张献海
身份证号:41052219850509****
摘要:随着我国社会经济的不断发展与进步,人们生活质量得到了迅速的提升,对建筑的质量和建设水平也提出了更高的要求,促使了建筑结构的设计水平的提高。在建筑结构设计中,基础关系着整个建筑的质量和安全,如果不采用合适的基础方案,可能会造成工程造价的大幅提升,甚至会对人们的生命安全造成一定的威胁。因此,在建筑设计过程中,工程师应该重视房屋建筑的基础设计,选择科学合理的设计方案,引进先进的技术和手段,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量。
关键词:房屋建筑;结构设计;基础设计
1多层建筑
多层建筑基础设计中以墙下条形基础和柱下独立基础为主,如果基础持力层承载力较低,也会选择柱下条形基础、筏板(筏板+柱墩)基础或桩基础(单桩承台基础或多桩承台基础)。工程师应根据地质勘察情况和相关规范标准,选择合理的基础形式,做到安全、经济、合理。
2高层建筑
为了保证地基的防滑和抗倾覆稳定性,需要有一定的埋深。因此,在高层建筑基础设计中,应同时考虑基础承载力、基础深度、建筑沉降大小以及施工工艺条件等因素,选择合理的基础方案。此外,基础和桩基础多为地下工程,是地下结构设计的重要组成部分。设计时应充分考虑用户的需求和实际情况,在保证结构安全的前提下优化工程造价。
3 高层建筑基础的常用形式
3.1大直径灌注桩基础
高层建筑的上部结构在较高的水平上将荷载传递给基础,基础需要较高的承载力才能满足要求。基础的承载力时地板的高度很低,不能用作轴承层,还有轻松或中等风化岩石承载力高在一定深度在地板上,这是更合适的选择大直径灌注桩等。此时桩基承载力较高,一般采用单柱桩或单桩+承台的形式。剪力墙下沿轴线布置单桩+承台或多桩+承梁形式。该基本方案已在贵州、重庆等地得到广泛应用。如果基岩完整或较完整,基础桩埋入一定厚度的岩层中,也可按嵌岩桩进行设计,桩基础的承载力会更高。基岩上的大直径钻孔灌注桩容易满足上部结构荷载对地基承载力的要求。传力简单明了,设计阶段的计算过程相对简单,但施工周期相对较长,桩径和桩长种类较多,施工控制较为困难。在桩基施工完成后,需要等到混凝土强度达到设计要求后再进行桩基质量检测,这将延长施工周期,在一定程度上增加工期和成本。此外,由于桩基承载力较大,一般不能通过常规荷载试验来测试桩基承载力,只能通过桩基质量、桩底沉积物厚度和桩底基岩岩性来间接评价桩基承载力。
3.2筏形基础
筏形基础是现阶段高层建筑中常用的基础形式之一,通常用于设计底板标高为承载力较好的碎石土或沙土等,且持力层比较均匀时。筏形基础具有刚度大、整体性较好的优点,可以实现对上部结构荷载的有效分散,进而降低基底压力,实现对不匀称沉降的有效调整,还能够跨越地基土局部软弱区或溶洞。筏形基础常用的形式主要有平板、梁板两类。梁板式筏形基础内的基础梁可以正放或反放,正梁筏具有板面平整度高、利于排水、便于使用等优点,但其施工流程较繁杂;反梁筏板施工流程较简单,但在排水与使用时需安设架空地坪或回填;正梁筏板面平整,但梁槽开挖和防水施工比较复杂。平板式筏形基础相较于梁板式筏形基础整体厚度增加,但施工便捷、模板样式简单、卷材防水施工较简单,故而在高层房屋建筑基础设计施工中应用广泛。
3.3桩筏基础
桩筏基础由桩基+承台基础演变而来。设计时在高层建筑范围内满堂均匀布桩(矩形或梅花形),通过筏板将基桩连为整体并进行上部结构转换,与厚板转换结构类似。桩筏基础中的基桩通常采用小直径桩基或预应力管桩,承载性状为摩擦型或端承摩擦型。这种基础形式适用于持力层较小且一定深度范围内无基岩层或基岩承载力较小时,在上海等沿海地区应用较多。
3.4墙下条形基础或独立基础
墙下条形基础或独立基础一般应用于持力层为中风化基岩等地基承载力较较高,基岩埋置深度较浅的情况,此时基础尺寸通常由冲切和抗剪决定,而基底反力不起控制作用。
3.5组合基础
由于一些施工场地情况复杂,基底土层或岩层波动不均匀,采用单一的基础形式不能满足现场条件的要求,有必要结合多种基础形式来实现基础设计。在贵州、重庆等地区,基岩承重层通常为基岩,但基岩面是波动的。基岩较浅(通常小于3.0米)可采用条形基础或独立基础,基岩较深可采用大直径现浇桩基础。塔顶的多层平台结构,由于高楼和讲台的负载范围大,塔楼和裙楼协调解决,除了塔设置沉降后浇带,您还需要通过合理的协调反应的基础地下室,减少不均匀沉降,常见的组合是:塔采用桩筏基础,裙子与筏板基础建设;塔采用筏基础,裙楼采用独立基础。塔式采用较长的桩长桩基,裙房采用较短的桩长桩基。
4房屋建筑结构基础设计的关键点
4.1安全性
安全是一切设计工作的第一准则。基础设计必须满足相关规范、规程的规定和计算要求,保证基础承载力要求和稳定性。对于一些特殊情况,还需要对基础进行针对性的加强。
4.2合理性
在基础设计工作中要考虑的因素有很多,主要包括现场施工环境、建筑结构造型、建筑结构形式、地面同性恋爱情况(包括承重层和岩溶等不良地质条件)、施工基础材料类型、质量和具体施工要求。基础设计应综合考虑各种因素,使设计成果得到合理利用,保证现场施工的可行性和便捷性。另外,要充分分析现阶段施工单位的整体施工能力,对方案进行合理的优化和创新,使整个施工操作更加方便。
4.3经济性
基础设计要在保证安全合理的前提下,使经济效益最大化,因此在开展基础设计工作时,必须要重点结合不同设计方案实际所需要花费的经济成本,以及设计方案的使用寿命、功能效果等方面进行合理的选择,不能为追求安全性而选择远超规范规定的安全程度的基础形式或大小,如无理由的加大桩长或桩径,独立基础能满足要求时却选择筏板基础等。
5 影响房屋建筑基础结构设计的因素
5.1地基持力层
地基持力层与建筑基础相接,与基础结构承受相同的建筑压力,在对建筑基础结构设计时,应着重考虑其承载力和稳定可靠性,同时还需要对持力层的土质特征或岩质特性进行充分了解,必要时设立相应的压缩模型,计算沉降量。
5.2上部建筑因素
上部建筑的高度、结构形式和立面形式等影响基础选型和设计。建筑高度影响基础埋深,《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3规定,基础应有一定的埋置深度,在确定埋置深度时,应综合考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素,天然地基或复合地基埋深可取房屋高度的1/15;桩基础(不计桩长)埋深可取房屋高度的1/18。如果现场条件不能满足此埋深要求,需采取有效措施时,保证抗滑移、抗倾覆等稳定性要求。
5.3施工环境
施工环境主要针对不可控因素,包括温度、防洪、防水和地震等各项因素。钢筋混凝土作为房屋建筑基础构成的硬件材料,会因温度影响在其表面出现相应的裂缝问题。故在开展房屋建筑结构设计期间,需对施工温度进行选择或采取技术处理方法(如设置后浇带等),避免混凝土结构出现质量问题。另外,根据基础形式,需对现场施工提出要求,如施工机械要求,桩基施工顺序要求,压实要求等。必要时,需根据现场实际施工情况对基础进行修改设计。
6结语
在房屋建筑结构基础设计过程中,其设计技术比较复杂,而设计质量直接关系着整个建筑的质量水平的高低,所以设计人员应该重视地基基础设计工作,不断探究设计技术,充分考虑各种因素对基础设计的影响,提出有效合理安全经济的基础方案并准确的表达在图纸上,保证基础安全,从而提升房屋建筑的质量,保障人们的生命安全,满足我国建筑行业长远的发展的要求。
参考文献
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