试析框架结构基础设计探讨

魏强

摘要：建筑框架结构设计是建筑结构设计的重要组成部分。由于我国的建筑业发展迅速，建筑框架结构设计中的问题也受到专业人士的重视。建筑的质量、使用效果、外观结构等多方面的问题都与建筑结构设计相关联，而建筑框架设计是重点。本文主要对框架结构基础设计进行研究，深入分析框架中存在的问题以及处理方案中的相应对策。

关键词：框架结构；设计质量；对策

框架结构主要是由柱和粱组成，在建筑工程中被广泛应用钢筋混凝土结构就是一种框架结构。它的主要特点是侧向刚度小，抗风能力和抗震能力比较好，在建筑行业和工业行业运用比较多。因此，建筑工程设计中建筑框架结构设计有着重要的地位，设计人员要遵循框架结构的基础原则，利用自己丰富的知识和实践经验对框架结构的稳定性做重点设计[1]。如果设计不当，那么会给后续的施工环节带来不利的影响，甚至造成较大的安全隐患。因此，设计框架结构时，根据原有的经验以及技术，结合实际的工程情况以及需要，以质量为重点设计出合理的施工方案。

一、基础设计及其选型

框架结构基础设计的主要作用就是把上部结构的荷载可靠地传递给地基。主要包括两方面，一是承载力满足要求；二是有足够的刚度，调节可能出现的地基不均匀沉降的情况。在进行建筑的框架基础设计时，常用的浅基础设计形式有条形基础、十字型基础、独立基础、片筏基础以及箱型基础；而深基础设计则有桩基础[2]。

一般房屋的层数不多，地质条件好，且荷载不大时，多层框架一般采用柱下独立基础；若柱距大，荷载大时，单个基础的面积会比较大，可以采用多个单一基础连成一体，保证其方向一致，做成柱下条形基础。条形基础主要特点就是可以调节地基不均匀的沉降现象，以减少对上部的危害作用。在进行条形基础的布置时，通常会做成肋梁式，并且其方向与承重框的方向一致。承重方案是横向就在横向布置条形基础，纵向布置构造连系梁；若果是纵向，就在纵向布置条形基础，横向构造连系梁。而一般横纵向框架承重方案中会布置两个方向的条形基础，即十字形基础。

如果不断增加上部荷载，那么底板的面积也会相应的增加，最终底板就会形成一片，这就是片筏基础。其中，平板式片筏基础需要大量的混凝土，施工比较便捷；梁板式片筏基础则能通过布置肋梁增加基础的刚度，但是会让板的厚度减小，而且施工比较复杂。如果片筏基础达不到地基的承载力和变形能力要求，则可以采用桩基础。桩基础可以有效的把上部荷载传至较深的持力层，以达到要求，高层建筑一般都采用桩基础。

箱型基础一般布置在房屋的地下室，在集中把一定数量的地下室底板、侧板以及顶板连在一起。同时在进行箱型基础布置时，要设置隔墙，以便达到箱型基础的作用。其特点主要是刚度比较大，调节地基不均匀沉降的能力较强。

总之，对于基础的选择，要根据建筑的实际情况进行选择，考虑到各方面的因素。其中包括工程地质、上部结构对于地基荷载的作用、施工现场条件等。同时，还要考虑到工程造价的问题。一般浅基础的造价比较低，但是有特殊情况是，采用深基础会更合理。比如：持力层比较深的情况下，要减少挖土量，采用桩基础成本会小一些。

二、框架结构基础设计原则

1.平衡性

框架结构基础设计中经常使用刚柔并济这个原则，它是指框架结构的平衡性。在进行设计时，框架过硬或过软都不利于框架结构的平衡性。过硬其变形能力就差，会导致建筑在受到较大的破坏力时，其内部的部件会遭到很大的损害；如果过软，其支撑能力就会很弱，即使能削弱部分外力造成的损害，也无法承受更多的压力，导致结构变形，整体进行瘫痪状态。所以，在进行设计时，对于框架结构的设计尺寸和比例要精确把握，合理利用刚柔并济的原则。

2.整体性

框架结构基础设计的整体性目的是为了保证建筑结构整体的安全性和稳定性。一般采用层层设防来降低建筑风险，突发外力会通过整个结构体系的相互作用力和支撑减小到最低，从而保证建筑不会受到破坏，确保其稳定性和安全性。层层设防这个原理主要是对外力进行重心分散，建筑结构的每层都会缓冲一部分外力，最后伤害就会减到最低。设计时，运用这个原理可以有效的保护结构体系的安全性，避免受到重创。

3.合理性

框架结构基础设计的合理性主要表现在建筑结构受到外力后，其重点结构不会受到影响，外力都被次要结构所承受。建筑学中有强柱弱梁和强剪弱弯这一说法，一般来说，任何结构体系都不能保证不会受到外力的破坏，所以在遭受到外力破坏时，首先就就要保全主体结构不受到侵害，保证整个结构的安全性。在进行设计时应该明确地布置主要结构和次要结构的位置，以便在遭受到外力时，舍弃次要结构而不会影响主体结构体系。如果在设计时，整个结构体系都是重要结构，那么只要一个位置的结构受到破坏就会影响到整个结构体系的安全性，这是不明智的、也是非常不合理的。

三、框架结构条形基础设计

在条形基础设计中，其核心设计内容主要是对其基础的内力进行分析，首先要确定基地返利以及基础底面尺寸[3]。目前，使用最广泛的是文克勒模型，这种地基模型主要是忽略地基土的剪应力，认为其任意一点的沉降和所受压力只与该点的压强有关。但是不是很符合实际情况，所以这种模型只适合厚度不超过基础宽度一半的薄压缩层地基。但是，可以根据文克勒模型，结合刚性基础设定，在进行基础设计时，设定基础条形的长和宽，可以推断出地基反力为线性分布。再根据基础平衡条件，结合静力法以及倒粱法，可以得出基地反力的最大值以及最小值。其中，用静力法计算时，首先进行基础内力分析，基地反力采用通常不包括基础自重以及覆土种种的净反力，因为采用的基础梁是沿着长度方向进行截面的，其自身的重力以及覆土重，在梁内不会产生弯矩和剪力。其基础梁的任何一截面的弯矩和剪力则可以通过基底反力以及柱子传来的竖向力和力矩作用，结合理论力学中截面法进行计算，并选取多个截面进行计算，从未得到弯矩和剪力，再对其进行绘制。而倒梁法是结合结构力学中的力法、位移法等，在以基础梁作为以柱子为铰支座的连续梁，可以准确计算出支座反力，但是其计算结果要利用局部基底反力调整，以消除差異。在进行计算分析时，要不断调整，使其柱子轴力与支座反力吻合为止。

结论：

总之，框架结构基础设计时应考虑多方面的因素，需要专业技术设计技术为基础，以及科学合理的创新理念。同时，对实际的施工现场情况，进行深入的研究，考虑综合因素在进行设计。根据施工技术标准，对于其中存在的问题，及时的提出解决方案，使建筑框架设计更加合理、科学；确保建筑整体结构体系的安全性与稳定性。同时，在建筑框架设计中，要不断的创新，是建筑结构设计得到进一步的发展。

参考文献：

[1]阮可可.框架结构基础设计探讨[J].科技创新与应用，2013，15（21）：247-247.

[2]傅振华，李纪东.高层建筑基础设计的几点思考[J].建筑工程技术与设计，2014，23（27）：137-137.

[3]吴晓样.框架结构设计若干问题探讨[J].中国新技术新产品，2010，9（5）：195.