探析民用建筑結構設計中的基礎設計

文/陳哲 北京 100037

隨著建筑高度的不斷增加，結構設計也朝著多樣化發展，設計過程愈加復雜，難度增大。設計人員和結構工程師所面臨的壓力也在不斷加大。而基礎設計毫無疑問是高層建筑設計的重中之重，加強對基礎設計的重視和研究具有現實意義。但值得注意的是，目前中國的高層建筑設計依然存在著一系列的問題，設計效果不理想，質量不過關的現象仍然存在。因此，對高層建筑基礎設計的優化進行探究顯得很有必要，而要對這一課題進行探究，首先我們就要明白高層建筑基礎設計的主要依據和要求。

1、房屋建筑基礎設計當中的影響因素

1.1 上部結構

建筑工程由上部結構與地基基礎兩部分組成，上部結構與地基基礎共同作用，變形協調。上部結構的安全與否，不僅取決于自身各種受力構件的強度，同時還受地基基礎變形的影響。地基基礎的設計也要充分考慮上部結構的剛度問題，不同的上部結構形式對地基基礎變形的適應能力也不用，因而需要設計人員在了解上部結構的剛度特點后制定出合理的地基基礎形式。

1.2 地質條件

建筑物在進行基礎設計前，必須對現場進行充分的調查研究，掌握必要的資料。一般可通過勘測工作去掌握擬建場地的有關地形、地貌、周圍建筑物以及附近交通、給排水、供電等狀況。同樣的建筑物，選擇不同的地基方案和采用不同的基礎構造，其工程造價和施工難度也將產生很大的區別。通常應盡可能選擇良好的天然地基，簡易快捷的施工方式，使設計符合經濟合理的原則。但有時候有些特定的工程需要在特殊的地形上建造，譬如地基強度穩定性不足或壓縮性較大，不能滿足設計要求，就需要針對不同情況對地基進行處理，通過處理增加地基的強度和穩定性、減少地基變形等。

1.3 施工環境

高層或大型建筑物的基礎設計中，由于天然地基滿足不了承載力和沉降量的設計要求，常常采用樁基礎。在城市建筑物密集的地方，沉樁作業引起的環境危害明顯增多。樁施工對周圍環境的影響直接影響到工程質量、進度、安全、造價，甚至影響到企業經營和社會形象，特別是打樁施工對周圍環境產生的噪音、振動和擠土等方面的不良影響，有時會造成無法挽回的損失。在建設新建筑物的同時，又不影響原有建筑的正常使用，這就要求我們對樁基施工產生的危害進行分析并采取經濟合理的預防措施。

2、高層建筑基礎設計的優化策略

2.1 建筑基礎方案的選擇

對于建筑結構而言，建筑基礎的合理布置和選擇是重中之重。在同一塊場地內，也可能出現多種基礎方案供設計人員進行選擇。所選擇的基礎形式與之后施工成本和難度都有著緊密的聯系。正因如此，在進行選擇時，要注重綜合性，多層次，結合實際情況，選擇最優的基礎形式。在進行選擇前，要對施工場地的巖土情況進行采樣，對有關資料細致分析，并以此作為重要依據。在工作中，要考慮到施工地的地質條件，地下水情況，巖層的物理性質，抗壓力等。此外，在選擇基礎布局和其形式的過程中，一定要把基礎問題和建筑的上層結構相結合，充分考慮二者可能產生的作用，對于互相作用而產生的問題要進行防范，如有問題出現立即加以解決。

2.2 基礎結構的計算

第三次科技革命以后，計算機深入到了社會的各個領域，在基礎結構計算方面，計算機也發揮了不小的作用，設計人員利用計算機軟件進行設計和數據的計算等工作往往能達到省時省力的效果，而隨著計算機技術的發展，計算的精準度也大大提高。但是需要注意的是，計算機技術在帶來這些便捷的同時，在計算時也產生了一些問題。在使用計算機程序時必須要考慮到以下因素：首先，由于計算機計算的便捷，許多工作人員對計算機產生了極強的依賴性。有時候計算上的錯誤正是由于電子計算的失誤產生的，而工作人員又沒有對其進行必要的校對，導致對設計產生很不利的影響。因此，工作人員必須提供計算的自主性，加強自身的計算能力，對計算機產生的結果進行分析和核對，保證結果的準確性，為設計的順利進行保駕護航。其次，對于已經產生的計算結果，在選用時要做好把關，科學選擇。我們知道，目前市面上的有關結構設計的計算機軟件紛繁復雜，而不同的軟件對于某一種結構計算的結果經常存在差異。再加上對于設計而言，往往只有一部分的計算結果是適用的，因而在選用結果時，工作人員必須進行全面系統性的分析，選擇真正合理的適用的結果。除此之外，還要考慮到計算模型與實際情況的差異。由于計算機在計算時默認的是理想狀態，所以自然與實際結果有一定的差異，實際結果一般會隨著實際情況不斷變化。因此工作人員要將實際結果與計算得出結果進行比對，如果二者不同，要重新設定計算模型進行計算。

2.3 提高材料利用率

在高層建筑基礎設計的優化策略中，提高建筑材料的利用率是非常有效的一種手段，當然這是在不違反相關法律法規和保證安全的前提下。比如，鋼筋混凝土是目前我國高層建筑的主要結構，在這種結構中，如果柱以受壓為主，那么就要依據材料的受壓能力進行選擇，在保證質量的前提下通過提高材料的性能減少材料的用量。除此之外，要盡量使得鋼筋和混凝土的強度匹配，使材料的性能能夠得以完全發揮，這樣也能減少材料的使用量。總之，就是要有針對性地選擇材料，注重性能，減少材料的使用量，最大化地提高材料的利用率，從而達到降低成本，提高利潤的目的。

2.4 對于規范保持正確的認識和使用

規范是對工作的具體要求，對于高層建筑基礎設計的優化起著重要的指導作用，也是優化的基礎。工作人員必須準確認識規范中的各個條目，嚴格按照規范中的要求進行工作。同時，將規范和具體情況有機結合，讓規范指導實踐，實踐補充規范，保證設計符合實際情況和需求。

結語：

對于高層建筑來說，基礎設計扮演著非常重要的角色，根基不穩，上層自然存在著巨大隱患。在對基礎設計進行優化時，需要工作人員不斷加強學習，總結以往的經驗教訓，設計出最優的方案。在本文中，筆者對高層建筑基礎設計的優化策略進行了一定的分析，希望能為相關工作和研究的展開提供一定的參考，也希望我國的建筑工程水平和質量能夠繼續發展，為社會和人們造福。

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