民用建筑结构设计中的基础设计分析
发表时间：2017-11-20T10:40:47.507Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第17期作者：甘永健[导读] 建筑工程由上部结构与地基基础两部分组成，基础设计需要不断提升以满足现代建筑对耐久性和安全性的要求。广东鸿宇建筑与工程设计顾问有限公司 517500
摘要：作为建筑结构设计的重要组成部分，基础设计的合理性决定着房屋建筑工程的质量。工程设计中强化基础设计，是对整体结构的综合考虑。本文介绍民用建筑结构设计中的基础设计，分析了设计要点和重点问题，研究基本设计步骤，并给出了优化设计策略。
关键词：民用建筑；结构设计；基础设计
建筑工程由上部结构与地基基础两部分组成，基础设计需要不断提升以满足现代建筑对耐久性和安全性的要求。随着市场经济不断放开建筑企业的自由主导权，建筑行业的竞争压力越来越大。人们对于现代建筑的要求逐渐提高，不仅要求性能优良，还必须具有美观性，企业对于施工和设计的研究逐步深入，对于结构设计在房屋建筑中的重要作用取得了普遍的认同。
一、房屋建筑基础设计影响因素
1、上部结构
建筑上部结构与基础共同协调，各自的受力构件会因强度差别产生形变。建筑主体施工的方案选择十分关键，由于规模巨大，主体结构的施工压力明显。城市化建设中，高层建筑主体结构的质量必须经过技术的严格把关才能被控制，优化建筑结构，简化施工流程，升级施工技术，是确保高层建筑主体结构质量的发展途径。地基基础设计应该考虑上部结构刚度，有地基基础形变的适应力来确定合理的基础形式。
2、地基条件
建筑物最基础的部分就是支撑整座建筑的土地，地基的地质复杂：岩石、砂石、泥土、人工填土。当地基强度不足或压缩性很大或地基很不均匀，不能满足设计要求时，可以根据实际工程的具体情况，对地基处理。地基处理的目的，是为了增加地基的强度和稳定性；或者减少地基不均匀或过大的压缩变形；或者是两者兼而有之。使处理后的地基满足承载力、变形和稳定性的要求。加固地基的方法包括夯实地基、加固地基层、混合灰土回填。保证建筑物的坚固耐用非常重要。不良土地地基就是指土壤密度小，松软压缩量大的软质土层，土壤的有机含量比较高，是普遍困扰施工的问题。这种情况出现后会造成塌陷、硬化，严重影响房屋建筑的使用寿命。地基施工的重点是避免由于抗剪性不足造成的剪应力破坏，抵抗因为本身抗剪性不足导致的基坑边坡不稳、基坑坑底不平、侧向土地压力过大的地基失稳问题。地基处理的目标是，利用各种技术手段，实现地基土地的改良。
3、施工环境
随着城市的高层建筑的体量逐步扩大，地基的承重力要求越来越高。天然地基出现不良地基的概率很大，不能满足承载力和沉降量的要求。在城市建筑结构基础设计中，利用桩基础优化地基条件。但是沉桩作业的危害较大，地下水会加重软土地基的危害，导致地基开裂，对水文地质下的建筑工程影响十分严重。地下水还会侵蚀土壤，腐蚀钢筋混凝土材料，对地下结构造成非常严重的积水，随时导致工程的塌陷。开展房屋基础设计之前，对于工程区域的地质构造、基底结构以及岩土厚度、构造运动有大体的判断。
二、建筑结构基础设计步骤
1、确定基础形式
立足施工现场实际情况，明确基础桩端持力层。结构变形会造成基坑的受力发生变化，导致坡度改变，对于一些软土地基来说，还会改变地基岩石层的结构[1]，在施工过程中会导致安全事故，后果不堪设想。挖掘建筑基坑过程中，配备先进的测量观测仪器和专业人员进行变形观测。根据检测结果，结合基坑的压力和变形情况展开设计。
2、基础结构设计
主要包括了配筋、筏梁、断面、承台筏板设计。可利用计算机辅助设计，借助PKPM系列程序完成部分设计[2]。
3、局部地基处理
在技术的规范程度上提高抗剪性，改变地基的承载上限，维护建筑物的稳定性。在地基隆起、开挖过程边坡失稳的情况下，合理利用地基施工技术增强抗剪性可以提高房屋质量。当下最广泛应用的建筑地基处理方法有各种挤压和高压灌浆技术等。
4、承载力、形变、抗浮设计
工程地下水位的埋藏位置不能够保证混凝土的钢筋避免腐蚀，应该选择基础支持作为建筑的支持层，对于水文的土层软化、崩解作用详细评估，改善地下结构的抗浮、防渗、软土地基的应对设计。
三、民用建筑结构基础设计重点
1、基础中心校核
基础受力中心与建筑上部结构负荷中心重合，满足上部结构对基础设计的承载力要求。针对裙房主体结构应该分开计算筏板重心与裙房主体结构重心[3]。校核过程中把验算结构重心作为重点。
2、地质资料勘探
搜集必要的水文地质资料。第一，自然地理条件，气象水文特征以及地形地貌。判定该地区的季风、温度带等，确定空气的湿度及热量[4]。第二，地质环境条件，对于工程区域的地质构造、基底结构以及岩土厚度、构造运动有大体的判断。第三，地下水水位情况，包括近五年之内的最高地下水位，配合以地下水的流动规律，对工程的具体影响。第四，含、隔水层的埋藏条件、地下水类型及流向。此处的目的是判定地下水对于建筑材料的侵蚀程度。
3、建筑物抗震分析
民用建筑地下结构要符合一定的防震等级，与地面以上的嵌接要牢固。桩类型要适合，考虑到主楼施工后总体承载力，取合适的承重桩楼。在房屋建筑地基施工的过程中，要根据实际的情况进行科学的地基施工技术选择，将地基的承重需要放在第一位，综合考虑工程造价和施工进度的限制条件。常用的地基施工就似乎包括换填土垫层法、振密、挤密法。
4、合理应用基础结构
现代民用建筑体量大，决定了基础结构工程的复杂性较强，施工过程的风险系数较高。在实际的施工管理中，应综合考虑施工环境的可靠性，进一步完善支护体系的土方开挖及地基加固技术。在进行施工方案的设计时，转变建筑结构基础设计理念，重视基础结构的合理利用。施工过程要加强变形观测，及时观测基坑土体变形，执行严格的施工过程控制管理。
5、深坑支护
深基坑支护施工过程纠正和补救比较困难，必须进行严格的施工过程控制管理。在进行施工设计方案设计之前，有关人员需要实地考察施工现场周围的环境。基坑支护工程的开挖要依照一定的原则，工程控制管理人员要严格把关。减少开挖对周围土体环境造成的干扰，对于开挖过后的基坑，要及时进行防护，搭建支护棚，防止基坑因暴露而产生的结构变化。建筑基础工程的深基坑支护要注重利用土体自身的控制力，监测与控制并重，要对土体异常有敏锐的感知力。在初步的工程完成施工之后，要组织单位精心勘测，重点检查支护层的坡脚部分。
6、考虑环境温度对结构影响
混凝土基础结构会因温度变化产生表面裂缝，对房屋结构稳定性造成不利影响。降低混凝土中水泥的配比，改变混凝土材料结构，使得进入搅拌过程的各种材料都经过降温加湿处理，这样，就可以使得混凝土得到良好的降温，湿度也会得到降低[4]。在施工过程中要对现场进行保护，主要是养护混凝土材料表面暴露在空气中，加速水分的蒸发。
结语：综上所述，民用建筑结构设计中的基础设计是一项复杂性的工作，安全风险较高。在实际的施工管理中，应综合考虑施工环境的可靠性，进一步完善结构优化及地基加固技术。精准的形变、承载力、稳定性计算是保证有效的民用建筑结构基础设计质量的关键因素，需要考虑地质条件、计算模型、计算参数带来的精确度问题[5]，从这个角度进行基础结构设计优化，以完成后续的建筑主体结构设计。
参考文献：
[1]刘晓磊. 关于民用建筑结构设计与优化对策分析[J]. 建材与装饰,2017,(02):101-102. [2017-08-03].
[2]谢晓君. 探析民用建筑结构设计中的基础设计[J]. 低碳世界,2017,(11):181-182. [2017-08-03].
[3]秦文智. 民用建筑结构设计和优化[J]. 科技风,2015,(06):195. [2017-08-03].
[4]胡维彬. 建筑工程结构设计中的基础设计分析[J]. 建材与装饰,2017,(24):71-72. [2017-08-03].
[5]何国珍. 浅析工业与民用建筑的混合结构设计[J]. 四川水泥,2016,(06):58. [2017-08-03].
