民用建筑结构设计中的基础设计研究

民用建筑结构设计中的基础设计研究

吴磊

中南建筑设计院股份有限公司 湖北武汉 430071

摘要：民用建筑结构的基础结构为地基基础,发挥着支撑建筑物整体稳定性和安全性的重要作用。现阶段,社会发展对民用建筑提供了许多新要求,包括环保性、功能性、经济性、协调性等,设计人员在设计之前,必须做好地质勘察和基础选型,编制合理地基基础设计方案,合理计算各项参数,如地基埋深、地基承重力等,选择适宜独立基础或复合基础设计方法。在满足建筑需求和设计标准的基础上,尽可能优化基础设计,提升基础设计质量,从而提升民用建筑整体建设效果。

关键词：民用建筑结构设计；基础设计；应用

引言

基础设计是建筑结构设计的重点。设计技术比较复杂，设计质量和建筑结构的稳定性、质量息息相关。在进行设计时，设计人员要对项目的实际情况进行分分析，提高关注度，充分考虑各种因素对设计方案和结果的影响，并提出有针对性的解决方案，提升基础设施的安全性，提高建筑的施工质量。

1民用建筑结构设计中的基础设计原则

1.1功能性原则

民用建筑作为人们日常生活和工作主要载体,是人们生存和发展的重要保障。现代社会,人们生活物质、精神文化需求不断改变,对建筑物的需求不再局限于居住、学习、工作等,提出了更多功能性需求,对建筑外观、建筑舒适度、生态性和智能化程度等也有了一定的要求。因此,建筑结构基础设计应充分考虑这一需求及未来发展方向,注重功能性设计原则,确保地基基础能够满足新型民用建筑地基承载力的需求。

1.2经济性原则

建筑结构的基础设计要贯彻经济性原则,在强化基础设计的科学性、合理性,确保防水、承重、等级等均达到国家行业标准的基础上,要重视设计原材料和生产成本的投入,确保工程造价在合理范围内。同时,要综合考虑诸多因素,设计多个基础设计方案,综合比对建材用量、施工难度、人力成本、工期等,选择最能控制成本,扩大企业经济效益的基础设计方案。

1.3协调性原则

民用建筑结构的基础设计方案直接影响建筑物的安全。在进行基础设计时,基于建筑整体,协调建筑结构的刚度和延性设计,满足建筑低承载力和高延性的设计思想,避免遭遇突发自然灾害时,建筑结构刚度过强,承载力骤增引发的建筑损坏或倒塌,或结构刚度过小时导致的建筑物变形。同时,注重多个结构构件的有效协调,形成多道防线,构成统一的结构整体,有效分解和消除外力,保持建筑物的完整性。

2民用建筑结构设计中的基础设计常见类型

2.1桩基础常见设计类型

桩基础常见设计类型有混凝土灌注桩及预应力管桩两种,是保障建筑结构稳定性的主要影响因素。其中,混凝土灌注桩设计时,要以基础设计的功能满足和结构稳定性为首要目的,要重点考虑成桩位置、桩体大小等因素,考虑该设计形式是否会对建筑后续施工产生影响,保障建筑施工质量。预应力管桩是目前较为普遍的一种设计类型,具有施工噪音小,速度快等优势,设计关注的重点为桩基的选择与检验,倘若地基基础承载力不足,要以实际承载力为基础,使用适量的桩基数量和排列方式。同时,还要重视桩基的检验,在实际施工项目中,桩身会受到外界因素影响,出现断桩、缩径、扩径等缺陷,继而导致桩基性能不佳,对建筑的整体稳定性造成影响。对此,可采用静荷载实验法、高应变动测法对桩身完整性和桩基承载力等进行检验,以满足建筑结构基础设计的承载力要求。

2.2扩展基础常见设计类型

扩展基础是指上部结构通过墙、柱等承重构件传递的荷载,在其底部横截面上引起的压强通常远大于地基承载力。故需要在墙、柱下设置水平截面向下扩大的基础等,以便将墙或柱荷载扩散分布于基础底面,使之满足地基承载力和变形要求。常见设计类型主要有三种,如独立基础设计、条形基础设计、筏形基础设计。其中,独立基础设计是低层民用建筑结构设计中常见的基础设计类型,要求的地基承载力较大。条形基础的设计类型,是一种建筑上部结构应用较小的一种框架结构,主要作用是提升建筑结构的上部承载力。

在设计过程中,需要依据民用建筑结构形式、上部结构刚度等资料,利用倒梁法计算相关结构数据,为条形基础设计提供数据参考。筏形基础设计类型主要特点为底板连接成片,有平板式和梁板式两种。在应用该设计类型时,首要考虑因素为基础结构的不均匀沉降,其次,从筏板抗剪切力、抗冲切力等方面着手,确定筏板基础厚度,最后,利用简化计算法计算筏板基础结构的具体数值,有效解决不均匀沉降问题,保障民用建筑结构的基础稳定性。

3民用建筑结构设计中的基础设计

3.1确定地基埋深

近年来,民用建筑多为高层建筑,高层建筑箱型和筏型基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性的要求。桩箱或桩筏基础埋深不宜小于建筑高度的1/18。位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑要求。同时很多高层建筑都会设置地下室部分,其优势在于丰富建筑结构功能性,扩大建筑物空间,提高土地资源利用率,解决埋设深度问题,但也相应增加了建筑施工难度,在确定地基埋深时,还需要综合考虑建筑物的使用价值。

3.2考虑地基承载力

地基基础应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。如对采用天然地基和独立基础的结构,承载力要满足的条件是:上部结构竖向荷载传递到独立基础,独立基础产生的基底压力不能超过地基的承载力。如对采用桩基础和承台的结构,承载力计算要满足的条件是:上部结构竖向荷载传递到承台,再传递到桩基中,此时桩基承担的竖向力不应超过桩基的承载力特征值。正常使用状态下满足的条件主要指基础沉降,桩基沉降变形,桩基抗裂,裂缝宽度验算等。如主裙楼一体化设计时,在考虑地基承重能力时,需要根据实际情况进行基础设计,确定基础设计方案,对主体结构地基进行深度修正,充分考虑基础底面范围内荷载,依照基础两侧超载情况,确定基础埋深。

通常情况下,当基础两侧超载不等时,建筑结构地基承载力以最小值为基准,当基础两侧超载比基础宽度大2倍时,以土层厚度为参考。同时,岩石地基相比土质地基,其地基承重能力更高,可取样完整、较完整、破碎岩体进行地基荷载试验,依据饱和单轴抗压强度标准值计算地基承载力特征值。

3.3独立基础设计

民用建筑结构基础设计中,合理选型是保障基础设计方案合理性的重要前提,主要有独立基础设计、复合基础设计两类,需要根据工程进步提要求选择对应类型。独立基础设计具有较好的经济性、抗震性、适应性等特点,能有效应对地基变形情况,但倘若地基基础均匀性不足,则不适用独立基础设计。独立基础设计形式较为多样,有柱下独立基础、墙下独立基础两种形式,最常见类型为钢筋混凝土板筏结构,可同时作为地下室底板结构和结构板筏,承载力强,施工流程便捷。

结束语

在城市化发展的进程中，人们的住房需求和观念不断变化，各个行业也对建筑的结构和质量提出了新的要求。基础设计作为民用建筑的重要组成部分，不仅影响着民用建筑的施工质量，而且影响着建筑的安全性能和使用寿命。因此，施工企业应在加强基础稳定性的同时，更加重视基础设计，不断优化设计方案，提高技术水平，掌握设计要点，节约施工成本，提升建筑施工质量。

参考文献

[1]曾海芹.探析民用建筑结构设计中的基础设计[J].房地产世界,2021(24):39-41.

[2]张开莹.建筑结构设计的优化[J].中国高新科技,2021(24):23-24.

[3]周一凡.房屋建筑结构设计中优化技术的应用[J].住宅与房地产,2021(25):136-137.

[4]朱海燕.建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].工程建设与设计,2021(14):27-28+36.