房屋建筑结构设计中基础设计董良

房屋建筑结构设计中基础设计董良

董良

山东文孚建筑设计有限公司山东济南250000

摘要：随着人们经济水平的提升和生活品味的提高，对于房屋建筑的结构设计要求也越来越高。建筑结构设计中的基础设计水平会直接影响到建筑的耐久性与安全性，基础设计是建筑结构设计中的关键环节，与整体建筑工程的质量、稳定性与安全性息息相关。在房屋建筑的结构设计中应用优化技术，有助于在保证房屋建筑的功能性、安全性和耐久性的同时，降低投资成本，强化结构性能。本文在研究影响建筑结构中基础设计的因素基础上，探讨加强建筑结构基础设计的有效措施。

关键词：房屋建筑；基础结构；结构设计

在这以高层建筑为主体的时代，基础设计显得尤为重要。但是基础的设计往往不是那么容易的事，经常在进行长时间地分析后得出的结果还是非常不理想，与实际情况仍然有很大的出入。所以，需要对基础设计进行简化的分析。

1房屋建筑结构基础设计的基本思路

房屋建筑结构基础设计，即从房屋建筑图纸中提炼出的结构元素，利用它们来构成房屋建筑的基础结构体系，然后将各种荷载向基础传递。经济、适用、安全是设计的基本原则。在房屋基础结构设计中，结构设计技术主要涉及到两方面：总体设计与部分设计。在充分满足使用要求与设计标准的基础上，根据项目现状，以综合经济效益为核心来进行设计。现阶段，楼房高度在日益增加，这样对地基的要求也就愈发严格。这种形势下，天然地基根本不能较好地符合项目需求，于是业界推出了越来越多的地基处理方案。实质而言，不同方案的造价存在不小的差异，选用适用、低价的方案，可以适当减小项目造价。

2影响房屋建筑基础设计的因素

第一，地质条件。地质条件的范畴很大，因素很复杂，其中有两个条件对基础设计影响最大：一是地基持力层的特点，地基持力层是与基础相接的土层，该土层是承受房屋建筑负荷的主要部分，因此持力层土质特点、压缩模量、持力层承载能力等参数应是房屋建筑基础设计中必须考虑的因素；二是桩基穿越土层的情况，包括土层中地下水的分布特点和桩基穿越能力等，基础选型过程中必须将这些因素考虑进去。第二，上部结构。房屋建筑的上部结构采用何种形式、地上建筑高度、墙体厚度等在很大程度上决定了基础的类型、埋深和截面积等，因此是基础设计过程中需要考虑的重要因素。这主要是因为，上部结构的类型、高度和墙体厚度不同均会导致房屋建筑荷载在基础上分布的特点不同，继而对基础沉降、稳定性和抗变形能力的要求也不同，因此在对基础设计时需要充分考虑。

3房屋建筑结构设计中基础设计要点

3.1独立基础及设计要点

对独立基础来说，其基础设计应当根据地基土的特点而进行，如地基土的压缩性较强、压实密度较大，则宜设计成刚性基础，除此之外则应设计成柔性基础，以抵抗地基土压缩带来的不均匀沉降。根据实际情况独立基础可采用阶形基础、坡形基础、杯形基础中的一种或组合，独立基础一般设置于承重的柱下，与现浇混凝土柱整体浇筑，如柱采用预制混凝土柱，则一般将独立基础上部做成杯口形，将柱嵌入到杯口中并用细石混凝土嵌缝形成杯口基础。

3.2桩基础及设计要点

房屋建筑结构中桩基础设计首先可以采用“桩土分离模式”进行单桩的简化。这里笔者想要强调的是通过采用有限元模拟来进行单桩分析，这是一项很有效的手段，在建筑工程里面得到了广泛的应用。之所以可以通过有限元来达到简化的目的是因为在以前的结构设计计算方法都会不同程度回避桩土结构间的相互作用力。但是有限元却可以进行综合考虑这些客观存在的事实条件，对土地材料性质的空间差异、较为复杂的几何边界条件进行以及力学响应的非线性等都可以进行综合的分析。它不仅仅在解力学问题方面操作简便，并且可以进行二次开发，相对于传统的计算方式，可以说更为优秀。所以，对单桩的简化工作就是采取将桩和土分别划分单元的方法。对于群桩的简化可以采用“桩土复合模式”，通过桩土复合模式进行有限元的分析，也就是将桩土等效连续化处理，桩弥散于土当中，将群桩基础视作桩土合一的复合材料。采取这样做法是为了在进行有限元的分析的时候，可以将单元划分的尺度取较大的数值，这样就可以减少单元的数量，从而有效地提高有限元分析法的实用性和可操作性。

3.3箱形或筏型基础及设计

箱形或筏板形基础主要用于地基土承载力不均匀以及高层建筑等对地基基础承载力要求高的场合，另外，在有地下室的房屋建筑中也可采用筏板基础，使其既发挥基础的作用又可作为地下室的地面使用。箱型基础和筏形基础设计时的主要难点在于降低基础整体的弯曲应力，因此可将上部结构与基础看做一体，采用共同作用分析法进行设计，另外，箱形基础和筏形基础属于大体积混凝土，施工中容易出现温度裂缝，因此在设计时要予以充分考虑，通过设置伸缩缝来抵抗由于温度变化导致的变形。

3.4桩箱基础及设计

桩筏基础设计目的是要在满足承载力和沉降要求的前提下，寻找最为经济合理的设计方案。至于是以沉降控制设计还是以承载力控制设计，都应该是在其中一个条件已得到满足的前提下才能进行。因此，单独以其中一种标准控制进行设计是不合理的。采用数学模型为基础的设计方法解决设计问题时，承载力和沉降控制条件是其中2个最重要的约束条件。如果地基的承载力可以满足承载上部荷载的要求，则承载力约束便属于多余约束，不再作为约束条件，而将沉降控制作为约束条件。桩筏基础的设计过程中，群桩参数的取值会显著影响桩筏基础的性能，而筏板设计的合理性将影响整个桩筏基础的经济性。一般来说，筏板厚度越厚，则筏板的应力将越小，配筋量也就相应越少，筏板厚度和配筋量是一对负相关的变量，它们之间存在一个最合理范围值，可使筏板造价最低。由于桩筏是紧密关联的，通过调整桩长、桩径和桩距等变量，可以控制筏板基础的不均匀沉降，如果能控制筏板各处沉降基本均匀，则筏板应力将会明显降低很多，此时的桩筏基础经济性才是最优的。

4结束语

总之，在房屋建筑项目中，设计人员必须把握适用、经济的总体设计思想，精心设计，使用各种高新技术方法，确定科学的结构设计方案。同时设计人员还必须高度重视基础设计工作中的细节内容，一方面使基础能够满足房屋建筑的承载力要求，另一方面要努力控制成本，从而获得更大的经济效益和社会效益。

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