土建工程地基基礎的結構設計探究

陳洪官 陳文臺 孟石平

摘 要：建筑地基工程質量，對建筑穩定及安全性影響比較大，屬于建筑結構根本。在結構設計中，做好全方位設計，可以維護建筑效益。地基基礎屬于地下隱蔽工程，當無法保障質量安全時，將會引發嚴重后果。本文主要圍繞地基基礎結構設計展開討論，僅供參考。

關鍵詞：土建工程;地基基礎;結構設計

建筑工程地基結構設計，劃分為甲級、乙級、丙級等。甲級標準多應用于30層以上建筑，多層地下建筑，體型復雜建筑中。當建筑物對地基變形有要求時，新建建筑物、場地、地基套件復雜建筑物，復雜地質基坑工程，開挖深度高于15m工程。環境保護工程等。乙級多為工業建筑、民用建筑。丙級多為輕型建筑物、地基條件簡單、場地簡單，荷載分布均勻的民用建筑，非軟土地基工程建筑等。

1 建筑地基基礎結構工程存在問題分析

聯合筆者長期工作經驗，其主要存在以下問題：第一，強度、穩定性問題：地基基礎強度，對房屋建筑質量性能影響較大。當地基基礎抗剪強度不足時，將無法支撐上部結構自重、外荷載，地基基礎極易出現整體剪切破壞、局部破壞問題。第二，動荷載所致地基基礎問題，當面臨無法規避問題時，比如爆破、地震災害時，動荷載力極易導致地基基礎土失穩、液化、振陷，尤其是飽和無粘性土。第三，壓縮、不均勻沉降。建筑沉降屬于重要問題，為專家學者關注熱點。當受到上部結構自重、外荷載作用影響時，地基基礎極易產生變形問題，對建筑正常運營影響非常大。當建筑超過不均勻沉降時，結構會產生開裂問題。

2 土建工程地基基礎結構設計計算

2.1明確基礎埋深

在計算地基之前，必須明確基礎埋深。按照以下條件，科學確定基礎埋深：第一，建筑物用途、地下設施、基礎構造、設備基礎、地下形態等;第二，地基荷載性質、大小;第三，工程地質、水文地質;第四，鄰近建筑物基礎埋深;第五，地基土融陷、凍脹。除過巖土地基之外，基礎埋深應當大于50cm。高層建筑基礎埋深，必須滿足地基變形、承載力、穩定性要求。當高層建筑位于巖石地基時，基礎埋深必須滿足穩定性、抗滑要求。在抗震設防區，除過天然地基之后，筏形基礎埋深、地基上箱形應當高于建筑高度10%。樁箱、樁筏基礎埋深應當高于建筑高度6%。存在鄰近建筑物時，新建建筑物基礎埋深小于原建筑基礎。

2.2地基穩定性計算

地基穩定性，主要應用圓弧滑動面法驗算，遵循地基基礎設計規范。山區地基設計，遵循設計條件進行認定，防止出現泥石流、滑坡、崩塌等事故。

2.3地基變形計算

地基變形特征，劃分為傾斜、沉降差、沉降量等。建筑地基變形值，應當小于地基變形允許值。地基變形允許值、地基最終變形量，應當遵循地基基礎設計規范。

3 建筑工程地基結構設計研究

3.1樁基礎設計

建筑工程地基結構設計期間，天然地基、人工地基承載性能、變形力無法滿足設計要求時，可以應用樁基礎。第一，樁平面布設原則：針對相同結構單元，不能同時應用端承樁、摩擦樁。樁項受荷均勻，上部結構荷載重心，應當和樁基重心相互重合。群樁承受彎矩方向、水平力方向的抵抗矩較大。大直徑樁基需要選用一柱一樁模式。筒體應用群樁時，不僅要滿足樁基最小中心距要求，還應當將樁布設在筒體內，避免超出筒體外緣。在伸縮縫、防振縫位置，可以應用兩柱同承臺布設方式。剪力墻下，布樁量應當分析剪力墻兩端應力集中影響。剪力墻、軸附近樁，可以按照受力均勻方式布設。在縱橫墻交叉位置，布設樁基;當橫墻較多時，則需要在建筑橫墻兩側縱墻上布設樁。門洞口下方不能布設樁。第二，樁端進入持力層最小深度，選擇硬土層、巖層為樁端持力層。樁端伸入持力層深度，針對粉土、粘性土，則應當大于2倍樁徑。砂土、強風化軟質巖，應當超過1.5倍樁徑。

針對鉆孔灌注樁，其屬于土建工程施工常見樁基，在設計期間，應當關注后續施工流程與規范，確保鉆孔灌注樁設計可以發揮出作用價值。在工程項目施工中，合理控制成樁區域、樁身大小，使鉆孔灌注樁滿足工程地基結構設計要求，同時提升結構穩定性。細化設計圖紙、設計方案，保證鉆孔灌注樁布設合理性，降低安全隱患。

針對預應力管樁，預應力技術被廣泛應用到基礎結構中，作用效果顯著。為了加強預應力管樁應用效果，必須注重注意事項。嚴格限定預應力管樁直徑，聯合基礎結構，處理好穩定性需求，維護基礎結構安全性。針對預應力管樁組成部分，也應當加大審查力度，比如針對端頭板、樁身、套箍，應當確保運行效果理想化。優化設計預應力管樁預應力大小，發揮出預應力效果。

3.2無地下室的地基結構設計

建筑物為砌體結構，應用剛性條形基礎，例如四合土條形基礎、毛石條形基礎、石混凝土條形基礎、混凝土條形基礎、灰土條形基礎。基礎寬度高于2.5m時，應用鋼筋混凝土擴展基礎，制作柔性基礎。多層框架結構，無地下室，地基差、荷載大，需要應用十字交叉梁條形基礎，加強結構整體性，降低不均勻沉降。框架結構具備良好基礎，荷載小，無地下室，可以應用獨立柱基。在抗震設防區，設置柱基拉梁。框剪結構無地下室，具備良好地基，且荷載均勻，可以應用框架柱獨立柱基，抗震設防地區，剪力墻下條基。柱基下設拉梁，同時和剪力墻下條基結合在一起。剪力墻結構有無地下室，地基狀態良好，可以應用交叉條形基礎。應用上述基礎無法滿足地基基礎強度、變形要求時，并且無法應用人工地基、樁基時，可以選擇筏板基礎。

3.3有地下室的地基結構設計

在現代建筑中，通常都會設置地下室。建造地下室的建筑，可以應用筏板基礎。當地基狀態良好，無防水要求，柱網、荷載均勻時，需要應用筏板基礎、鋼筋混凝土交叉條形基礎，也可以應用獨柱基礎。針對抗震設防區，需要加設注基拉梁。如果基礎地基狀態不佳時，為了滿足地基沉降與強度要求，需要應用人工方式、樁基施工方式處理地基。當具備防水要求時，選擇筏板基礎、箱形基礎方式。同時，建筑物為框架結構，包含地下、上部結構，對防水要求比較高，嚴格控制不均勻沉降。當柱網設置均勻時，需要應用箱型基礎;當柱網不均勻時，需要應用筏板基礎。建筑地下室建設鋼筋混凝土隔墻時，需要應用箱形基礎，開展建筑地基結構施工時，不管采用哪種基礎，都要處理好基礎底板、地下室外墻連接結點問題。

3.4正確區分構造柱與承重柱

在土建工程中，構造柱與承重柱的區別較大，因此在地基基礎結構設計中，應當區別對待設計問題。地基基礎構造柱設計時，確保去和建筑物梁結構配合，借助二者配合，提升建筑物墻體穩定性、抗剪能力。針對地基基礎承重柱，應當滿足可靠性、穩定性要求，確保其滿足建筑物承重性能要求，維護土建工程基礎結構安全性。

4 結束語

綜上所述，地基基礎結構質量，對建筑物穩定性、安全性影響比較大。在結構設計期間，應當深入分析結構荷載、土體承載問題，優化設計地基基礎結構，維護工程建設效益。

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