建筑結構設計中的基礎設計形式探析

姜騫

摘 要：基礎設計作為房屋建筑結構設計的主要內容，加強房屋建筑結構設計中基礎設計的探討，不僅為有效提高房屋質量打下了堅實的基礎，也為房屋建筑經濟適用性的挑戰提出了核心的觀念和思路。本文筆者將對房屋建筑結構設計中的基礎設計進行探討，以供廣大學者和實際工作者參考。

關鍵詞：房屋建筑;結構設計;基礎設計

1房屋基礎設計的要求和選型

1.1基礎設計的要求

1.1.1高層建筑

高層建筑的特點是層數多，上部結構荷載大，使得基礎埋置深度大、在材料的使用上也耗費量大、施工周期較長、工程總造價較高。因此，高層建筑設計時應注意滿足以下幾點要求。一是基礎的總沉降量和差異沉降量應嚴格遵守規范規定的允許值;二是對復合地基或天然地基承載力及樁基承載力的要求要滿足;三是地下結構做好建筑防水滿足規定要求;四是不僅對基礎本身的耗材和造價進行考慮，還要對土方、降水、施工條件與工期長短等因素進行考慮，對經濟效益進行綜合考慮。

1.1.2多層建筑

一般砌體結構建筑，應該嚴格按照建筑的抗震設計的規范要求，并在行動中真正的做到：要優先的采用橫墻承重或者是縱橫墻共同承重的結構體系，縱橫墻在布置上最好能夠均勻的對稱，并且沿著平面進行對齊，沿豎向的面也應該上下進行連續。鋼筋砼多層建筑結構的布置，應該盡量的采用規則的結構。如果結構比較復雜，可以預先設置好防震縫，并且將防震縫兩側分割成為各規則的結構，單元為單位，結構布置以少設縫為宜。這樣就能夠有效的使防震縫的設置以及伸縮縫、沉降縫可以得到統一。

1.2基礎設計的選型

房屋建筑基礎的選型應根據多方面因素綜合考慮最終確定，例如：上部結構、工程質地、抗震防備要求、施工條件、環境因素以及周圍建筑物等。應選用整體性能高，能滿足地基承載力和建筑物允許變形要求的基礎形式，最好能調節不均勻沉降。房屋建筑結構設計中有幾種常用的基礎形式如下：

1.2.1墻下條形基礎

常見的磚、毛石、混凝土剛性基礎，主要功能為承受抗壓強度、對于承受抗拉和抗剪強度的能力不高。這種基礎的特點是造價低、施工快、可通過地圈梁的加強來增強基礎的整體剛度，可以承受上部結構的較大荷載，并能適應一定程度的地基變形。適用于建造5層以下民用建筑及輕質生產廠房。

1.2.2獨立基礎

獨立基礎常用于柱距較大的情況，較為經濟實惠。可采用拉梁拉結的方式，來增強抗震承受能力與適應地基變形，從而提高基礎整體性。考慮到經濟效益方面，在民用建筑的柱中多采用獨立基礎。

1.2.3柱下條形基礎及十字交叉基礎

當柱荷載較大或地基不夠堅固時多采用條形基礎。由于條形基礎的剛度較大，有良好的調整不均勻沉降作用，但隨著柱距的增大，能力也隨之下降。因此在柱距不超過6-7m的條件下，柱下條形基礎能較好的發揮作用。十字交叉基礎的空間剛度大，是一種好的基礎形式，但其有嚴格的適用范圍，不易任意濫用，因此只有當條形基礎不能滿足要求時，才可以使用十字交叉基礎。

1.2.4鋼筋混凝土筏板基礎

當地基的承載力不夠，地基土質不均勻，上部結構荷載較大時，可采用十字交叉基礎。但有的基礎之間空隙不夠，有的基礎底面積已出現重疊情況時，再提供足夠的基礎底面積是不可能的，在這種情況下就可采用筏板基礎。另外，對于地下室的結構，筏板基礎恰好就是其地板結構。

1.2.5樁基礎

樁基礎的特點表現為承載力高、沉降量小。當建筑物上部結構荷載較大，地基上部承載力不強，下部又有堅實的土層時，可采用樁基礎;當天然地基上有過大的淺基礎沉降量時可采用樁基礎。

2建筑結構基礎設計分析

2.1地基條件對基礎受力狀況的影響

基礎受力狀況還取決于地基土的壓縮性及其分布的均勻性。當地基土不可壓縮時，基礎結構不僅不產生整體彎曲，局部彎曲亦很小;上部結構也不會因不均勻沉降產生次應力。實踐中最常遇到的情況卻是地基土有一定的可壓縮性，且分布不均，這樣基礎彎矩分布就截然不同。基礎與地基界面處往往顯示出摩擦特征。由于土的強度有限，形成的摩擦力也有限，不會超過土的抗剪強度。孔隙水壓力的變化，可能改變壓縮過程中摩擦力的大小與分布。此外，外荷載的分布和性質、基礎的相對柔度以及土的蠕變等涉及時間變化的效應等都會影響到界面條件。因此，應從完全光滑一直到完全粘著這兩種極端情況之間來慎重估計界面摩擦的影響。

2.2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。地基首先需確定采用何種地基模型：線彈性地基模型，非線彈性地基模型還是彈塑地基模型。然后建立地基的剛度矩陣。在共同作用分析中，可以根據實測結果把基礎和上部結構的實際剛度進行共同作用分析，并考慮施工過程的影響，把結構荷載和剛度形成情況分別考慮來進行共同作用分析。

3加強房屋建筑結構基礎設計的主要措施

3.1注重結構平面圖設計

在繪制和設計房屋建筑結構平圖時，若房屋建筑所處地的抗震設防烈度是6度，則應結合建筑抗震設計規范，并基于與相關抗震措施相符的原則下，不必使用結構軟件進行建模，由此可見，就砌體結構而言，不必使用結構軟件進行建模，可直接設計，但還是在設計時應該注意整體和局部受壓的相關問題;若房屋建筑所處地的抗震設防烈度是7度甚至更大，那就必須使用結構軟件進行建模。

3.2做好屋頂結構圖設計

由于近年來各地“平改坡”的呼聲較為嚴重，為符合客戶需要，目前很多房屋建筑大都采用坡屋面的結構形式。這一結構形式主要有梁板式與折板式，若建筑板的跨度較大且建筑平面不規則，屋脊線的轉折和屋面坡度復雜，因而基于此種坡屋面大都選擇梁板式。反之，則采取折板式。它們的共同點就是這兩種板都是偏心受拉構件。板配筋時，為有效抵抗拉力，應拉通部分或全部板負筋。板厚度應根據構件而定，通常不低120mm，并在梁板折角處布置鋼筋大樣示意圖。

3.3做實基礎設計

在設計基礎時，應注重混凝土標號的選擇，并確保與結構耐久性要求相符。基礎配筋必須確保與最小配筋率相關要求相符，條基交接處的鋼筋設置必須選用標準圖或詳圖，且條基交叉處的基底面積不能重復利用，并注意基礎寬度的調整。若局部墻體的局部荷載較大也應就基礎寬度進行調整，對于基礎圖中的構造柱，若定位不明確應進行精準定位。

3.4強化樓梯樣圖設計

在繪制樓梯樣圖時，應注意樓梯板撓度的控制，樓梯梁梁下的凈高度必須滿足建筑要求，確保樓梯梁位置上下層互相統一。若局部不符合則應采用折板樓梯，并注意折板樓梯鋼筋，尤其是內折角處應斷開并分別錨固，從而預防局部應力的集中，注意樓梯板的寬度和梁下凈空要求，如果是首段梯板，應充分考慮基礎帶來的沉降，并在必要時設置梯梁。

4結語

綜上所述，房屋建筑結構設計中的基礎設計是一項較為系統復雜的工作。作為設計人員，做好房屋建筑結構設計中的基礎設計是確保房屋建筑工程質量的關鍵，在設計工作中做好每一個細節的設計，盡可能的提高房屋建筑的功能，從根本確保房屋建筑結構設計質量，進而確保房屋建筑工程質量。

參考文獻

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