建筑结构设计中的基础设计分析

2018-03-29

四川水泥 2018年1期

（中煤科工集团南京设计研究院有限公司，江苏南京 210000）

为缓解工程建设与土地资源之间的供需矛盾，现在逐渐向高层建筑以及地下工程发展，无论是何种形式的建筑工程，对基础结构部分的要求均非常严格，必须要保证前期设计阶段严格按照专业规范来进行，控制好各项结构参数，保证结构具有较强的稳定性与安全性，可有效抵抗后期各项因素带来的影响，延长工程服务寿命。

一、建筑结构基础设计影响因素

1.地质条件

针对建筑结构基础设计问题进行分析，可以确定最终设计结果如何，在很大程度上会受到地质条件影响，如果不能根据现场情况来选择可靠的措施处理，最后必定会对结构承载性能产生影响，而出现不均匀沉降等问题。现在建筑建设与土地资源之间的矛盾不断加剧，工程施工所面临的地质环境存在较大差异，尤其是现在城市基础设施更为完善，建筑结构基础设计施工所适用的技术工艺不同。就地质条件对建筑结构基础产生的影响，可以分为两个方面，即地基持力层与基础连接，作为承载建筑负荷的主要对象，在设计时必须要针对持力层承载能力、压缩模量以及土质特点等进行综合分析，掌握各项参数，作为结构设计依据[1]。同时，还需要针对桩基穿越土层情况，对土层地下水分布特点以及桩基穿越能力等进行综合分析，保证基础选型的科学性与合理性。

2.上部结构

为满足社会发展对建筑工程的需求，现在工程结构设计更为多样化，结构不同形式，以及地上建筑高度、墙体厚度等均影响着基础类型、截面积以及埋深等。上部结构为影响建筑结构基础设计的关键因素，要保证基础结构可以有效承载上部所有荷载，具有较强的稳定性与安全性。总结以往结构设计结果分析，可确定上部结构高度、类型以及墙体厚度等均会影响基础部分受力特点，然后反映到基础沉降、抗变形能力以及稳定性等方面，需要在设计阶段作为要点进行分析[2]。

3.现场环境

为缓解工程建设与土地资源之间的矛盾，现在建筑工程在建设时，除了增加上部高度外，还不断加大地下空间的开发，使得基础深度持续增加，不仅会受到地下水和已存管线的影响，作业难度更大，同时也会因为现场环境的复杂性，导致基础结构设计需要关注的内容更多。为避免环境因素对设计结果产生的不良影响，应从自然环境与人工环境两个方面着手，提前做好现场勘查分析，将所有地质信息作为结构设计的依据，科学确定结构抗震等级，保证抗震缝设置数量与位置的有效性。同时，还应预测施工阶段可能会出现的问题，在前期设计阶段做好预防，综合现场各项条件，提高结构设计的科学性，尽量减少外部因素的干扰。

二、建筑结构基础设计要点

1.遵循设计原则

1.1 经济性原则

现在建筑工程结构设计逐渐向多样化以及功能化角度发展，以求更好的满足社会发展要求，基础结构形式的选择也更为灵活，但是无论是采取何种设计方法，均需要在确定技术性指标的同时，控制好整体投资成本，将施工费用控制在预算范围内[3]。因此需要贯彻落实经济性原则，兼顾进度要求，提高基础设计综合效果。

1.2 动态性原则

面对不同功能要求的建筑工程，基础结构设计需要控制的要点不同，并且面对的环境不同，需要预防的常见问题不同，必须要基于实际出发，兼顾动态性原则，灵活做好各要点控制，提高基础设计科学性。

2.基础设计要求

2.1 多层建筑

多层建筑工程一般会选择应用砌体结构，设计时要确定提高结构抗震性能的关键，保证工程结构可以达到专业设计标准。总结以往经验，需要确定横墙承重与纵横墙共同承重机构体系的重要性，尤其是要控制纵横墙设置的均匀性与对称性，确保其沿平面对齐，以及沿竖向面上下连续性。面对多层混凝土建筑工程时，对工程结构的设计，要尽量保证结构的规则性，尤其是复杂性较高的结构，为提高其抗震性，应先设置抗震缝，且要将抗震缝两侧设置成均匀分割的形式，实现防震缝、沉降缝与伸缩缝的统一[4]。

2.2 高层建筑

高层建筑数量不断增多，与常规建筑工程相比，其上部荷载更大，基础埋深也不断加大，为有效承担上部结构荷载，基础结构必须要具有良好的性能。因此在正式设计时必须要严格按照专业规范来进行，将基础总沉降量以及差异沉降量控制在允许范围内，避免在后期运行阶段因为沉降而降低工程安全性。同时，还需要做好基础防水设计，结合地质勘察结果，确定地下水位，采取有效排水与防水处理，避免对基础结构性能产生影响。

3.基础设计选型

3.1 独立基础

独立基础形式所需成本较低，可良好适应多种地质环境，并且具有较高的抗震性能，多用于框架结构形式的建筑工程中。针对独立基础设计时，需要结合地基土质特点，对其所具有的压缩性、压实度以及排水性等进行综合分析，确定基础作为合适的刚性大小，更大程度上来抵抗地基土压缩带来的不均匀沉降。一般可选择的独立基础形式包括阶形基础、杯形基础、坡形基础等，或者是多种基础形式的组合。

3.2 桩基础

现在桩基础在建筑工程中应用比较广泛，其具有较强的承载能力，多用于土层坚硬度较高的地质环境，可提高地基上部承载力。可利用桩基础较长的特点，将上部荷载传递到地层内，提高基础结构稳定性。一般在对桩基础设计时，如果建筑为框架结构，可以增加中部布桩密度，或者是增大桩身长度，通过对桩基支撑力的调节，减少不同部位沉降差异，达到工程建设基本要求。

3.3 箱型基础

箱形或筏板基础形式主要被应用在地基土承载力不均，或者是对地基基础承载力要求较高的情况，现在很多地下室工程也选择应用筏板基础形式，可有效避免沉降问题的发生。在针对此种形式的基础结构设计时，要重点采取措施来降低基础整体弯曲应力，可将上部结构与基础结构看作为一个整体，应用共同作用分析法分析设计。同时，基于箱形与筏板基础结构体积较大的特点，为避免混凝土裂缝的产生，设计时还需要设置 20mm～30mm左右的伸缩缝，有效应对温度变化带来的影响。