民用建筑结构设计中的基础设计探讨

民用建筑结构设计中的基础设计探讨

付靓1,童冰强2

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摘要：当前民用建筑结构设计存在的问题较多，如整体设计有缺陷、部分结构设计不合理、受力性能达不到使用要求、基础选型不合理等。为此，要落实对建筑结构的优化。下面本文就民用建筑结构设计中的基础设计进行简要探讨。

关键词：民用建筑；结构设计；基础设计；

1民用建筑结构设计定义

结构设计指设计人员基于建筑外形、地理条件综合设计出该建筑物基础、梁、板、柱等单元。结构设计的最终目的，在于能够为民众提供可靠且安全的居住空间或是活动场所，满足人们日常所需。在以往的建筑结构设计中多采取二维计算机辅助等方式，且按照民用建筑结构功能的特点，将其划分成基础设计、上部结构设计两种。从结构设计的基本操作探讨，除设计时运用到建筑结构施工图纸外，还可借助于常见的软件程序来处理，如PKPM，盈建科等。总之，民用建筑结构设计，不但要从结构专业的角度分析结构的性能，还要确保该建筑具备功能性、经济性、环保性、美观性等诸多特点。

2 民用建筑结构设计中的基础形式

2.1 独立基础

在民用建筑基础设计过程中，独立基础是比较常用的形式，分为柔性和刚性独立基础。独立基础具有抗震能力好、成本低等特点，通常设置在现浇混凝土柱、承重柱之下，采用浇筑混凝土的方式固定。在独立基础设计期间，设计人员要全面考虑施工场地的土壤、地质特征，科学地选择基础类型。如地基土压缩性弱，土壤黏合力小，使用柔性独立基础，充分发挥混凝土与钢筋各自的优势。具体设计中，可使用杯形、坡形基础，根据施工现场的情况，合理地选择设计类型，以满足民用建筑的稳固性要求。同时，科学规划基础结构，完成单独的优势设计，综合完成相关安排，确保不会出现安全质量问题。

2.2 墙下条形基础

在结构设计的基础上完成相关工作，满足建筑的使用需求。在建筑墙下设置条形基础，整体建设依靠混凝土完成，混凝土耐久性强，可以增强建筑结构的安全性。对于高度较低的建筑物，相关优势要通过合理造价安排；对于相关建设而言，其优势是造价低、操作方便。因此，对于工程整体来讲，要结合具体情况因地制宜地改进刚度。

2.3 复合基础

复合基础隶属于人工基础，承重能力强，能够支撑上部结构的质量。复合基础的作用是增强地基的承载力、抗沉降能力，涉及内容多，包括灌浆、强夯等，依托复合基础对地基进行设计，可增强地基的承重能力、变形能力。在基础设计过程中，使用复合基础能有效的改善原始土体的各种缺陷。值得注意的是，复合基础的承重能力由增强体、基体共同实现，因此其组成、受力结构比较复杂。另一方面，由于复合基础施工工艺复杂，在设计复合地基前应考虑当地施工水平，科学地选择复合基础类型。

2.4 筏形基础

筏形基础是指将底板连成片作为基础结构，在设计这种结构时，基于情况不同分为平板式、梁板式两种形式，由于筏板刚度大，设计过程中可避免不均匀沉降，保证建筑结构的整体性。在初步确定筏板厚度时，从抗剪切力、抗冲切和局部抗浮等方面着手，采用简化计算法计算筏板的具体数值。

3 建筑结构设计中基础设计的优化措施

3.1 基础设计的优化措施

3.1.1 合理选型

在民用建筑施工中，常见基础形式为钢筋混凝土筏板，其可以同时作为地下室底板，承载力强，施工简便。在具体设计中，设计人员要严格把控相关参数，比如配筋率（最小）、高度等。基础施工通常会涉及大体积混凝土构件，需要使用混凝土技术（大体积），如果未合理管控施工工艺，可能会出现施工裂缝。因此，施工人员要科学浇筑混凝土，有效防止混凝土裂缝的产生与开展，另外，有些高层建筑建在天然基础之上，设计施工时要严格控制埋深，提高抗滑性能。在我国城市建设进程加快的背景下，高层建筑可以很好地解决城市用地紧张的问题，合理的基础设计可以保证建筑结构的安全性，改善软土地基的性能。多数情况下，城市建筑的选址距离旧建筑比较近，如果新建筑埋深多于原建筑，将会影响原建筑的稳定性；如果未采用有效的保护措施，会引发坍塌、变形等问题。为了避免这些问题的出现，设计人员要严格设置新旧建筑的安全距离，依托相关指标和要求明确安全距离，从多个方面综合考量。

3.1.2 科学设置基础埋深

在天然的地基上，建筑箱形、筏形基础埋深要符合要求，尽可能地确保其抗滑移性和抗倾覆性，避免发生意外。随着经济水平的提升以及城市进程的加快，城市建筑的占地面积受到一定限制，造成高层建筑越来越密集。现阶段，高层建筑都配有地下室，建筑难度增加，不仅要考虑埋深问题，还要满足使用价值。由于建筑使用的基础形式不同，其埋深也有所差异，需要从工程地质、建筑高度和工程造价等方面进行设计。

3.1.3 实现建筑材料利用率最大化

在建筑结构地基基础设计优化过程中，要以地基基础经济性、安全性、耐久性为基础，进一步加强建筑材料利用率。工作人员要根据建筑物对使用功能所提出的要求，选择对应的优化措施，面于钢筋混凝土桩基础结构，可利用具有较强抗压性能的混凝土材料，这样不仅能满足设计承载力要求，还能有效减少结构构件截面尺寸。在针对地下连续梁地基基础结构时，设计人员要在保证建筑预算造价基础上，采用高强度钢筋，来降低建筑地基基础结构的钢筋总数量；在设计建筑结构地基基础时，工作人员要根据混凝土强度和钢筋强度来进行科学配备，确保混凝土和钢筋强度匹配，将建筑材料优势全部发挥出来，从而降低建筑结构所耗资金，给建筑企业实现可持续发展打下坚实基础。

3.2 建筑地基基础结构计算设计优化

随着科学技术不断发展，将计算机技术应用到建筑基础结构设计计算工作中，能有效加强结构设计质量和效率，进一步提高结构设计可靠性。同时，计算机技术虽然能给建筑地基基础结构计算带来极大便利性，但设计师应具备一定警觉性，不能将计算机作为计算地基基础结构的唯一工具，一旦计算机编程出现问题，很容易给整个计算结构带来严重偏差，从而给建筑地基基础设计结果带来相当程度的影响。因此，建筑设计师要结合现场实际情况应用计算机技术来开展结构计算工作，再检查整个计算结构，从而确保结构设计数据的准确性。另外，各计算软件的适用范围不同，计算模式不同，设计师应合理选用软件及相应的参数，并用已有的项目进行参数验证，最后要将计算结果进行对比，结合建筑物对地基基础结构设计要求，选择最合理的计算结果。但值得注意的是，计算机技术在建筑地基基础结构设计方面同样具有较强局限性，虽然计算机能真实模拟建筑形态、结构等特征，设计时能假设理想状态作为编程基础，但在实际建筑工程施工中会遇到很多方面的影响因素，如材料、施工水平、现场环境等因素影响，最终无法达到预期效果。因此，利用计算机技术在预期状态下计算出来的结果，很容易和建筑工程实际需求存在差异性，所以，建筑设计师在利用计算机技术计算结构时，要从不同方面考虑各种影响因素，并将设计模型和实际施工情况进行对比，不断调整建筑地基基础结构计算结果，直到取得较为合理的结果。

结束语

综上所述，基础设计是民用建筑结构设计中的重要环节，设计技术相对复杂，设计质量关乎建筑结构的稳定性和质量水平。在实际设计中，设计人员要从工程实际着手，提高对每个环节的关注度，全面考虑各因素对设计方案和结果带来的影响，并提出针对性的解决措施，从而提高基础结构的安全性，提升民用建筑的质量。

参考文献：

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[3] 王磊.民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化[J].工程建设与设计,2020(10):112-113.