房屋建筑結構設計中基礎設計分析

摘 要：建設行業的快速發展，有效的推動了我國房屋建設結構設計的發展，房屋建筑結構開始向復雜化方向發展，這就對設計工作提出了較高的要求。近年來，我國房屋建筑結構設計雖然取得了較好的成效，但在發展過程中還存在著一些不足之處，還需要在設計過程中采取相應的改進措施，從而使房屋建筑結構設計更加完善。

關鍵詞：建筑結構；基礎設計；分析

前言

目前房屋建筑結構多為高層建筑，由于高層建筑自身的垂直高度大，層數多，重量較大，所以承受的荷載力所導致的傾斜力矩也會成倍的呈增長的勢頭。在這種情況下，就需要基礎具有較強的承載力，從而實現對沉降和傾斜的有效控制，使房屋建筑在風荷載及地震荷載下能夠具有更好的穩定性。所以在房屋建筑結構設計中需要對基礎設計和施工提出更嚴格的要求，這不僅由于基礎工程所占造價比重較大，同時還由于基礎工程直接關系到整體工程的質量，決定著工程的投資效益的實現。

1 高層建筑基礎設計概述

在進行高層建筑的基礎設計時，需要考慮的因素較多，其基礎的面積、承載力、內力及配筋等的確定，需要進行相應的計算才能取得準確的數據，所以在計算過程中需要結合工程地質勘察報告、上部結構類型、需要承受的工作荷載效應、施工技術水平及材料等多個方面的因素，只有進行周全的考慮，才能確保基礎設計時各項計算的準確性，確保基礎的安全和穩定。

目前在我國高層建筑基礎工程施工中，通常都會采用深樁基礎來進行施工，利用樁基礎進行施工，不僅施工較為簡單，而且樁基礎受力較為合理，可以使深部土層的承載能力充分的發揮出來。同時樁基礎與現代施工技術和材料實現了完美的結合，這有效的提高了樁基礎施工技術的水平，使其在基礎工程中發揮著更好的性能。

在實際工程施工中，由于不同的結構物對施工要求會有所不同，同時施工過程中地質條件和施工方法也會有所不同，所以會利用不同的樁和樁基礎來進行施工。目前在基礎施工中通常會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生沉積，樁具有良好的承載力。而摩擦樁主要是依靠樁側摩擦阻力來承擔豎向荷載，而且樁底土層也會對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較大的。

在房屋建筑基礎施工時利用樁基礎進行施工時，其受力方式有獨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構的荷載傳遞給地基。在基礎施工時，如果利用天然地基，則無法對建筑物不同部位下的土層厚度進行有效的控制，所以土層薄、厚及缺失情況都會存在，這樣在建筑物上部結構荷載下不可避免的會導致沉降的發生，但利用樁基礎作為基礎工程承載時，其承載力則會傳遞給下層的硬土層或是巖石層，能夠更好的實現對建筑物沉降量實現控制。

2 高層建筑基礎的設計分析

2.1 上部結構的剛度對基礎受力狀況的影響

假設上部結構為絕對剛性，當地基變形時，各豎向構件只能均勻下沉；如忽略豎向構件端部的抗轉動能力，則豎向構件支座可視為基礎梁的不動鉸支座，亦即基礎梁猶如倒置的連續梁，不產生整體彎曲，卻以基底分布反力為外荷載，產生局部彎曲。反之，假設上部結構為絕對柔性，對基礎的變形毫無約束作用，于是基礎梁在產生局部彎曲的同時，還經受很大的整體彎曲。于是，兩種情況下基礎梁的內力分布形式與大小產生很大的差別。實際結構物常介于上述兩種情況，其整體剛度的考慮非常困難，只能依靠計算軟件分析。在地基、基礎和荷載條件不變的情況下，增加上部結構的剛度會減少基礎的相對撓曲和內力，但同時導致上部結構自身內力增加，即上部結構對減少基礎內力的貢獻是以在自身中產生不容忽視的次應力為代價的。還應注意的是上部結構的剛度貢獻也是有限的。

2.2 基礎剛度對基底反力分布的影響

絕對柔性基礎當上部結構剛度可以忽略時，對荷載傳遞無擴散作用，如同荷載直接作用在地基上，反力分布p（x，y）則與荷載q（x，y）大小相等、方向相反。當荷載均勻時，基礎呈盆形沉降；如欲使基礎沉降均勻，則需使荷載從中部向兩端逐漸增大，呈不均勻狀。絕對剛性基礎對荷載傳遞起著“架越作用”。由于基礎為絕對剛性，迫使地基均勻沉降。由于土中塑性區的開展，反力將發生重分布。塑性區最先在邊緣處出現，反力將減小，并向中部轉移，形成馬鞍形分布。理論分析與試驗研究表明，基底反力的分布除與基礎剛度密切相關外，還涉及到土的類別與變形特性、荷載大小與分布、土的固結與蠕變特性，以及基礎的埋深和形狀等多種因素。

2.3 地基條件對基礎受力狀況的影響

地基基礎的受力情況，與地基土的壓縮性和分布具有一定的關系。當地基土壓縮性較小時，其基礎結構的整體和局部彎曲都會較小，上部結構的穩定性也較好。但在實際施工中，地基土通常都會具有一定的可壓縮性，而且在分布上也較不均勻，這樣基礎彎矩則會具有較大的差異性。這樣不可避免的會在基礎和地基界面處產生一定的摩擦力，但這種摩擦力基本上都不會超出土的抗剪強度。孔隙水壓力的變化情況會對摩擦力的大小和分布帶來一定的影響，同時界面的狀況還會受到外荷載分布及性質、基礎的柔度及土的蠕變等的影響，所以對于界面摩擦所產生的影響還要進行充分的考慮和慎重估計。

2.4 上部結構與基礎和地基共同作用的概念及分析方法

上部結構與地基和基礎三者是彼此不可分離的整體，每一部分的工作性狀都是三者共同作用的結果。共同作用分析，就是把上部結構、基礎和地基看成是一個彼此協調工作的整體，在連接點和接觸點上滿足變形協調的條件下求解整個系統的變形與內力。在共同作用分析中，上部結構和基礎通常是由梁、板組成，因此可以采用有限單元法、有限條法、有限差分法或解析方法建立上部結構和基礎的剛度矩陣，并利用變形協調條件與地基的剛度矩陣耦合起來。

3 對房屋建筑結構基礎設計的建議

房屋建筑基礎設計是整體建筑的重要，所以在設計時需要從整體建筑來進行全面考慮，不僅需要充分的考慮好與上部結構的關系，同時還要做好各項假定，但在實際設計過程中，往往都是先進行基礎的設計，而上部結構的設計相對來滯后一些，這就需要在進行基礎設計時要盡可能的考慮好相關的影響因素，并采取必要的措施，盡量減少設計中可能帶來的誤差，使房屋結構基礎設計的質量能夠得以保障。

當前建筑結構基礎設計主要是根據結構力學以及彈性力學來進行的，具有操作簡單、可靠性高的優點，能夠保證取得較好的設計效果，尤其是對于一些地質情況比較好的基礎來說更能得到滿意的效果。目前高層建筑無論是數量還是高度都呈不斷增加的趨勢，由于垂直荷載作用的加大，也會導致沉降的增加，所以在對高層框架結構設計時需要對基礎的柔性和剛度進行充分的考慮。

4 結束語

在房屋建筑結構中，其主要包括三個部分，即上部結構、基礎和地基等，這是一個共同作用的整體，所以在進行基礎設計時，需要對上部結構、地基條件等對基礎受力的影響情況進行充分的考慮，從而實現對沉降的有效控制，在確保基礎質量的同時盡可能的降低其造價。

參考文獻

[1]張玉娣，劉強一.淺析房屋建筑結構設計中的基礎設計[J].黑龍江科技信息，2011（01）.

[2]馬安寶.淺析房屋建筑結構設計中的基礎設計[J].科技風，2011（11）.