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试析房屋建筑结构设计中的基础设计

2019-11-29王永强

建材发展导向 2019年1期
关键词:桩基础结构设计房屋建筑

王永强

(国策众合(北京)建筑工程设计有限公司山西设计分公司,山西 太原 030000)

近年来,随着物质文化生活水平的提高,对房建结构设计及工程质量的标准要求也随之严格,传统结构基础设计已无法满足公众的住房理念。当下,我国建筑市场竞争进入白热化,房建结构基础设计作为核心环节,与建筑性能、质量安全及工程造价息息相关,针对此,切实优化基础设计势在必行。

1 简要论述房屋建筑结构设计的基本原则

在房屋建筑工程规划建设周期内,建筑结构基础设计属于最基础且最重要的环节之一,一线设计人员要在设计过程中,严格遵守行业标准规范,从根本上保证设计的可行性和合理性,为工程施工建设提供参考与引导。

其一,设计人员要预先了解房屋建筑结构的设计意图和标准要求,与工程技术部门、施工质量检查部门等保持高效的信息交互,尽可能保证工程设计的可行性、标准性和完善性,并且从多角度衡量主客观因素,最大限度的满足业主的实际需求。

其二,现阶段,我国大多数建筑工程结构设计人员都将设计重心放在了建筑上部结构、地基基础等方面,忽视了建筑工程所在区域的地理环境、气候条件及工程特点等因素。基于此,房屋建筑结构设计人员应当在工作前期进行必要的现场勘察和环境勘察,以实际情况为落脚点,优化结构基础设计,尽量达到业主满意的水平。

2 简介房屋建筑结构基础设计的具体方法

2.1 传统建筑结构设计方法

在基础设计环节,要切实突破传统思想理念的束缚,秉承与时俱进的基本原则,同时还要积极借鉴国外建筑基础设计的经验,深度剖析典型设计案例,从中总结规律和特点,并以此作为创新基础设计方案的起步点。另外,要综合考虑各类型基础结构设计的特征和适用范围,借以勘察资料的协助,优选基础类型,经过专业计算确定各项技术参数和指标。

2.2 共同作用分析法的基本原理与优势

随着现代化城市建设的推进与城镇人口的激增,高层建筑已然成为主流趋势。在高层建筑结构基础设计过程中,应将上部结构与地基基础看作有机整体,协调各结构的平衡关系,提高抗形变能力。与传统设计手段相比,基于共同作用分析法考虑了上部结构的刚度标准,因此,其更具合理性、规范性和完整性。但是,由于共同作用分析法设计多方面的内容,使得设计难度系数也随之增大。在实际应用过程中,对计算机软硬件的要求决定了具体设计成本,这使得共同分析法更适用与大规模建筑结构基础设计。

3 详细论述结构基础选型和设计关键点

3.1 独立基础的设计关键点

独立基础的造价成本较低,而且抗震性能优越,在框架结构民用建筑领域备受推崇。针对独立基础来说,在结构基础设计过程中,要充分结合地基土的物理属性特征。如果地基土的压缩性指标与压缩密度值都较高,应当设计成刚性基础,反之,地基土压缩强度低,压缩密度较小,则应当设计成柔性基础,以缓解地基土压缩造成的不规则沉降。根据实际情况,独立基础可采用阶形基础、坡形基础、杯形基础中的任意一种或组合协调搭配,与现浇混凝土柱整体浇筑。如果采用预制混凝土柱,则需将独立基础设置成杯口形状,将柱体嵌入杯口,再利用细石混凝土填补缝隙,形成稳固的杯口状基础。

3.2 桩基础结构的设计关键点

通常来说,桩基础的承载负荷能力较强,适用于地基上部承载力不足且下部土层较为坚硬的区域。另外,在对基础进行加固处理时,由于桩身长度超过一定限度,可将上部荷载传递到地层深处。在设计桩基础的过程中,如果房屋建筑属于框架结构,为将各部位的沉降差值控制在合理范围内,可以采取调整中部桩身长度或提高桩体布设密度的方式强化桩基的整体承载力。

3.3 箱形或筏型基础结构的设计关键点

箱形或筏板形基础主要适用于地基土承载力不足区域,亦或者高层建筑对地基基础承载负荷力标准要求较高的场合。再者,如果房屋建筑设有地下室,则需要采用筏板基础,确保其最大限度的增强基础的稳固性,并作为地下室的地面,发挥实际作用。箱型基础与筏形基础的设计难点主要集中在控制基础的弯曲应力方面,同时由于基础属于大体积混凝土,在施工过程中极易受到多方面因素的影响,进而出现结构裂缝问题,因此,应当在设计环节尽可能的参考影响因素,通过设置伸缩缝抵抗由温度变化导致的形变,一般来说,伸缩缝的宽度需控制在20-30 毫米之间。

3.4 桩箱基础结构的设计关键点

桩基础与箱型基础是桩箱基础的核心组成结构,可以确保两种基础协同作用满足整体承载负荷需求。桩箱基础具有抗弯曲强度高、卸载简便、沉降值小等优势特征,适用于软土地基。桩箱基础的设计难点在于选择布桩方式,由于不同区域地基土物理属性特征存在较大差异,如果采用满堂布桩方式,将使各桩体桩顶出现反力差异,各部位受力不均。要想保证基础的承载负荷力指标达到要求,必须增加底板厚度。由此可见,在实际设计过程中,可通过调整布桩方式分担基础底板的受力,进而控制底板厚度。此外,如果上部结构采用剪力墙结构,需沿着剪力墙轴线方向布桩,以此协调剪力墙基础局部受压过重的问题。

4 结语

综上所述,优质的结构基础设计是提高房屋建筑安全稳定性的先决条件,与整体房屋建筑的实用性、耐久性和安全性息息相关,同时,这也是控制工程造价的有利途径。为此,工程结构设计人员需加大对基础结构设计的重视度,并注重细节处理,一方面确保房屋建筑承载负荷力的达标,另一方面还能合理约束成本,实现经济效益与社会效益的最大化。

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