房屋建筑结构设计中基础设计探讨顾皖平

房屋建筑结构设计中基础设计探讨顾皖平

顾皖平顾皖清

（淮南市申益建筑设计有限公司，安徽淮南232100）

摘要：房屋基础建设作为房屋建筑的前提条件，其关系到房屋的整体安全性和耐久性。若在房屋建筑中没有做好基础的设计和施工，那么就会带给建筑很多隐藏的危险，为此，本文针对房屋建筑结构设计中的基础设计进行了详细的讨论。

关键词：房屋建筑；结构设计；基础设计

前言

基础是房屋建筑的地下部分，其有着承载上部结构和传递荷载的用处，房屋的基础如果不能做好，很容易造成房屋建筑的不均匀沉降或者墙体开裂等问题，因此，基础设计在房屋建筑结构设计中至关重要。

1房屋建筑基础设计的影响因素

1.1地质条件影响因素

地质条件在很大程度上决定了基础的设计承载能力，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：（1）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，因此持力层的土质特点（黏土、砂质土、砂粘土等形式）、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。（2）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充分考虑进去。

1.2上部结构影响因素

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。

1.3施工环境影响因素

施工环境包括自然环境和人工环境。自然环境因素包括环境温度、抗震等级等。由于构成基础的材料多为钢筋混凝土，如果环境温度过低就可能导致基础出现开裂情况，因此基础设计时应考虑低温施工，以便采取应对措施。而抗震等级将影响基础设计时是否需要设置抗震缝，以及抗震缝设置的数量和位置等。人工环境对基础设计的影响包括以下几个方面：（1）建筑施工过程中避免不了各种振动，为保证基础的稳定就应当在设计之初充分考虑。（2）如果需要打桩，则桩基在入土后就会将土向周围挤压，造成挤土效应，从而使周围的土层产生一定的应力，从而改变周边建筑物基础的受力情况以及对周围地下管网造成挤压，因此基础设计时要尽量降低这种影响。

2房屋建筑基础设计的原则

2.1综合性设计原则

在房屋建筑基础设计时，设计单位要将基础设计与其他设计相联系，从房屋建筑基础的功能、结构、与上部结构之间的关系等诸多方面进行分析，通盘考虑。将基础设计方案放在房屋建筑整体中进行分析对比，使基础与建筑整体达到协调统一的要求，不断对基础设计方案进行优化，从而得出最佳的设计方案。

2.2经济合理性原则

房屋建筑基础设计不但要考虑技术性的指标，而且还要符合经济性的原则，因此基础自身的材料消耗也要为实现整个建筑工程的成本目标奠定基础。另外，基础设计的经济性原则还体现在设计的基础要有助于保证施工进度，降低施工成本。

2.3动态设计原则

动态设计原则就是在房屋基础设计时，不但要使基础在结构和功能上能够满足当前的需要，而且还要用发展的眼光看待基础设计工作，使设计方案也能够顺应时代的发展趋势，满足未来一段时间内房屋建筑可能出现的改造、扩建等的要求。

2.4多样式原则

房屋建筑基础的类型样式较多，设计单位应在设计过程中全面掌握各种基础类型，并与实际情况相结合，选出兼具经济效益和社会效益的基础类型。

3房屋建筑基础设计的方法

3.1传统设计方法

在基础设计中，通过对过去一段时间国内外典型建筑基础设计方案进行系统分析，从其中总结出一定的约定俗成的规律，并作为新设计方案的立足点，同时考虑各类型基础各自的特点和适用范围，并与房屋建筑自身特点、勘察资料相结合，从而选出合适的基础类型，并经计算确定各项技术指标。

3.2共同作用分析法

在高层建筑基础设计中，常常将上部结构与基础和地基看作一个统一的整体，使三者之间保持力的平衡和协调的变形能力，与传统设计方法相比，由于其考虑了上部结构的刚度，因此更具科学性和合理性。但同时这种方法由于涉及到的方面较多，因此设计难度也较大，对于计算机软件和硬件的要求也更高，设计成本较传统方法高出不少，因此只有在结构复杂的大型建筑基础设计中才会采用。

4房屋建筑基础设计的要点

4.1桩基础设计要点

桩基础的承载能力较强，主要用于地基下部土层较为坚硬，且地基上部承载力不足的场合，另外在基础加固时也常采用桩基础作为治理措施，由于桩身较长，可将上部荷载传递到地层深处。在设计桩基础时，如果房屋建筑结构是框架结构，为减小各部位沉降的差异性，可在基础中部加密布桩以及增加中部桩身长度的方式来调整桩基的支承受力方式。

4.2独立基础设计要点

独立基础的造价较低，且对地基土具有较好的适应性，且抗震性能较好，因此在框架结构的民用建筑中普遍采用。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。

4.3箱形和筏型基础设计要点

箱形和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，宽度一般设置为20mm～30mm。

4.4桩箱基础设计要点

桩箱基础是采用桩基础和箱形基础，使两种基础共同承载受力的基础，其抗弯刚度较高，卸载能力强，沉降量较小，因此常用于在软弱地基上建设的高层建筑、重型建筑以及其他对沉降量要求严格的房屋建筑。桩箱基础的设计难点在于布桩方式的选择，由于不同方位地基土性质的差异性，如果采用满堂布桩的方式就会使得各个桩体桩顶反力出现差异。对于基础底板来说，各个部位受力不均，若要保证基础的承载力就必须使底板具备一定的厚度。因此，实际设计中可通过调整布桩方式，即通过适当增加中间部位桩间距的方式，充分利用基础底部桩间土的承载力，分担基础底板的受力情况，从而减小底板厚度。另外，如果上部结构采用剪力墙结构，则应当沿着剪力墙轴线方向布桩，以抵抗由于剪力墙自重可能导致的基础局部受压过大。

4.5地下室抗浮设计要点

对于层高较大、埋置较深的地下室，整体抗浮验算一般都较难满足规范要求，这就需要选择合适的抗浮措施。对于验算结果相差较大情况，则可考虑采用抗拔锚杆或抗拔桩予以解决。对于验算结果相差不大情况，建议采用增加地下室顶板或基础厚度或增加配重的方法予以解决，因为采用抗拔锚杆或抗拔桩，不光增加了施工工序、延长了工期，而且也相应地增加了造价。而建设单位都是比较注重工期和造价的控制，因此我们在选择地下室抗浮措施时也要综合考虑。

4.6基础的沉降缝和伸缩缝设计要点

设计地下室基础沉降缝及伸缩缝时，应尽量避开集水坑、人防门、主体结构剪力墙，如果穿过了这些部位则会导致施工较为麻烦，同时也会影响到结构的工程质量。这方面也应引起设计人员的足够重视。

5结语

基础设计是建筑结构设计中一个小部分，但是基础设计在建筑设计中的位置却是尤其重要的。基础设计在房屋建筑结构设计中影响着整个房屋建筑的适用性、安全性和耐久性，还影响到整个建筑工程的成本，做好房屋建筑的基础设计，可以促使建筑行业健康蓬勃地发展。

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