民用建筑结构设计中的基础设计研究

民用建筑结构设计中的基础设计研究

武豪

深圳市华阳国际工程设计股份有限公司， 广东 深圳 518000

摘要：民用建筑结构设计中，基础设计属于核心环节，基础设计方案直接影响建筑质量及经济性。本文综合分析民用建筑结构设计中基础设计原则、影响因素、常见类型，并从地基埋深、地基承载能力、独立基础设计和复合地基基础等方面，对民用建筑结构设计各个细节进行有效分析，以期为建筑结构基础设计方案的调整优化提供有效参考。

关键词：民用建筑；结构设计；基础设计

1民用建筑结构设计中的基础设计原则

1.1功能性原则

民用建筑作为人们日常生活和工作主要载体，是人们生存和发展的重要保障。现代社会，人们生活物质、精神文化需求不断改变，对建筑物的需求不再局限于居住、学习、工作等，提出了更多功能性需求，对建筑外观、建筑舒适度、生态性和智能化程度等也有了一定的要求。因此，建筑结构基础设计应充分考虑这一需求及未来发展方向，注重功能性设计原则，确保地基基础能够满足新型民用建筑地基承载力的需求。

1.2经济性原则

建筑结构的基础设计要贯彻经济性原则，在强化基础设计的科学性、合理性，确保防水、承重、等级等均达到国家行业标准的基础上，要重视设计原材料和生产成本的投入，确保工程造价在合理范围内。同时，要综合考虑诸多因素，设计多个基础设计方案，综合比对建材用量、施工难度、人力成本、工期等，选择最能控制成本，扩大企业经济效益的基础设计方案。

1.3协调性原则

民用建筑结构的基础设计方案直接影响建筑物的安全。在进行基础设计时，基于建筑整体，协调建筑结构的刚度和延性设计，满足建筑低承载力和高延性的设计思想，避免遭遇突发自然灾害时，建筑结构刚度过强，承载力骤增引发的建筑损坏或倒塌，或结构刚度过小时导致的建筑物变形。

2民用建筑结构设计中的基础设计常见类型

2.1桩基础常见设计类型

桩基础常见设计类型有混凝土灌注桩及预应力管桩两种，是保障建筑结构稳定性的主要影响因素。其中，混凝土灌注桩设计时，要以基础设计的功能满足和结构稳定性为首要目的，要重点考虑成桩位置、桩体大小等因素，考虑该设计形式是否会对建筑后续施工产生影响，保障建筑施工质量。预应力管桩是目前较为普遍的一种设计类型，具有施工噪音小，速度快等优势，设计关注的重点为桩基的选择与检验，倘若地基基础承载力不足，要以实际承载力为基础，使用适量的桩基数量和排列方式。

2.2扩展基础

常见设计类型扩展基础是指上部结构通过墙、柱等承重构件传递的荷载，在其底部横截面上引起的压强通常远大于地基承载力。故需要在墙、柱下设置水平截面向下扩大的基础等，以便将墙或柱荷载扩散分布于基础底面，使之满足地基承载力和变形要求。常见设计类型主要有三种，如独立基础设计、条形基础设计、筏形基础设计。其中，独立基础设计是低层民用建筑结构设计中常见的基础设计类型，要求的地基承载力较大。条形基础的设计类型，是一种建筑上部结构应用较小的一种框架结构，主要作用是提升建筑结构的上部承载力。在设计过程中，需要依据民用建筑结构形式、上部结构刚度等资料，利用倒梁法计算相关结构数据，为条形基础设计提供数据参考。筏形基础设计类型主要特点为底板连接成片，有平板式和梁板式两种。在应用该设计类型时，首要考虑因素为基础结构的不均匀沉降，其次，从筏板抗剪切力、抗冲切力等方面着手，确定筏板基础厚度，最后，利用简化计算法计算筏板基础结构的具体数值，有效解决不均匀沉降问题，保障民用建筑结构的基础稳定性。

3民用建筑结构设计中的基础设计

3.1确定地基埋深

近年来，民用建筑多为高层建筑，高层建筑箱型和筏型基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性的要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱型和筏型基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础埋深不宜小于建筑高度的1/18。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑要求。同时很多高层建筑都会设置地下室部分，其优势在于丰富建筑结构功能性，扩大建筑物空间，提高土地资源利用率，解决埋设深度问题，但也相应增加了建筑施工难度，在确定地基埋深时，还需要综合考虑建筑物的使用价值。民用建筑场地的地理空间位置也会对地基埋深产生影响。

3.2考虑地基承载力

地基基础应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。如对采用天然地基和独立基础的结构，承载力要满足的条件是：上部结构竖向荷载传递到独立基础，独立基础产生的基底压力不能超过地基的承载力。如对采用桩基础和承台的结构，承载力计算要满足的条件是：上部结构竖向荷载传递到承台，再传递到桩基中，此时桩基承担的竖向力不应超过桩基的承载力特征值。正常使用状态下满足的条件主要指基础沉降，桩基沉降变形，桩基抗裂，裂缝宽度验算等。如主裙楼一体化设计时，在考虑地基承重能力时，需要根据实际情况进行基础设计，确定基础设计方案，对主体结构地基进行深度修正，充分考虑基础底面范围内荷载，依照基础两侧超载情况，确定基础埋深。通常情况下，当基础两侧超载不等时，建筑结构地基承载力以最小值为基准，当基础两侧超载比基础宽度大2倍时，以土层厚度为参考。

3.3独立基础设计

民用建筑结构基础设计中，合理选型是保障基础设计方案合理性的重要前提，主要有独立基础设计、复合基础设计两类，需要根据工程进步提要求选择对应类型。独立基础设计具有较好的经济性、抗震性、适应性等特点，能有效应对地基变形情况，但倘若地基基础均匀性不足，则不适用独立基础设计。独立基础设计形式较为多样，有柱下独立基础、墙下独立基础两种形式，最常见类型为钢筋混凝土板筏结构，可同时作为地下室底板结构和结构板筏，承载力强，施工流程便捷。

3.4复合基础设计

复合基础类型较为广泛，包含深层搅拌柱、强夯、灌浆等类型，在设计过程中，主要针对基地土层状况不佳、液化、湿陷等问题的改善，通过基体和增强体的共同作用，支撑建筑物荷载承重能力，因此，其结构设计、施工工艺等较为复杂，需要设计人员依照地基实际情况，选择适宜符合地基类型。例如，某民用建筑项目地下室基底较深，其抗浮水头达到19m高度，建筑物上部结构重量难以满足抗浮要求，需要对其进行抗浮设计，保障建筑物的稳定性。具体措施为：岩石锚杆抗浮，依据整体抗浮需求，计算出单根锚杆承担浮力作用值：

式中，为单根锚杆承担的底水浮力标准值；为荷载分项系数（取值0.9）；为单根锚杆范围内底板自重标准值，最终计算出锚杆长度、直径及间距。

4结语

综上所述，民用建筑结构的基础结构为地基基础，发挥着支撑建筑物整体稳定性和安全性的重要作用。现阶段，社会发展对民用建筑提供了许多新要求，包括环保性、功能性、经济性、协调性等，设计人员在设计之前，必须做好地质勘察和基础选型，编制合理地基基础设计方案，合理计算各项参数，如地基埋深、地基承重力等，选择适宜独立基础或复合基础设计方法。在满足建筑需求和设计标准的基础上，尽可能优化基础设计，提升基础设计质量，从而提升民用建筑整体建设效果。

参考文献

[1]乔凤娇.浅谈具备抗震功能的民用建筑结构设计[J].建材与装饰，2018，40：93-94.

[2]黄峰.民用建筑结构设计中的基础设计分析[J].住宅与房地产，2019，24：65.