民用建筑結構設計中的基礎設計芻議

李杰

（煤炭工業太原設計研究院集團有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

民用建筑的基礎設計不僅直接影響著民用建筑的質量，同時也影響著建筑的使用壽命和穩定安全性能[1]。作為整個建筑結構設計的核心和關鍵,地基基礎設計質量直接決定了建筑結構的安全性。如果沒有合理地進行地基處理,建筑地基結構的穩固性和可靠性會大大降低,同時建筑工程的整體質量也將受到影響。

1 民用建筑基礎設計原則

民用建筑在當前建筑市場中占據著較大比重，在建筑施工技術水平不斷提高的背景下，民用建筑的施工建設逐漸趨向于多功能的設計方向。做好民用建筑的基礎設計工作，對保障民用建筑的性能和使用安全具有重要作用。在當前市場快速發展的情況下，一些民用建筑在施工中產生的質量安全問題逐漸暴露出來，民用建筑的施工設計也逐漸成為當前人們關注的主要內容之一。

具體來說，在進行民用建筑基礎設計時需要遵循以下3個原則：①整體性原則。在基礎設計時，相關的施工人員需要考慮民用建筑整體的建筑結構和性能，保證基礎設計能滿足民用建筑的質量、實現民用建筑安全性能的要求。②預先性原則。在進行基礎設計之前，相關的設計人員需要對民用建筑的實際施工環境，包括地理位置、地質條件、氣候條件、水體條件等內容進行預先考察，保證基礎設計的有效性。③重點性原則。在基礎設計中需要著重增強民用建筑關鍵環節和關鍵結構的設計，提升民用建筑的整體性能。例如，墻體、梁柱結構等關鍵環節的承載和荷載結構。

2 民用建筑結構設計中基礎設計的影響因素

2.1 民用建筑的上部結構

民用建筑中的上部結構是否穩定，與建筑基礎設計之間有著密切的聯系。建筑物本身作為一個整體，其結構的穩定性會受到地基基礎、整體結構以及上部結構等方面因素的影響[2]。由于不同類型和不同設計方法的民用建筑結構之間存在一定的差異，因而上部結構在設計中也會存在不同。

在實際的民用建筑施工項目中，民用建筑結構通常分為建筑上部結構和地基基礎。基礎的橫截面積、預設深度、基礎類型等內容決定了民用建筑上部結構中墻體厚度、建筑高度、施工技術等施工環節。同時基礎設計還在一定程度上影響著民用建筑上部結構的穩定性。所以在實際的基礎設計中，相關的設計人員需要充分考慮民用建筑上部結構的形式、穩定性、剛度與基礎設計的匹配程度，同時也要考慮到民用建筑的上部結構內容對基礎抗壓變形能力、沉降能力、穩定結構等內容的影響，合理地對基礎進行設計。

2.2 民用建筑施工的地質條件

由于不同地區的歷史發展狀況、氣候條件等方面存在一定的差異，導致不同地區的地質環境條件也有所不同。在進行建筑工程的施工建設時，需要考慮到施工現場的地質條件，減少因土壤環境條件以及地質條件等因素對建筑工程基礎結構造成的影響。

民用建筑施工現場的實際地質條件在很大程度上決定了基礎設計中對于地基承載能力的設計。這就要求基礎設計的工作人員首先要對地基施工的地質條件進行勘測，再對地基基礎進行設計，在實際的基礎設計中，需要考慮這3個方面的地質條件：①基礎設計需要考慮民用建筑地基持力層的土壤性質、土壤承重能力等參數。②基礎設計需要考慮樁基穿越土層的狀態，例如，樁基礎穿越能力和地下水體分布等。③基礎設計需要考慮地下土層結構的穩定性，避免出現滑坡的現象。

2.3 民用建筑施工的施工環節

在高度較高的大型民用建筑的基礎設計中，通常會發生天然地基無法滿足民用建筑對于地基承載能力和防沉降能力要求的問題，為了解決這一問題，在實際的基礎設計中應采用樁基礎[3]。但是沉樁施工技術產生的噪聲、震動等問題會對建筑施工周邊環境造成極大的影響，也對建筑施工的質量、安全、成本、工期等造成影響，同時也會影響民用建筑企業的經濟效益和企業形象。

與此同時，由于民用建筑施工中實際應用的施工材料和技術之間存在一定的差異，導致建筑工程在實際施工中的基礎設計存在質量問題，也會對民用建筑的實際施工質量產生一定的影響。因而在對民用建筑的基礎進行設計時，還要從具體應用的施工材料和施工技術方面入手，對民用建筑的基礎設計進行優化和完善。

3 民用建筑結構設計中的基礎設計具體應用

3.1 確定基礎的預埋深度

在基礎設計中，設計人員首先要確定民用建筑地基基礎預埋深度。在確定地基的基礎預埋深度時，需要對位于天然土質地基上的高層建筑的筏形和箱形基礎進行合理預埋深度設計，只有埋置深度達到民用建筑的施工標準時，才能夠保證筏形和箱形基礎具備足夠的抗震動能力和抗滑動能力，保證基礎和民用建筑上部結構的整體穩定，進而保證民用建筑的施工與使用安全，降低異常沉降、墻體裂縫等負面現象的發生概率，延長民用建筑的使用壽命。

現階段，我國城市化建設的加快，城市建筑用地面積越來越小，上部建筑的高度越來越高，地基深度越來越深成為我國民用建筑的建設趨勢。所以基礎設施必須要在保證民用建筑穩定性的同時，還要保證地基擁有足夠的實用性和穩定性。在基礎設計時需要從民用建筑的沉降量和周邊建筑的剛性進行整體計算，保證民用建筑與周邊建筑之間的距離處在合適的范圍內，且民用建筑的地基埋置深度應該大于周邊建筑的基礎深度，以避免民用建筑對周邊建筑的不利影響。

3.2 考慮地基基礎的承重能力

在民用建筑施工的實際施工情況中，民用建筑上部結構通常采用的是主裙樓一體的結構，所以要對民用建筑主體結構的地基承重能力進行計算和修正，以保證地基基礎的承載能力能夠滿足民用建筑性能使用的要求。以實際的民用建筑施工情況為準，對基礎的承載量設計時，通常以基礎底面以上結構的荷載寬度按照基礎兩側的超載寬度設計。在實際的基礎設計工作中，如果基礎超載寬度超過了基礎寬度的兩倍，則要將超出的超載寬度進行折算，將其折算為土層厚度，并在此基礎上設計地基基礎埋置深度。要注意的一點是，基礎兩側的超載寬度不一致時，需要采取最小值，以最小值作為標準。具體來說，民用建筑基礎施工的巖石地基的承重能力要高于軟土地基的承重能力，所以也是民用建筑地基設計中使用最普遍的地基類型，也可以利用巖石地基荷載試驗來確定巖石地基的承載能力。

3.3 基礎變形計算

地基變形計算是基礎設計中較為重要的環節。地基變形程度直接影響著民用建筑施工和使用安全，所以在進行基礎設計時，必須要考慮到地基變形的計算，首先是地基發生變形，在實際的民用建筑施工和使用過程中，地基變形的主要類型有地基沉降量，地基沉降差，地基整體傾斜度，地基局部傾斜度。在民用建筑地基施工中，進行這四類地基變形計算時，要保證地基變形計算值小于地基變形允許值，如若計算值大于允許值，則要及時的對地基基礎設計進行調整，以保證地基基礎的穩定性。

3.4 獨立基礎設計

在民用建筑基礎設計中，獨立基礎設計是最為常用的一種設計模式。獨立基礎具有造價低、適應能力強、抗震能力強的特點，獨立建筑一般設置于承重柱下和現澆混凝土柱下，利用混凝土進行整體澆筑固定。獨立地基設計時要充分考慮民用建筑施工場地的地質、土壤特點，針對不同的地質土壤條件，選擇最為合適的基礎類型，具體來說，民用建筑施工現場的地基土壓縮性較弱，壓實密度較小，土壤之間黏合力較小，則可以將其設計為柔性基礎[4]。獨立基礎在設計時，可以采用坡形基礎、階形基礎和杯形基礎，實際的設計過程中需要結合施工現場的具體施工情況，合理選擇或者是組合式選擇獨立基礎的設計類型，以實現民用建筑穩定性和安全性的需求。

3.5 民用建筑基礎結構常見的主要類型

當前應用于民用建筑基礎結構的類型主要包括以下兩個方面。

3.5.1 拓展基礎常見設計方式

拓展基礎常見設計方式主要包括獨立基礎設計、條形基礎設計、筏形基礎設計3種具體的形式。依據前面的分析可以得知，獨立基礎設計是一種最為簡單也最常見的形式，當前我國大多數民用建筑在進行基礎設計的過程中，都主要應用的這種基礎結構的設計方式。

條形基礎設計主要是指在建筑上部結構應用較小的框架結構，以達到提高建筑上部結構承載力作用的一種基礎結構設計方式。這種設計方式在實際應用中使得上部結構呈現出基礎基地的反力分布情況，這種情況會受到民用建筑結構以及上部結構剛度等方面的影響，在對這種基礎結構的設計方法進行計算和分析時，主要可以采用倒梁法以及經理分析法來對建筑物的相關結構數據進行計算，進而為民用建筑的施工設計提供更加健全的方法。

筏形基礎設計主要是指以底板連接成片作為民用建筑的基礎結構，在對這種基礎結構進行設計時，依據實際情況的不同，主要可以將其分為梁板式和平板式兩種具體的結構設計形式。由于筏板本身具有較大的剛度，在對其進行設計時，設計人員首先要避免建筑基礎結構出現不均勻沉降的問題，保證民用建筑結構基礎的穩定性。在對筏板的基礎厚度進行確定時，則要從筏板的抗沖切、抗剪切力等方面入手，利用簡化計算法以及地基與基礎共同作用等方法對筏板基礎結構的具體數值進行計算。

3.5.2 樁基礎常見設計方式

樁基礎是能夠保證民用建筑基礎結構穩定性的主要因素之一，當前我國民用建筑在進行基礎設計時，對于樁基礎主要采用鉆孔灌注樁以及預應力管樁兩種設計方式。鉆孔灌注樁的設計方式是當前民用建筑在基礎設計中較為常見的一種樁基礎設計方法，該方法在實際應用中需要充分考慮到鉆孔灌注樁的施工是否會對后續民用建筑工程的施工內容造成影響[5]。在對鉆孔灌注樁這種樁基礎結構進行設計時，相關人員需要對鉆孔灌注樁的成樁位置、樁體大小等進行重點考慮，以滿足民用建筑基礎設計功能和結構穩定性為主要目的，保證民用建筑的施工建設質量。

預應力管樁設計也是一種較為常見的樁基礎設計方案。預應力作為當前我國建筑市場中應用較為廣泛的技術，在保障民用建筑結構安全性等方面發揮著重要的作用。以預應力技術來實現對預應力管樁的設計，設計人員需要格外重視預應力管樁直徑會對民用建筑基礎結構造成的影響。由于當前不同民用建筑的施工需求存在一定差異，在對預應力管樁進行設計時，設計人員還需要結合不同民用建筑的施工要求對其進行仔細的調整，并在施工完成后，對預應力管樁的施工質量進行檢查，為民用建筑的基礎結構設計提供保障。

在當前建筑市場得到快速發展的背景下，民用建筑逐漸在建筑市場中占據較大的地位。越來越多的民用建筑對建筑施工的安全性和穩定性也提出了更高的要求。在這種情況下，民用建筑的設計人員需要格外重視基礎結構的設計，在充分考慮到各種可能影響建筑基礎結構穩定性因素的同時，需要選擇更合理的基礎結構設計方式。

4 民用建筑基礎結構設計質量優化

為了保證建筑結構基礎的穩定性和安全性，設計人員需要優化基礎設計方案，提高基礎結構應用的可靠性。為此，設計人員要不斷加強自身的綜合素質，還要具備負責的態度、高度的工作責任心。同時，設計人員要確定建筑工程項目前期勘查設計工作是否詳細充分，并做好各類材料信息的整理分析，明確建筑所在區域的具體情況，為高效開展設計工作提供有力的支持。設計人員在獲得勘查材料后，要細致地分析勘查數據信息，同時加強施工現場的考察。在具體的設計階段，設計人員可以積極借助BIM等現代信息技術和軟件，利用建筑信息模型的碰撞檢查功能確定設計方案是否科學可靠，及時查找設計方案中的不足之處，明確施工中可能存在的缺陷并有針對性地采取預防措施，從而切實保證建筑結構基礎設計方案的質量。

5 結語

綜上所述，基礎設計是民用建筑項目結構設計中相對復雜的內容，同時也是最重要的環節之一。因此，在實際的基礎設計過程中，設計人員必須要根據實際的施工情況對基礎環節進行具體設計，并對基礎設計的每一個環節加以重視，以確保建筑基礎的牢固穩定，提升民用建筑的建設質量。