房屋建筑结构设计中的基础设计方案

【摘要】针对某拟建项目实际情况，在减少其基本情况与工程地质条件的基础上，对其基础设计方案进行深入分析，提出基础设计中需要注意的要点，旨在为类似其它项目的基础设计提供参考阶段，不断提高房屋建筑基础设计水平。

【关键词】房屋建筑;结构设计;基础设计

在房屋建筑结构设计过程中，基础设计为重要内容，其设计质量在很大程度上决定了建筑上部结构能否保持安全稳定。然而，基础设计是一项复杂且综合性较强的工作，需要充分考虑建筑的用途、地质条件等方面，只有这样才能制定合理可行的设计方案，为之后的基础施工及上部结构施工等奠定良好基础。

1、工程概况

某拟建项目包含安置区、公寓、美食广场、学校、消防站、社区服务设施及商业街巷，建筑面积可达28.5万m2，总体效果如图1所示。

项目所在地区的地势呈西南方向高和东北方向低，有很大的起伏，高程在0-30m范围内变化，最大高差可以达到20m左右。项目规划区以水田和旱地为主。项目不同结构单体基本情况如表1所示。

2、工程地质条件

项目场地的原始地貌为典型的冲洪积平原，整体地势比较开阔，地基土的性能普通，但没有可发生液化的饱和砂土及可发生震陷的软土，经开挖揭露，范围内地层特征如表2所示。

经勘察，场地范围内地下水以黏土质中砂层作为主要赋存层，以强风化与中风化花岗岩为次要赋存层，在黏土质中砂层当中的地下水，其类型为孔隙潜水，以大气降水与灌溉明渠为主要补给，同时向南侧低洼部位排泄。该场地范围内地下水实际埋深在0.0-3.0m范围内，实际标高在4.21-29.69m范围内，水位的具体变化幅度在1.0m左右，建筑结构抗浮水位为室外地坪实际标高，设计可取5.5m。

3、基础设计方案

根据场地的土层情况，可将该项目没有设置地下室的建筑基础分成以下三种具体情况：第一种情况为基础的底部标高在达到最小埋深要求的基础上直接落于持力层;第二种情况为在适当增加基础实际埋深以后，使其落于持力层;第三种情况为设计地面标高大于自然地面标高，应在填土上进行基础的设计，同时对填土提出相应的要求[1]。针对设置了一层地下室的情况，考虑到该地下室主要用途为车库，对层高的要求较高，所以基础可以直接落于持力层。

3.1基础类型选择

（1）设置地下室的结构，因对抗浮有一定要求，而且地下水位相对较高，故以筏板基础为宜，无梁楼盖。

（2）安置区场地中，因设计室外标高和建筑每户的±0.000均存在一定变化，而且建设单位要求所有户都要脱开结构之间的相互影响，所以以柱下条形基础为宜。

（3）对于地上层数不超过3层的，考虑到采用的都是框架结构，故以柱下独立基础为宜。

（4）公寓主体结构采用的是剪力墙，但没有设置地下室，所以以墙下条形基础为宜。

（5）商业街巷1因楼层数量相对较多，采用独立基础可能无法达到承载力方面的要求，所以建议选择筏板基础。尽管没有设置地下室，但基础的实际埋深也必须满足相关规范提出的要求，即达到建筑总高的1/15以上。

3.2特殊情况基础设计

（1）当建筑设有地下室时，需要以场地坡度走向为依据，结合建筑功能进行基础设计，建议采用梯田式下沉形式，在筏板基础的顶部预留一个厚度为600mm的配重层，通过压重抗浮，使基底的实际标高处于持力层的范围之内[2]。

（2）对于柱下独立基础与条形基础，在设计中应充分考虑下列几点：

①如果基础底部标高在最小埋深条件下可以处在持力层范围内，则按照规范提出的一般要求进行设计即可;如果需要对基础的底部标高进行适当加深才可以使其处在持力层范围内，则要充分考虑±0.000到基础段加高可能受到的不利影响，同时每个横向与纵向排基础的实际标高进行严格控制，使其尽量保持一致，同时将基础水平距离与埋深差之间的比值控制在2以上。由于没有设置地下室的建筑，其结构都嵌固于基础当中，当基础埋深过大时，可能会对结构安全与稳定造成影响，如同建筑的高度被增加，故本次设计将基础底部标高-3.000m作为界线考虑[3]。

②如果基础的底部标高在加深到-3.000m以后依然没有处在持力层范围内，则要进行换填垫层，即对持力层和基础底部之间采用级配砂石进行换填，直到设计要求的底部标高。对于级配砂石材料，其中，砂以有良好级配的中、粗砂为宜，含量按照总量的50%-70%严格控制，粒径在2mm以内的部分，其总量不能超出总量45%，同时还不能含有杂质，如垃圾与动植物的残体等;石以碎石或者是卵石为主，其含量应控制在总量的30%-50%，粒径不能超过20mm。在换填完成后，垫层整体承载力要通过相关试验检测来确定，经试验检测确认承载力可以达到要求后，方可开始大面积施工。在实际的换填施工中，要做好分层铺设，实际的分层厚度不能超过300mm，每铺设完一层都要进行碾压，碾压使用吨位不小于18t的振动压路机进行，在压路机无法进入的部位，可由人工使用小型振动夯来压实，对于碾压的遍数，一般每层都要碾压4遍以上，完成碾压后检查压实系数，要求压实系数达到0.97以上。按照相关规范提出的要求，大面积压实填土地基基础宽度的地基承载力修正系数为零，基础埋深的地基承载力修正系数对于填土宽度比基础宽度两倍大的质量控制较为严格的填土地基，需要以换填材料的类型与性质为依据在1.5-2.0的范围内取值，而其它所有情况均取1.0即可[4]。

③通常情况下，换填垫層的厚度要控制在3m以内，如果厚度超过3m，则换填的质量将难以保证，而且经济性也会明显降低。因此，如果自然地面和设计地面之间存在较大的高差，则应优先考虑桩基础的形式[5]。

以上是针对不同情况提出的基础设计方案和处理方法，基础设计需要根据场地的地质情况进行，当面对特殊情况时，还要进行特别的设计，以此保证设计方案的合理性。按照以上方案完成施工后，基础沉降处在允许范围内，说明以上基础方案合理可行，而且还具有良好的经济性，能为后续施工奠定良好基础，并为类似工程基础设计提供参考借鉴。

结语：

综上所述，对房屋建筑而言，地基基础使其上部结构保持安全稳定的根本所在，根据建筑所处场地实际情况选择适宜的基础类型或采取合理可行的地基处理方式，无论是对项目安全还是项目的经济性及适用性，都有十分重要的意义。希望以上对项目基础设计方案的分析能为类似的其它项目基础设计提供参考借鉴。

参考文献：

[1]任强.房屋建筑结构设计中的基础设计方案分析[J].中国新技术新产品，2020，11（17）：109-110.

[2]袁鼎明.房屋建筑结构设计中基础设计的相关研究[J].城市建设理论研究（电子版），2019，10（19）：41.

[3]黄忠.探讨房屋建筑结构设计的经济性及优化技术应用[J].建材与装饰，2019，12（03）：123-124.

[4]张东辉.高速公路沿线房屋建筑结构设计中基础设计探析[J].价值工程，2018，37（09）：178-180.

[5]陈浩.房屋建筑结构设计中基础设计探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2016，11（34）：134-135.

作者简介：

汤定榆（1981-），男，湖南浏阳人，本科，工程师，主要从事结构设计工作。