布，不具備足夠的負荷承載能力，且在建筑工程上部結構的重力荷載比較大的情況下，設計者便可對十字交叉基礎加以合理應用。

3.4 樁基礎設計

對于土木建筑工程而言，在其具體的結構基礎設計過程中，樁基礎是一種非常常用且有效的結構基礎形式。樁基礎的應用優勢十分顯著，它不僅具備非常強的負荷承載能力，而且能夠將地基沉降控制在最小。憑借著這些優勢，樁基礎在當今的土木建筑工程中已經成為一種廣泛應用的淺基礎形式。但是在建筑工程結構基礎的設計與應用中，因樁基礎所需材料較多，加之對材料質量和施工水平的要求也比較高，所以此類基礎的應用往往需要耗費比較大的施工成本。基于此，設計者不可對樁基礎加以隨意使用，只有在地基基礎所具有的荷載抵抗能力以及形變抵抗能力不能與實際要求相符的情況下，才可以將其結構基礎設計為樁基礎。

在進行建筑工程結構基礎的具體設計中，對于樁基礎，其設計要點包括以下的幾個方面：

（1）如果建筑工程中的上部結構具有很大的重力荷載，且下部結構可以用作樁端持力層，可通過樁基礎的結構形式來進行設計。

（2）如果建筑工程中的淺層地基存在不規則沉降情況，在通過加固法對軟土地基進行處理之后，依然不能滿足整體建筑工程結構對于沉降量的控制需求，此時便可將其結構基礎設計為樁基礎。

（3）在建筑工程中，如果地基基礎的承載力比較強，但是建筑工程本身具有非常大的重量荷載，對于地基基礎具有更高的抗沉降力需求，此時便可將其結構基礎設計為樁基礎形式。通過這樣的方法，才可以讓樁基礎在建筑工程結構基礎設計中得以合理應用，充分滿足建筑工程實際建設及其應用方面的需求。

3.5 鋼混筏片基礎設計

在對建筑工程中的結構基礎進行設計的過程中，設計者需要充分了解施工現場的地基土質情況，對于土質不均勻分布、荷載力較差且上部結構重力荷載比較大的建筑工程，設計者可對十字交叉基礎加以合理應用。但是因為一些建筑工程現場的地基底面積可能會相互重疊，這樣的情況就不能夠為整體建筑工程提供出足夠的底面積空間。為實現上述問題的有效解決，具體設計中，設計者可對鋼筋混凝土筏片形式的基礎加以合理應用。尤其是在對建筑工程中的地下室結構進行設計的過程中，設計者更應該考慮鋼筋混凝土筏片基礎的合理選用，通過這樣的方式，才可以有效確保其結構基礎的設計效果，滿足建筑工程施工中對于結構基礎的實際需求，以此來盡最大限度確保整體建筑工程的質量及其安全性。

就目前的土木建筑工程來看，應用到其中的鋼筋混凝土筏片基礎類型有很多種，各種基礎類型也都具備不同的適用條件。基于此，在此類基礎的具體應用中，設計者需要對建筑工程施工現場的實際條件加以全面考慮，以此來實現不同形式鋼筋混凝土筏片的合理選擇。比如，對于所受荷載力比較小的地基基礎，在其建筑結構基礎設計中，設計者可對平板式鋼筋混凝土筏片基礎加以合理應用；而對于所受承載力比較大的地基基礎，在其建筑結構基礎設計中，設計者可對梁板式鋼筋混凝土筏片基礎加以合理應用。除此之外，在對軟土地基條件下的建筑工程結構基礎進行設計時，設計者也可以將鋼筋混凝土筏片基礎加以合理應用，因為此類基礎的剛度條件非常好，通過該基礎的應用，可以讓建筑工程柱體或者是墻體的不規則沉降情況得以有效抑制，從而有效滿足其荷載力的實際需求，讓整體土木建筑工程的質量及其安全性得到最大限度的保障。

4 結語

綜上所述，在當今土木建筑工程行業的不斷發展中，其結構基礎所發揮的作用也越來越明顯。對于建筑工程而言，結構基礎不僅僅是整體工程的開始，同時也是影響后續建設施工及其應用質量的關鍵部分。因此，關于建筑工程的結構基礎設計，也成為近年來建筑工程領域乃至于整個社會關注的重點。在對建筑工程中的結構基礎進行設計時，基礎形式的選擇及其設計要點的把握至關重要。基于此，設計者一定要充分掌握各種結構基礎的適用條件及其設計要點，然后以此為依據，結合建筑工程的實際情況與實際要求，對其結構基礎進行合理的選擇與設計。這樣才可以讓建筑工程中的結構基礎設計質量得到良好保障，從而為整體工程后續的建設施工提供有力支撐，進一步確保建筑工程的應用質量及其安全性，在滿足當今社會對于建筑工程實際需求的基礎上進一步促進我國建筑工程行業的良好發展。