浅探建筑结构设计中的基础设计

何进

摘    要：基础设计是建筑结构设计的关键组成部分，影响着建筑施工质量与安全，设计人员在进行建筑基础设计时，应充分考虑多种因素与各个细节，提前做好调研工作与准备工作，保证设计方案的科学合理性。本文主要介绍基礎设计的类型及要点，对重要性与影响因素进行分析，以提高设计人员的基础设计水平。

关键词：建筑结构设计;基础设计;建设质量

1  引言

基础设计对建筑物的安全质量具有决定影响，在一定程度上还影响着整体建筑行业的发展进步。为提高建筑施工质量，保证建筑使用安全，设计人员必须保证基础设计类型的正确性与合理性，努力提高施工安全系数，以此增强建筑结构的稳固能力、抗震能力、抗变形能力，从而确保建筑工程质量得到提升。

2  建筑结构设计中基础设计的重要性

2.1  保证建筑施工安全

建筑结构设计中的基础设计与建筑施工安全息息相关，设计人员在进行建筑基础设计时，需要综合考虑地形地质、水文气候、社会环境等多种因素，根据地勘资料确定基础设计类型，以此保证基础设计的科学性与合理性。例如，基础设计不合理，会大大降低建筑物的承载能力与抗震能力，在发生地震等灾害时，会给使用者带来严重的二次伤害，即便没有遇到地震，一段时间之后也会出现墙体开裂或不均匀沉降的问题。

2.2  缩短建筑施工周期

科学合理的基础设计在极大程度上可以缩短建筑施工周期。主要原因是施工人员按照设计图纸开展实际工作时没有遇到影响施工进度的问题，例如，图纸数据与实际情况不符、设计方案复杂且难以理解等。由于不需要返工，施工效率自然得到有效提高。

2.3  控制工程施工造价

由于基础设计具有合理性与科学性，所以人力、物力、财力可以得到充分利用，工程造价自然会降低，有利于促使建筑施工实现经济效益与社会效益的有机统一。据调查研究显示，基础设计占据整体建筑结构工程项目造价的20%，如果建筑项目属于大型工程，那么基础设计占据的比例还会提高，因而设计人员必须对基础设计加强重视。

3  建筑结构设计中的常见基础设计类型及要点

3.1  独立型

独立型基础设计在建筑结构设计中较为常见，主要优势是造价较低、适应性较强且抗震能力较好，目前常见独立型基础设计形式大致包括坡形基础设计、梯形基础设计、杯型基础设计等。独立型基础以地基土为持力层，因此设计人员在进行该项设计时，应重点关注地基土相关问题，例如，地基的夯实密度、地基土的压缩性、局部受压能力等，避免建筑物因地基压缩出现不均匀性下降。

具体设计过程中，设计人员需要对压实密度进行测算。如果测算出来的压实密度较大，则说明地基土的承载能力较强，可以将基础设计定义为刚性建筑基础，如果计算结果较小，则证明地基土的承载能力较弱，应将其定义为柔性基础，并同时设计出应对地基处理方案。

3.2  桩型

桩型基础设计因其性质影响，相较于独立型基础设计具有较强的承载能力，更适应土质较硬的区域。当建筑施工区域处于土层较为坚硬的地域时，设计人员可以根据实际施工情况对桩型基础设计进行适当改变，例如，对于框架式建筑结构，可以在保证桩型基础设计不变的前提下，适当添加布桩，以此实现调整建筑基础支撑力的目的。

由于桩型基础设计的承载力强，所以它既可以应用于建筑基础设计，又能被用来进行建筑基础加固。设计人员在进行该种基础设计时，应严格按照标准施工规范开展工作，为了进一步增强桩基承载力，设计人员可以适当延长基础中桩身长度。

3.3  筏型

筏型基础结构即桩筏基础结构形式，该结构包括桩基和筏板基础两部分，其中筏板为钢筋混凝土结构，但此处的桩基不同于常规的基础结构，其指的是人工地基。在一些沿海城市的建筑基础结构设计中，因基岩层所处的地层较深，无法达到传统嵌岩桩的施工要求，因此多半会选用桩基础。然而摩擦桩又存在承载力不足的缺陷，在部分特殊施工情境中，桩基础结构难以充分承担高层建筑、超高层建筑的上部荷载，此时就需要引入较新的筏型基础结构。筏型基础非常适用于建筑上部结构荷载较大、地基承载能力无法适应上部荷载承载力要求、易发生基础沉降的工程，另外存在地下室的建筑中，也经常使用筏板基础。筏型基础中的桩基与筏板相配合，施工过程通过地基自然沉降、固结、收缩等处理，可在桩基与土层之间形成稳定的协调配合关系，使构件稳定在受力平衡状态，由筏板下部土层及摩擦桩同时承担来自建筑上部结构的荷载。

筏型基础设计中，需注意应力主要由最大层面承担，因此必须将摩擦桩均匀设置在筏板周围，确保桩分布密度合理，采用梅花桩的布置方式。为确保筏型基础的稳定性、承载能力最大限度发挥，可结合摩擦桩特点，适当提高桩身直径，并根据建筑基础结构对抗弯、抗剪性的需求，合理设计筏板厚度。

4  影响建筑基础设计质量的因素

4.1 上部结构刚度影响基础受力

在建筑上部结构刚性过强条件下，若是地基发生变形，建筑的各竖向构件都会发生沉降问题。假设在设计建筑基础结构时，先将基础竖向构件端部的抗转动能力忽视，基础梁的不动铰支座由这些竖向构件支撑，便能够实现倒置基础连系梁，但是基础底部会因为反力作用承担较大外荷载力产生局部弯曲。在建筑上部结构柔性过强条件下，地基变形对建筑基础不会产生制约作用，但基础梁在发生局部弯曲问题时，建筑基础整体需要承担较大的压力。在实际建筑基础设计中，基础受力的分布、大小、形式存在一定差异，建筑上部结构刚度大多属于二者之间，若是想要保证建筑基础设计质量，必须重点考虑上述因素，避免上部结构刚度在内力的影响下不断提高或降低。

4.2  基础刚度影响基底反力分布

建筑的基础刚度对基底反力分布具有直接影响，若是建筑基础刚度为绝对柔性，在忽视上部结构刚度的条件下，基础荷载力无法传递扩散，只能将力反作用到地基上，尽管反力分布于荷载大小相同，但是由于方向相反，所以同样会影响建筑基础的稳定性。主要表现情况大致可分为：第一，荷载力相对均匀，建筑基础在力的作用下会呈现出盆形沉降，若想保证沉降的均匀性，必须增强建筑基础两端的荷载;第二，基底反力的分布不仅与基础刚度关系较为密切，还与土的类型、土变形特性、荷载大小与分布、土的固结与蠕变特性、基础埋深和形态等诸多因素存在一定关系，需要设计人员着重考虑。

5  结束语

综上所述，基础设计对建筑结构设计的稳定性、安全性具有直接影响，决定着建筑结构的施工质量与安全，设计人员必须要重视基础设计，明确伸缩缝布设位置与宽度，以此提高建筑基础设计的科学合理性。

参考文献：

[1] 张亚岁.高层基础设计中存在的主要问题及其处理措施[J].中国标准化，2018（10）：51～52+55.

[2] 李湘宁.土木工程建设中建筑结构基础设计探析[J].四川水泥，2018（4）：70.