淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

關(guān)潔欣

江蘇浩森建筑設(shè)計(jì)有限公司廣東分公司 廣東 中山 528400

建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是建筑安全的保障。在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中，基礎(chǔ)將上部荷載均勻傳遞給地基，使建筑上部結(jié)構(gòu)有了依托，使整個(gè)建筑更為穩(wěn)固可靠。如果基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不科學(xué)、不合理，將引發(fā)嚴(yán)重的不均勻沉降、地下室上浮、墻體開裂等問題，最終造成房屋倒塌。因此，建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是整個(gè)施工建設(shè)活動(dòng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，做好建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具有重要意義。

1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的價(jià)值與依據(jù)

（1）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的價(jià)值。根據(jù)建筑行業(yè)統(tǒng)計(jì)信息顯示，在我國當(dāng)前建筑工程中，地基基礎(chǔ)工程的成本消耗最高可占整個(gè)建筑成本的20%以上，且基礎(chǔ)部分的施工耗時(shí)也相對較長，因此建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言十分重要，甚至影響了整個(gè)工程建設(shè)。為了確保地基基礎(chǔ)的承載能力和穩(wěn)定性，需要在設(shè)計(jì)中加入地基優(yōu)化處理措施，由此產(chǎn)生了更大的成本壓力，設(shè)計(jì)人員在完成設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，需要結(jié)合工程實(shí)際，對建筑基礎(chǔ)進(jìn)行合理優(yōu)化，并且預(yù)設(shè)多個(gè)方案進(jìn)行對比推演，直至選擇最佳方案，以此控制工程建設(shè)成本，降低施工難度，保證工程質(zhì)量與效益[1]。

（2）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)。建筑物的用途、功能、結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際需求而定，不同的建筑工程的種類和要求各有區(qū)別，建筑地基基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到建筑物的實(shí)際需求，同時(shí)也要考慮到現(xiàn)場的地質(zhì)條件以及周邊建筑或其他事物的客觀影響，同時(shí)也要參考建筑物上部結(jié)構(gòu)的自重、外部形態(tài)、材料等。此外，在設(shè)計(jì)階段相關(guān)的技術(shù)工藝標(biāo)準(zhǔn)、建筑工程成本等也是影響設(shè)計(jì)方案的重要因素。

2 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

（1）設(shè)計(jì)原則。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的原則包括：①安全原則，地基設(shè)計(jì)時(shí)，所要考慮的不僅是建筑物本身的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)需要注重施工階段的風(fēng)險(xiǎn)控制，即以便捷施工為主，同時(shí)合理配置技術(shù)門類，減少施工環(huán)節(jié)的錯(cuò)漏。②經(jīng)濟(jì)原則，設(shè)計(jì)的初衷是為了實(shí)現(xiàn)建筑目標(biāo)，而在設(shè)計(jì)時(shí)需要對基礎(chǔ)的相應(yīng)數(shù)值進(jìn)行推算，妥善處理好質(zhì)量、進(jìn)度、成本的關(guān)系，合理利用資源提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。③功能原則，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要以實(shí)現(xiàn)建筑工程的使用價(jià)值為基礎(chǔ)，同時(shí)還應(yīng)預(yù)留建筑的后期功能拓展需求，如多元化通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、區(qū)域公共空間高效利用等。④環(huán)保原則，設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，踐行低碳節(jié)能的理念，多使用環(huán)保材料。要滿足以上原則，就必須嚴(yán)格遵守國家和行業(yè)相關(guān)的規(guī)定與要求，把控地基承載力上限、沉降值、變形值、剛度等，一旦出現(xiàn)軟土等不良地基時(shí)則需要安排具體處理措施。

（2）設(shè)計(jì)難點(diǎn)。在具體的工程設(shè)計(jì)中，沉降縫的存在可以有效防止地基沉降帶來的建筑物局部破壞，對于建筑物結(jié)構(gòu)不均勻沉降、錯(cuò)動(dòng)、開裂、拉張等現(xiàn)象都有抑制效果，但是沉降縫在設(shè)計(jì)之后，地基因?yàn)槭芰^大或自身承載性不足，導(dǎo)致沉降縫處出現(xiàn)應(yīng)力疊加，進(jìn)而形成了原地基土層異常受力而出現(xiàn)剪切性破壞，尤其是在高層建筑中，此類破壞可能因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)的施壓而加深破壞程度。且沉降縫的設(shè)置以后，會(huì)對建筑結(jié)構(gòu)局部產(chǎn)生影響，如后期設(shè)施和設(shè)備的安裝、使用等會(huì)因此進(jìn)行調(diào)整，因此沉降縫的設(shè)計(jì)必須配合地基處理技術(shù)，并且設(shè)置的方案應(yīng)當(dāng)建立在對建筑功能預(yù)設(shè)和地基性能監(jiān)測數(shù)據(jù)之上。此外，依靠基礎(chǔ)樁解決建筑底部受力分解問題時(shí)，受力樁的持力層應(yīng)當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化，可選擇下部巖層或較硬的土層作為持力層，且樁坑深度應(yīng)盡量較深以保證充分受力，如果現(xiàn)場有液化土層，則應(yīng)當(dāng)保證樁坑在液化土層之下，必要時(shí)應(yīng)提前進(jìn)行樁身抗拔測算[2]。

（3）優(yōu)化思路。結(jié)合前文情況，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)考慮對其受力和散力性能進(jìn)行優(yōu)化，增加底部基礎(chǔ)的整體性，即使用剛性基礎(chǔ)設(shè)計(jì)增加建筑基礎(chǔ)的底面積。如果建筑的地基基礎(chǔ)的底面積超出了剛性角控制區(qū)間，可能引起剛性角異變而出現(xiàn)拉力增大，最終損害了基礎(chǔ)層結(jié)構(gòu)，此時(shí)需要在基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)的底部，增加底部的抗拉性能，并且利用鋼筋材料增加底部在一定范圍的抗彎性能，削減剛性角帶來的限制性效果。在融入此類設(shè)計(jì)的建筑基礎(chǔ)方案中，擴(kuò)散部分的構(gòu)造一般要求為：基礎(chǔ)的墊層厚度應(yīng)控制在至少10cm以上，且墊層混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到C10以上，底部增加的擴(kuò)充層應(yīng)當(dāng)設(shè)置為階梯形以提高受力傳遞能力，單階的高度保持在40cm±5cm，邊緣處的厚度下限值應(yīng)當(dāng)控制在20cm以上，擴(kuò)充部位的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)當(dāng)在C20以上，所選用的鋼筋Φ≥10mm，受力筋間距為15cm±5cm。底部鋼筋條應(yīng)當(dāng)交錯(cuò)布置，保持“十”形或“T”形，受力方向應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一，且柱下和墻下的獨(dú)立基礎(chǔ)在達(dá)到250cm以上時(shí)，受力筋的長度取值控制在混凝土邊際數(shù)值的0.9倍。

在邊坡條件不穩(wěn)定時(shí)，必須在保證地基平坦的基礎(chǔ)上強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，提高基礎(chǔ)的抗損壞能力，除了常用的樁基礎(chǔ)方案之外，可以使用強(qiáng)化地下室頂部設(shè)計(jì)的方法，條件允許情況下則將地下室與邊坡巖石或土體進(jìn)行鑲嵌結(jié)合，以增加建筑的整體抗位移、抗震屬性，結(jié)合抗滑移和傾覆測算之后，可以適當(dāng)增加擋土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力錨、橫向抗拉樁等，對于山頂處的建筑考慮鞭梢效應(yīng)最大的情況，應(yīng)適當(dāng)增加輔助設(shè)計(jì)強(qiáng)度。根據(jù)《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》地震影響放大系數(shù)計(jì)算為：其中為山頂?shù)卣鹩绊懛糯笙禂?shù)，為地震參數(shù)增幅，α為調(diào)整系數(shù)。風(fēng)載荷放大修正計(jì)算為：為標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，tanα為迎風(fēng)側(cè)坡度，H坡高度。經(jīng)綜合計(jì)算之后的數(shù)值融入設(shè)計(jì)測算，綜合驗(yàn)算設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)值是否符合客觀環(huán)境的要求，并調(diào)整樁和相關(guān)加固設(shè)計(jì)的密度和強(qiáng)度[3]。

3 結(jié)束語

做好地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，對保證建筑物的質(zhì)量有重要的作用，同時(shí)也保證了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。設(shè)計(jì)人員應(yīng)科學(xué)合理地設(shè)計(jì)，施工人員應(yīng)運(yùn)用科學(xué)的施工技術(shù)，通過設(shè)計(jì)與施工的密切配合，為建筑物打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。