刍议房屋建筑结构设计中基础设计

发表时间:2020/11/19   来源:《基层建设》2020年第20期   作者:吴智登
[导读] 摘要:基础设计很大程度的决定了整个房屋建筑的施工成本和施工质量。
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        摘要:基础设计很大程度的决定了整个房屋建筑的施工成本和施工质量。由此可知,优化基础设计显得尤为重要。本文将论述基础设计的标准要求,简要介绍房屋建筑结构设计中基础设计的应用形式和应用要点,指出基础设计环节的重难点问题,以期为设计人员提供参考意见。
        关键词:基础设计;房屋建筑;结构设计
        当前,房屋建筑结构越来越复杂,功能越来越多样化。尤其是在现代化城市建设进程不断加快的大环境背景下,对房屋建筑结构设计的标准要求也随之提高。在整个房屋建筑结构体系中,基础结构要承担上部结构所产生的重力荷载。由此,基础设计的合理性,决定了整个房屋建筑结构的安全稳固性。
        1 房屋建筑基础设计要求
        纵观现代化城市建设趋势和建筑行业发展趋势,多层建筑与高层建筑居多。为此,本文将围绕多层建筑和高层建筑的基础设计要求展开探究。具体内容如下所述。
        1.1 多层建筑的基础设计要求
        通常情况下,多层建筑多选择砌体结构。在砌体结构设计中,抗震设计至关重要。设计人员必须严格参照抗震标准规范进行结构设计,增强整个砌体结构的抗震效果。在设计过程中,先要对墙体加以设计,尤其是横纵墙的对称性设计。在钢筋混凝土结构布置时,优先选择规则的结构。由于部分多层建筑的结构构造较为复杂,所以需要预先设计防震缝,且按照一定的规则对整体结构实行均匀分割,以达到多个结构协同抗震的目的。
        1.2 高层建筑的基础设计要求
        由于高层建筑的垂直高度较高,结构所承载的重力负荷也相对较大,尤其是基础结构。为使基础结构有效承受上部结构所产生的重力荷载,往往需要加大桩基埋设深度。设计人员必须严格参照设计标准规范中所设定的标准值进行设计,如沉降量等。只有确保基础设计的科学合理性,才能使桩基和地基具备更强的承载能力,维护高层建筑的质量安全。
        众所周知,桩基和地基都属于地下工程。为此,在设计过程中,设计人员应格外注重防水工作。在满足用户基本需求的前提下,最大限度的压缩投资成本,维护工程的经济效益。
        2 房屋建筑结构设计中基础设计的应用形式及施工要点
        2.1 墙下条形基础形式
        墙下条形基础是一种重要的房屋建筑基础构造形式。在选择材料时,相关人员往往会优先选择毛石、砖、混凝土等刚性条件良好的材料。这些材料具有抗压能力、抗剪能力以及抗拉能力强等优势特征。通常来说,墙下条形基础适用于多层建筑。如果地基基础分布均匀,且承载能力较强,则可以适当增加楼层数。
        墙下条形基础施工具有施工速度快、施工周期短、施工成本低等优势。通过完善地圈梁,可以显著改善条形基础的刚度条件,增强地基基础的承载负荷能力。将钢筋混凝土柔性基础运用到房屋建筑结构中的墙下条形基础中,即便是上部结构产生一定强度的重力荷载,也不会使地基基础出现严重的形变或沉降问题。墙下条形基础更加适用于层数高或体量轻的厂房基础。
        2.2 独立基础形式
        在房屋建筑结构设计过程中,柱下基础多选择独立基础形式。按照独立基础的刚度差异,可将其划分为刚性独立基础和柔性独立基础两大类。独立基础的断面形式主要由柱荷载偏心距来决定。独立基础的断面形式可以是多种多样的,如正方形、矩形、圆形等。为进一步优化房屋建筑地基基础的性能,多采用拉梁拉结形式,避免地基基础在地震灾害中出现变形或沉降等问题。
        如果地基基础具备一定的承载能力,可以大大降低地基基础发生不规则形变的概率,此时选择独立基础最为合理。但是如果柱网、荷载分布不均匀,则需要使用拉梁进行拉结。需要格外强调的是,相关人员在选择拉梁断面时,要利用计算的方式确定截面尺寸。总而言之,独立基础具有承载能力与抗形变能力强、投资成本低等优势特征,能够有效加强整体房屋建筑结构的安全稳固性。


        2.3 柱下条形基础形式和十字交叉基础形式
        若柱荷载较大,或者地基土质条件较差,采用独立基础无法维持整体房屋建筑结构的安全稳固性。此时,采用柱下条形基础较为合理。柱下条形基础的刚度条件良好,可以有效规避地基不规则沉降问题。但如果柱距超过一定标准,那么条形基础自身的刚度条件也不足以达到标准要求。为确保柱下条形基础充分发挥实际作用,往往需要将柱距控制在6—7毫米之间。如果地基基础的承载能力不足,或者柱荷载分布不均匀,不单单要扩大地基基础的底面积,还应提升地基基础的刚度。此时,选择十字交叉基础最为合适。尽管十字交叉基础的空间刚度条件较好,但适用范围有限,极大的限制了此类地基基础构造形式的推广应用。
        2.4 桩基础形式
        桩基础具有承载能力强、沉降幅度小等优势特征。大多数房屋建筑工程都采用浅桩基础。在房屋建筑地基基础设计时,选择桩基础的前提条件主要包括如下几方面:第一,如果房屋建筑上部结构所产生的重力荷载过大,且施工场地存在软土地基,应当优选桩基础;第二,如果房屋建筑地基基础浅层的沉降量较大,即便对软土地基实施夯实加固处理,也无法满足整体房屋建筑结构承载力需求。此时,需要选择桩基础。第三,如果房屋建筑结构的自体重量较大,为有效控制地基基础不规则沉降问题,需要选择桩基础;第四,如果地基土层较薄,且土质条件较差,应当选择桩基础。
        2.5 钢筋混凝土筏片基础形式
        如果地基基础承载能力不足,且地基土质分布不均匀,再加上房屋建筑上部结构产生的重力荷载较大,需要选择十字交叉基础形式。由于很多地基基础之间不存在空隙,或者地基基础底面积相互重叠,选择钢筋混凝土筏片基础结构形式最为合理。
        钢筋混凝土筏片基础的类型是多种多样的。若地基基础所承受的荷载力较小,可以选择平板式筏片基础;若地基基础所承受的荷载力较大,可以选择梁板式筏片基础。总而言之,钢筋混凝土筏片基础具有良好的刚度条件,可以有效避免墙体或柱体发生不规则沉降问题。
        3 房屋建筑结构设计中基础设计的重点问题
        3.1 优选高质量的施工材料
        在房屋建筑结构设计中,基础设计至关重要。优选刚度条件良好的钢筋混凝土材料,可以有效改善钢筋混凝土结构性能,增强整体地基基础的安全稳固性。在房屋建筑工程施工过程中,所选择的混凝土材料的性能必须满足施工要求,同时严格参照标准图和辅助图进行基础钢筋配置,灵活调整基础结构底面横截面积,精确测量构造柱直径和间隔距离,注重构造柱设计的科学合理性。
        3.2 提高平面图设计水平
        为有效提升房屋建筑结构的基础设计水平,应进一步完善房屋建筑结构的平面图设计水平。在绘制平面图时,要明确当地房屋建筑结构的抗震等级要求。在地基基础设计时,创建完整且合理的三维立体空间数字模型,增强整体建筑结构的安全稳固性。
        3.3 选择适宜的基础结构形式
        在对房屋建筑结构中的地基基础开展设计时,需结合房屋建筑结构设计要求,以及房屋建筑所处区域的环境特点,选择适宜的基础构造形式。
        对于混凝土结构来说,由于混凝土自身抗压性能良好,抗拉性能与抗弯性能较差,再加上地基基础承载能力不足,且上部结构所产生的重力荷载较大,需采用柔性钢筋混凝土基础形式。如果地基基础的承载能力不足,但结构承载能力要求较高,可采用柱下独立基础,规避不规则沉降问题。
        4 结束语
        综上所述,地基基础设计是房屋建筑结构设计的重要组成部分。该项设计直接决定了整体房屋建筑结构的安全等级。为此,相关人员必须不断完善设计工作,选择适宜的基础结构形式,做好平面图设计,以此增大房屋建筑的安全系数。
        参考文献:
        [1]叶时淼.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].建筑发展.2019,3(7).
        [2]徐斌.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].建筑技术研究.2020,3(3).
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