浅析建筑结构中的基础设计

刘国亮

摘 要：建筑结构设计是建筑设计中非常重要的一环，高层建筑结构设计中，基础设计方面尤其重要。文章对我国房屋建筑结构设计中的基础设计中存在的问题进行了分析，并有针对性的提出了相对的改进建议。

关键词：建筑结构；结构设计；基础设计

前 言：随着国民经济的不断发展，我国建筑业也得到了快速发展，建筑物的结构设计不仅直接关系到建设单位的经济效益，同时也密切的关系到广大人民群众的切身利益，完整细致的设计不仅能给施工单位提供实际的经济效益，更能给建设单位创造良好的品牌优势。这就对基础的设计和施工提出了更高、更严的要求。

一、高层建筑基础设计概述

基础设计是在考虑构造措施的前提下，根据工程地质勘察报告、上部结构类型及上部结构传来的荷载效应和当地的施工技术水平和材料供应情况确定基础的形式以及材料的强度等级，进行基础底面积的确定及地基承载力验算，完成基础的内力计算和配筋计算。

高层建筑的基础一般采用深桩基础，受力可以是桩独自受力或者桩土共同受力。桩基础是一种比较古老的基础形式，其力学原理正确，通过桩可以充分发挥深部土层的承载能力，同时又具有施工相对简单的特点。也因此桩基不仅能延续至今，而且结合现代的施工和材料技术还获得了更进一步的发展，成为目前基础工程中普遍采用的一种重要的基础形式。

为了满足各种结构物的要求，适应各种不同地质条件和施工方法，在工程实践中往往采用各种不同的桩和桩基础。一般比较常用的分类方法是根据受力条件的不同，将桩分为端承桩和摩擦桩。端承桩一般会穿过较软弱土层，桩底支承在岩层或硬土层等非压缩性土层上，沉降量很小，桩侧摩阻力可以忽略不计，全部荷载由桩底岩石层抵抗力承受。

桩基础的受力方式有两种，可以是独自受力，也可以是桩土共同受力。不过不管桩基础是独自受力还是桩土共同受力，其作用最主要也是将上部结构的荷载传递给地基。桩基础另外一个作用可以比较好的控制建筑物的沉降量。天然地基往往不可能非常均匀，在建筑物的不同部位某层土层的厚度一般不可能完全相同，或者还会出现在局部部位土层缺失的情况，这些都会造成建筑物的不均匀沉降。通过桩基础把荷载传递给不可压缩或低压缩性的硬土层或岩石层，建筑物的沉降量就会容易控制。

二、房屋建筑结构设计的重要性

从笼统意义上说，房屋建筑结构主要指两个方面的内容，一方面指的是房屋的建筑结构，一方面指的是房屋的户型结构。而房屋建筑工程进行房屋建筑结构设计的根本出发点主要是为了保证工程建筑物结构的安全性、可靠性，在能够保证工程建筑物的使用功能的发挥的同时保证工程建筑物的使用寿命，提高工程建筑物的性价比。

三、房屋建筑结构设计过程中需要遵循的原则

设计人员在对房屋建筑工程进行结构设计时需要遵循几个原则，

（1）设计人员在进行结构设计的过程中一定要从整个房屋建筑工程的整体着手，需要与业主进行良好的、有效的、及时的沟通，确保建筑结构设计既符合客观方面的需要，也符合主观方面的需求；

（2）设计人员在设计过程中要有提前量，现代建筑工程在进行基础设计的过程中，将重点都放到了建筑工程的地基、基础、以及一些上部结构的构件（例如梁、板、柱、楼梯等）方面，但是还是有一定的弊端，因为很多的建筑结构设计中的基础设计并没有完全的结合实际情况，所以在施工过程中很容易遇到设计与实际情况不符的问题。

四、建筑结构设计中的基础设计方案探讨

1、结构平面图

绘制结构的平面布置设计图时，当建筑所在区域的抗震设防烈度为6度的时候，根据建筑抗震的设计规范，在符合有关抗震措施要求的前提下，是可以不应用结构软件建模的。因此，就砌体结构来看，可不用在软件中建立模型，直接进行设计即可，但在设计过程中需注意局部受压和整体受压的问题。而当建筑所在区域的抗震设防烈度为7度或7度以上的时候，则必须输入软件建模进行计算。

2.屋顶（面）结构图

当房屋建筑采用的是坡屋面的时候，有梁板式和折板式两种结构处理方式。当建筑板跨度比较大，建筑平面又不规整，屋面的坡度和屋脊线的转折复杂，这样的坡屋面我们采用梁板式。那么，与其相反的条件下，我们则采用折板式。但无论是梁板式还是折板式，两种形式的板均属于偏心受拉构件。板配筋的时候，为抵抗拉力，要有全部或者部分的板负筋拉通。基于构造而定的板厚度一般不宜小于120厚。除此之外，在梁板的折角处，应有布置钢筋的大样示意图。而坡屋面板的设计，为了更好的让施工操作人员对图纸正确的理解，通常采用大样详图和剖面示意图相结合的表示方法。结构设计人员首先要具有一定的空间感，对于房屋建筑构造的整体做到心里有数，能够从整体上把握结构大局，从细微处体现设计的实用性，秉承这样的绘图设计理念，设计出来的图纸才能够让施工技术人员读懂看明白。因为屋面起坡使得阁楼层部分墙体超出高度，所以在设计时要结合门窗顶来设置圈梁，用以阳氏墙的计算高度。

3、大样详图

大样详图绘制的前提条件是建筑详图确保准确无误。大样详图的绘制有两种方法，一是利用原有的建筑详图做基础，在其上直接进行大样详图的绘制；二是利用以前做过的详图，在此基础上进行局部的改进和绘制，在绘制大样详图的时候，要注意在保持建筑外形不变的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。无论是标高还是外形，在尺寸上一定要和建筑相协调，保持一致。

4、楼梯

在进行楼梯的绘制时，要注意控制好楼梯板的挠度，楼梯梁的梁下净高满足建筑要求，保持楼梯梁的位置上下层的统一。当局部不合适时可以选择折板楼梯，但应注意折板楼梯的钢筋，在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中，对于梁下净空的要求和楼梯板的宽度要多加注意。对于首段梯板，要考虑到基础沉降，必要的时候可以考虑设梯梁。

5、墙下条形基础

常用的砖、毛石、混凝土刚性基础，主要是承受抗压强度，也承受抗拉、抗剪强度，但抗拉、抗剪强度不高。基础内产生的拉应力、剪应力通过刚性角控制，使其不超过材料的允许值。它一般适用于建造5 层以下民用建筑及轻型生产用房。这种基础的特点是造价低、施工快，通过地圈梁的加强，增强基础的整体刚度，能承受上部结构较大的荷载及适应一定的地基变形。常用的钢筋混凝土柔性基础也是墙下条形基础的较好形式。当上部结构荷载较大，地基承载力又较低，且地基又不很均匀，采用刚性基础往往会使基础断面过大，如果要保持浅基础，则基础露出地面，如果加深基础又要增加土方量基础造价，即使采用刚性基础，也难避免在基础产生较大的抗拉、抗剪应力时，出现基础裂缝、不均匀下沉，以致引起上部结构墙体裂缝。这时一般采用钢筋混凝土条形基础，它可以承受较大的弯矩和剪力，用基础断面大小和配筋量来满足受力要求。一般6 层以上民用建筑或轻型厂房可以采用这种基础。

结束语：房屋建筑结构设计中的基础设计是一项较为系统复杂的工作。 在高层建筑基础设计中，要有效利用上部结构刚度，充分考虑地基条件对基础受力的影响，运用共同作用的理论设计地基和基础，達到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。

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