房屋建筑结构设计中基础设计

浅析房屋建筑结构设计中的基础设计摘要：随着我国经济的快速发展，建筑业也得到了飞速发展，取得了巨大的成就，但同时也存在一些问题。

房屋建筑过程中的基础设计在结构设计中有相当重要的地位，由于房屋建筑上部荷载很大，基础埋置较深，材料用量多，施工周期长，基础的经济技术指标对房屋建筑的经济技术指标有很大的影响。

本文浅析了房屋建筑结构设计中的基础设计。

关键词：房屋建筑；结构设计；基础设计
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：
前言：
房屋基础的重要性表现在基础工程在建筑工程总造价中占有较大的比重。

基础工程所耗费的钢材、水泥用量多，施工难度大。

就钢筋混凝土结构和一般地质条件而言，采用箱形基础和筏板基础的房屋建筑，其基础工程的费用约占建筑总造价的10％—20％，相应的施工工期约占建筑总工期的20％—25％，当采用桩基时，上述两项的比例分别为20％—30％和30％—40％。

当地质条件复杂时，其造价和工期所占的比重还会增加。

因此，基础的设计和施工对房屋建筑本身至关重要，只有选择合理的基础形式及计算方法才能够保证建筑结构安全，并且降低工程造价。

基础设计的要求及设计选型
基础设计的要求
高层建筑由于层数多，上部结构荷载很大，使其基础具有埋置
深度大、材料用量多、施工周期长、工程造价高等特点。

为此，高层建筑设计时应满足以下几个方面的要求。

（1）基础的总沉降量和差异沉降量应满足规范规定的允许值；
（2）满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求；
（3）地下结构满足建筑防水的要求；
（4）应综合考虑经济效益，不仅考虑基础本身的用料和造价，还应考虑土方、降水、施工条件和工期等因素。

2. 基础设计选型
房屋建筑基础的选型应根据上部结构、工程质地、抗震设防要求、施工条件、周围建筑物和环境条件等因素综合考虑确定，应选用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。

天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用，必要时也可以采用箱型基础；当地质条件好、荷载较小且能满足地基承载力和变形的要求时，也可以采用交叉梁基础或其他基础形式；当地基承载力和变形不能满足设计要求上时，可采用桩基或符合地基的形式。

基础是否发生倾斜是建筑是否安全的关键因素。

高层建筑由于质心高、荷载大，对基础底面一般难免有偏心，故在沉降过程中建筑物总重量对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而此倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随之增长，直至地基变形稳定为止。

因此，为减少基础产生倾斜，应尽量使结构竖向荷载中心与基础平面形心相结合，当偏心难以避免时，应对其偏心距加以限制。

《高层规程》规定，在地基比较均匀的条
件下，箱型基础及筏形基础的基础平面形心宜与上部结构竖向永久荷载重心重合。

不能重合时，偏心距e 宜符合
e≤0.1w/a
式中：e 为基底平面形心与上部结构在永久荷载与楼面可变荷载准永久值组合下的重心的偏心距（m）；w 为与偏心方向一致的基础底面边缘抵抗矩（m3）；a 为基础底面的面积（m2）。

对低压缩地基或端承桩基的基础，可适当放宽偏心距的限制。

房屋建筑结构基础设计应注意的问题
1．承重柱截面高度设计过小
这种情况多发生于六级抗震设防区。

一些结构设计者误认为六级设防就是不设防，为图受力分析方便，他们故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大，把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。

这种做法虽然易于进行结构受力分析，但却给房屋结构埋下了隐患。

因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对梁的约束弯矩，加之柱截面和配筋都较小，结构一旦受力后，柱项抗弯强度必然不足，从而柱子及粱底附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性铰。

这样，在正常使用情况下，柱子已开始带铰工作。

这不但影响了房屋的耐久性，而且也常常引起用户的恐惧心理。

更为严重的是，这样的结构旦遭遇地震作用时，将会倒塌，这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。

2．砖混结构中房屋构造柱与承重柱混淆不清在砖混结构中，构造柱不但能够提高墙体的抗剪能力，而且构造柱与固梁联结在一
起，形成对砌体的约束，这对于限制墙体裂缝的开展，维持竖向承载力，提高结构的抗震性能有着重要的作用。

在当前结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，这种作法将引起以下几个问题：
(1)构造柱作为承重柱使用后，使得构造柱提前受力，这不但会降低构造柱对砌体的拉结和约束作用，而且结构一旦遭遇地震作用时，在构造柱位置必然形成应力集中，首先破坏。

这样，构造柱不但起不到其应有的作用，反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。

(2)构造柱一般生根于地圈梁中，没有另设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承压强度必然不能满足要求。

柱底基础一发生冲切或局部承压破坏，将导致构造柱下沉，引起其周围的墙体出现裂缝。

建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。

若梁上荷载和跨度都比较小时，构造柱也可布置于梁下，但此时必须按不考虑构造柱作用来验算梁下墙体的局部承压和抗弯强度。

经验算满足后，方可在梁下布置构造柱。

(3)悬挑梁的梁高选用过小。

设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略了对梁手挠度的验算。

梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，在正常使用状态下，梁截面受压区产生非线性徐变，粱挠度随时间的推移不断加大。

挑粱的变形引起粱上板出现裂缝，裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽，影响了房屋的正常使用。

据观察，这种挑梁的变形发展到后朔，梁支座截面i二部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。

受支座附近上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。

受支座附近剪弯作用的影响，竖向裂缝向下延
伸发展为斜裂缝，此时梁已接近破坏。

当为托墙挑梁时，梁过大的挠度会引起粱上墙体在梁支座附近出现裂缝。

裂缝在梁支座处沿竖直方向向上发展，当到一定高度时沿斜向延伸，缝愈靠上愈宽。

挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。

悬挑结构对蛏向地震的作用最为敏感。

梁高小时，截面的相对受压区高度较大，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。

(4)连续梁按单梁进行设计存在潜在危险。

这种情况多发生在阳台边梁的设计中。

由于边梁上的荷重一般较小，没有引起设计者的重视，为图受力分析方便，设计者把实际应为连续梁的梁按单简支梁进行设计，致使梁在支座处上部负筋配置量过少。

这样必然引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝，进而引起梁上部拦板出现竖向裂缝。

如果该边梁长度较长时，问题将会变得更加严重。

因为该梁一般直接暴露在室外，受环境温度影响较大。

当环境温度变化时，梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束，在梁内产生收缩应力，该收缩应力作用于原已产生的梁上裂缝处，引起梁在支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通，梁承载力降低，直接影响了使用安全。

在实际工作中，多次发现类似情况出现，因此应引起设计者的重视。

2．从抗震要求出发，进行合理的结构设计
（1）对于多层的砌体住宅的结构，一般优先采用两种结构体系：即横墙承重结构体系和纵横墙共同承重的结构体系。

纵横墙的布置要均匀对称，沿平面做到尽量对齐，沿竖向做到上下连续；房屋的尽头和转交的位置不宜设置楼梯间；不宜采用无锚固的钢筋砼预制
挑檐。

（2）对于钢筋砼多、高层结构的住宅，力求做到：抗侧力结构（框架和抗震墙等）应双向布置，这样做的目的是对于来自平行于抗侧力结构平面方向的地震力，能够更好的各自承担；框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外，还需采取措施，保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接；结构布置一般采用规则结构，对于较复杂的结构，可以设置防震缝。

结束语：
我国经济的飞速发展，城市面貌口新月异，一栋栋高楼大厦拔地而起。

随之各类房屋建筑功能的不断丰富，新颖的造型，致使工程设计越来越复杂。

但目前的设计周期普遍佩短，也使房屋基础设计文件中普遍存在某些质量问题，应该引起我们的重视。

基础设计的重要性表现在基础工程在建筑工程总造价中占有较大的比重，基础工程所耗费的钢材、水泥用量多，施工难度大。

而当地质条件复杂时，其造价和工期所占的比重还会增加。

因此基础设计和施工对房屋建筑本身至关重要，只有选择合理的基础形式及计算方法能够保证建筑结构安全并且降低工程造价。

参考文献
[1]陈晓平，高层建筑基础[m]，武汉:武汉工业大学出版社，2008
[2]陈晓平，基础工程设计与分析[m],北京:中国建筑工业出版社，2010。