智能建筑地基結構設計分析

李凱

（上海比優建筑結構設計有限公司 上海市 200433）

引言

近年來，在社會經濟發展的帶動下，我國建筑業也得到了較大的發展空間，同時，人們對建筑工程結構設計要求也越來越高，因此，要不斷提高智能建筑工程結構設計水平，尤其是地基結構設計。在設計過程中要對建筑材料的性質和地基土的變化情況進行詳細分析，合理選擇智能建筑基礎形式和建筑材料，杜絕安全隱患，從而保障建筑工程結構安全、穩定。為此，本文從地基結構設計的重要作用和設計要點入手，并進一步分析地基基礎類型影響因素及注意事項，希望能夠為相關設計人員提供參考。

1 智能建筑結構設計中地基設計的重要作用

智能建筑地基結構承擔整個建筑結構全部荷載，保證建筑工程的安全、穩定，此外，還能延長建筑工程的使用年限，使智能建筑充分發揮自身的經濟使用性。合理的地基基礎結構設計對智能建筑整體質量的提升具有重要意義，因此，要把握設計要點，科學合理進行設計。

2 智能建筑地基結構設計要點分析

2.1 樁基深度設計

在樁基礎深度設計過程中，其持力層要選擇堅硬的巖石，當樁端部插入到持力層中，要以樁基直徑為標準嚴格控制其深度。如果持力層是風化軟質巖或砂土，其插入深度要大于1.5倍樁直徑；如果持力層是強風化硬質巖和碎石土，其插入深度要大于1倍樁直徑，同時要插入深度要大于0.5m；如果持力層是未風化的硬質巖或灰巖時，可以根據工程的實際情況，縮小插入深度，但也要控制在0.2m以上；如果持力層是粘性土，其插入深度要大于2倍樁直徑[1]。

2.2 樁基礎設計

智能建筑工程地基結構設計中，如果為不滿足承載力要求和變形要求的天然地基或人工加固地基，要采用樁基礎。樁基礎平面布置規則如下：①同一結構個體不能同時采用樁頂荷載全部或主要由樁側阻力承受的樁和樁頂荷載全部或主要由樁端阻力承受，樁側阻力相對樁端阻力而言較小，或可忽略不計的樁；②直徑較大的樁應采用一個柱子一個樁的形式布置，筒體采用群樁時，在符合樁與樁之間最小距離前提下，盡量在筒體以內或不超出簡體外緣一倍板厚范圍之內布置；③伸縮縫或防震縫處布置可以采用將兩個柱子設在一個承臺上的布樁形式；④在剪力墻下布置樁，要綜合考慮剪力墻兩側應力的影響，在剪力墻中性軸周圍可以按照受力情況均勻布置；⑤在縱橫墻交叉位置布置樁時，橫墻較多的多層建筑在橫墻兩側的縱墻上布樁，門洞口下面不宜布樁；⑥在布置過程中，各個樁基礎頂部受力要均勻，上部結構荷載重心要和樁重心相重合。

2.3 后澆帶設計

隨著時間的推移，地基會發生不均勻沉降，因此，在設計過程中，要合理設計后澆帶的寬度，通常控制在800～100mm之間，另外，后澆帶要盡量設置在各層相同位置處。在后澆帶設計中，混凝土等級要比原建筑結構高一等級，當基礎施工完成后，應將后澆帶梁板支撐好，待后澆帶澆筑完成后，且混凝土強度等級達到拆模要求后，方可拆除。

在建筑結構設計中，后澆帶的設置能夠有效解決混凝土施工期間出現因收縮造成的裂縫問題，在混凝土澆筑過程中，受溫度因素的影響，結構應力集中效果較低，混凝土出現收縮現象，嚴重時造成裂縫。為了避免裂縫產生，在后澆帶部位要斷開澆筑混凝土。但是，在某些特殊情況下是不允許設置后澆帶的，這時需要在結構設計時，明確后澆帶斷面形式，如果地下水位較高，可在基礎后澆帶的下方設置一層防水板。

3 智能建筑結構設計中地基基礎類型的影響因素及注意事項

3.1 智能建筑地基基礎類型的影響因素

3.1.1 建筑材料性質的影響

由于建筑材料受熱膨脹系數的影響較大，在智能建筑地基設計中，要將溫度考慮在內。建筑中最常用的建筑材料是混凝土，同時其受環境的影響較大，混凝土這一建筑材料單位溫度變化長度較大，隨溫度和氣候的變化較為突出，溫度較低的情況下，混凝土內部應力變化較大，導致混凝土表面出現裂縫；當遇到暴雨天氣時，由于混凝土孔隙較多，吸水后容易出現膨脹現象。因此，在設計中，要綜合考慮混凝土性能和特點，在設計中仔細計算環境、溫度與氣候變化對于建筑結構的影響，同時采取科學、合理的應對措施，防止混凝土裂縫和膨脹問題出現，例如根據工程情況，合理設置伸縮縫，切割大面積澆筑的混凝土，降低混凝土分布的連續性。

3.1.2 地基土變化的影響

在高層建筑結構設計中，要綜合考慮風力對建筑物造成變形的影響，例如在四級風力作用下，部分高層建筑在100m及以上位置會感受到非常小的震動，因此，設計人員要綜合考慮鋼筋彈性系數，在保證建筑物形狀的前提下，提高高層建筑物的穩定性。而地基承擔著智能建筑物全部的荷載，作為建筑物受力的最底層，其受力情況還會受到地基土的影響，例如地基土剛性、軟硬程度和分布情況。如果在基礎設計中，地基為未完全風化的基巖，基礎結構整體穩定性較好，建筑的上部結構也不會產生次應力。

但是，大部分建筑地基土都具有一定的可塑性，且很難通過人工方式對其進行加固處理，必然影響基礎彎曲所需要力的分布情況。雖然土壤的摩擦力會受到限制而保持在抗剪強度內，但是在土壤摩擦力系數會受到多種因素的影響，例如土壤內部水的密度。

3.2 智能建筑結構設計中地基基礎設計注意事項

3.2.1 建筑物地基基礎結構類型設計

當建筑物為砌體結構時，要優先采用剛性條形基礎，例如混凝土條形基礎、灰土條形基礎、毛石混凝土條形基礎等，當基礎寬度大于2.5m時，可以采用柔性基礎；框架結構建筑，在上部荷載較大、沒有地下儲物空間、地基穩定性較差的情況下，需要采用十字交叉梁條形基礎，以減少不均勻沉降現象發生，增強整體穩定性；而框架結構，沒有地下儲物空間、地基穩定性較好、上部荷載較小的情況下，可以選用獨立柱基礎，在抗震設防區可以按照相關規范要求設置與承臺或獨立柱子相連接的梁；框架鋼筋混凝土墻板承重結構，在無地下儲物空間、地基穩定性較好，同時荷載較為均勻時，可以采用框架柱、獨立柱基礎形式，在抗震設防區，要特殊對待；地基情況較好的鋼筋混凝土墻板承重結構，可以采用交叉的條形基礎，如果地基基礎強度達不到設計強度要求，可以采用筏板基礎[2]。

3.2.2 箱筏基礎底板挑板設計

由于整個基礎面積中突出位置面積所占的比重較小，因此，在建筑結構地基基礎設計中，將箱筏基礎底板和挑板設計成直角或斜角，同時，避免增加底板通常鋼筋的長度，大大節約了建筑成本，提高了經濟效益。此外，在箱筏基礎底板設計時增加挑板，還可以降低基礎底部的附加應力，降低沉降量，矯正沉降差和整體傾斜度。當基礎結構位于天然地基和人工地基交界處時，增設的挑板就可以將人工地基上部分承載力轉移到天然地基上，提高建筑結構的安全性，降低建筑工程成本，同時還能夠減少安全隱患，例如，地下水位較高時，避免地下水影響地基基礎穩定性。

4 結束語

總之，在建筑工程結構設計中，地基基礎設計對整個建筑物安全和穩定具有重要意義，同時也是影響建筑物整體質量的關鍵因素，因此，在地基基礎結構設計中，把握設計要點，合理設計樁基埋深和后澆帶設計，同時，綜合考慮地基土變化情況、地基基礎的材料和類型，從而保證智能建筑物整體質量。

[1]安禹霏.分析建筑工程中的地基結構設計[J].建材與裝飾，2017（15）：78～79.

[2]范登輝.建筑結構設計中的基礎設計研究[J].工程技術研究，2017（09）：224～225.