浅析房屋建筑结构设计中基础设计

浅析房屋建筑结构设计中基础设计

发表时间：2018-10-29T15:12:01.030Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：李俊宇1 丁星峰 2

[导读] 随着经济和社会的飞速发展，房屋建筑的功能越来越丰富，同时其结构也越来越复杂。

摘要：改革开放以来，我国经济快速发展，人们的生活水平不断提高，对住房的要求也越来越高。对于房屋建筑来说，基础设计是否科学合理将直接影响整个房屋建筑的质量和施工成本，做好基础设计历来是房屋建筑结构设计中的重中之重。本文介绍了影响房屋建筑基础设计的因素，分析了基础设计选型的原则，探讨了基础设计方法及技术要点，为房屋建筑基础设计工作提供理论参考。

关键词：房屋建筑结构设计基础质量

前言

随着经济和社会的飞速发展，房屋建筑的功能越来越丰富，同时其结构也越来越复杂，尤其是在城市建筑高层化趋势日益明显的情况下，对房屋建筑结构设计的要求也越来越高。基础作为房屋建筑的地下部分，具有承载上部结构、传递荷载等作用，其设计是否科学和合理对于房屋建筑整体的安全性、适用性和耐久性都有着较为深远的影响，如果基础没做好，就可能导致房屋建筑的不均匀沉降，导致墙体开裂等，同时设计方案也决定着基础选型以及后续施工的合理性和经济性，可见做好基础设计是房屋建筑结构设计中的重中之重。

1 影响房屋建筑基础设计的因素

1．1 上部结构

房屋建筑的上部结构采用何种形式、地上建筑高度、墙体厚度等在很大程度上决定了基础的类型、埋深和截面积等，因此是基础设计过程中需要考虑的重要因素。这主要是因为，上部结构的类型、高度和墙体厚度不同均会导致房屋建筑荷载在基础上分布的特点不同，继而对基础沉降、稳定性和抗变形能力的要求也不同，因此在对基础设计时需要充分考虑。

1．2 地质条件

地质条件在很大程度上决定了基础的设计承载能力，地质条件的范畴很大，因素很复杂，其中有两个条件对基础设计影响最大：其一是地基持力层的特点，地基持力层是与基础相接的土层，该土层是承受房屋建筑负荷的主要部分，因此持力层土质特点（黏土、砂质土、砂粘土等形式）、压缩模量、持力层承载能力等参数应是房屋建筑基础设计中必须考虑的因素；二是桩基穿越土层的情况，包括土层中地下水的分布特点和桩基穿越能力等，基础选型过程中必须将这些因素考虑进去。

1．3 施工环境

施工环境包括自然环境和人工环境。

自然环境因素包括环境温度、抗震等级等，由于构成基础的材料是钢筋混凝土，如果环境温度过低就可能导致基础出现开裂情况，因此基础设计时应考虑低温施工，以便采取应对措施，而抗震等级将影响基础设计时是否需要设置抗震缝以及抗震缝设置的数量和位置等。人工环境对基础设计的影响包括以下几个方面：第一，建筑施工过程中避免不了各种振动，为保证基础的稳定就应当在设计之初充分考虑；第二，如果需要打桩，则桩基在入土后就会将土向周围挤压，造成挤土效应，从而使周围的土层产生一定的应力，改变周边建筑物基础的受力情况以及对周围地下管网造成挤压，因此基础设计时要尽量降低这种影响。

2 房屋建筑基础设计选型的原则

2．1 经济合理性原则

房屋建筑基础设计不但要考虑技术性的指标，而且还要符合经济性的原则，因此基础自身的材料消耗也要为实现整个建筑工程的成本目标奠定基础，另外，基础设计的经济性原则还体现在设计的基础要有助于保证施工进度，降低施工成本。

2．2 综合性设计原则

房屋建筑基础设计单位要将基础设计与其他设计相联系，从房屋建筑基础的功能、结构、与上部结构之间的关系等诸多方面进行分析，通盘考虑，将基础设计方案放在房屋建筑整体中进行分析对比，使基础与建筑整体达到协调统一的要求，不断对基础设计方案进行优化，从而得出最佳的设计方案。

2．3 多样式原则

房屋建筑基础的类型样式较多，设计单位应在设计过程中全面掌握各种基础类型，并与实际情况相结合，选出兼具经济效益和社会效益的基础类型。

2．4 动态设计原则

动态设计原则就是在房屋基础设计时不但要使基础在结构和功能上能够满足当前的需要，而且还要用发展的眼光看待基础设计工作，使设计方案也能够顺应时代的发展趋势，满足未来一段时间内房屋建筑可能出现的改造、扩建等的要求。

3 房屋建筑基础设计的方法

3．1 传统设计方法

在基础设计中，通过对过去一段时间国内外典型建筑基础设计方案进行系统分析，从其中总结出一定的约定俗成的规律，并作为新设计方案的立足点，同时考虑各类型基础各自的特点和适用范围，并与房屋建筑自身特点、勘查资料相结合，从而选出合适的基础类型，并经计算确定各项技术指标。

3．2 共同作用分析法

在高层建筑基础设计中，常常将上部结构与基础和地基看作一个统一的整体，使三者之间保持力的平衡和协调.与传统设计方法相比，由于其考虑了上部结构的刚度，因此更具科学性和合理性，但同时这种方法由于涉及到的方面较多，因此设计难度也较大，对于计算机软件和硬件的要求也更高，设计成本较传统方法高出不少，因此只有在结构复杂的大型建筑基础设计中才会采用。

4 基础选型和设计要点

4．1 独立基础及设计要点

独立基础的造价较低，且对地基土具有较好的适应性，且抗震性能较好，因此在框架结构的民用建筑中普遍采用。对独立基础来说，

其基础设计应当根据地基土的特点而进行，如地基土的压缩性较强、压实密度较大，则宜设计成刚性基础，除此之外则应设计成柔性基础，以抵抗地基土压缩带来的不均匀沉降。根据实际情况独立基础可采用阶形基础、坡形基础、杯形基础中的一种或组合，独立基础一般设置于承重的柱下，与现浇混凝土柱整体浇筑，如柱采用预制混凝土柱，则一般将独立基础上部做成杯口形，将柱嵌入到杯口中并用细石混凝土嵌缝形成杯口基础。

4．2 桩基础及设计要点

桩基础的承载能力较强，主要用于地基下部土层较为坚硬，且地基上部承载力不足的场合，另外在基础加固时也常采用桩基础作为治理措施，由于桩身较长，可将上部荷载传递到地层深处。在设计桩基础时，如果房屋建筑结构是框架结构，为减小各部位沉降的差异性，可在基础中部加密布桩以及增加中部桩身长度的方式来调整桩基的支承受力方式。

4．3 箱形或筏型基础及设计要点

箱形或筏板形基础主要用于地基土承载力不均匀以及高层建筑等对地基基础承载力要求高的场地。另外，在有地下室的房屋建筑中也可采用筏板基础，使其既发挥基础的作用又可作为地下室的地面使用。箱型基础和筏形基础设计时的主要难点在于降低基础整体的弯曲应力，因此可将上部结构与基础看做一体，采用共同作用分析法进行设计，另外，箱形基础和筏形基础属于大体积混凝土，施工中容易出现温度裂缝，因此在设计时要予以充分考虑，通过设置伸缩缝来抵抗由于温度变化导致的变形，宽度一般设置为 20mm－30mm。4．4 桩箱基础及设计要点

桩箱基础是采用桩基础和箱形基础，使两种基础共同承载受力的基础，其抗弯刚度较高，卸载能力强，沉降量较小，因此常用于在软弱地基上建设的高层建筑、重型建筑以及其他对沉降量要求严格的房屋建筑。桩箱基础的设计难点在于布桩方式的选择，由于不同方位地基土性质的差异性，如果采用满堂布桩的方式就会使得各个桩体桩顶反力出现差异，对于基础底板来说，各个部位受力不均，若要保证基础的承载力就必须使底板具备一定的厚度；因此，实际设计中可通过调整布桩方式，即通过适当增加中间部位桩间距的方式，充分利用基础底部桩间土的承载力，分担基础底板的受力情况，从而减小底板厚度。另外，如果上部结构采用剪力墙结构，则应当沿着剪力墙轴线方向布桩，以抵抗由于剪力墙自重可能导致的基础局部受压过大。

5 结束语

俗话说，万丈高楼平地起，良好的基础是房屋建筑稳定的必要条件，房屋建筑结构设计中的基础设计工作不仅关系到整个房屋建筑的安全性、适用性、耐久性，同时对建筑工程的成本也有至关重要的影响，因此作为设计人员必须高度重视基础设计工作，注重细节，一方面使基础能够满足房屋建筑的承载力要求，另一方面要努力控制成本，从而获得更大的经济效益和社会效益。

参考文献

［1］方玉树．地基基础设计等级若干问题探讨［J］．建筑结构学报，2014，（7）：：153 －158．

［2］龚晓南，陈明中．桩筏基础设计方案优化若干问题［J］．土木工程学报，2001，（4）：107 －110．［3］金子巍．高层建筑基础设计探讨［J］．煤炭工程，2012，（S2）：75 －76．

［4］吴强．地基基础设计中的土与结构共同作用问题分析［J］．西部探矿工程，2006，（9）：254 －257．