土木工程建设中建筑结构基础设计分析

张威伟

摘 要：现如今，我国社会经济飞速发展，城市化进程不断加快，在此背景下，城市中土木工程建设施工项目的数量与规模不断扩大。因此，将土木工程建设中的建筑结构基础设计做好尤为关键。建筑结构地基基础通常都是在地下的，地下空间很容易受到水位地质环境的影响，且结构较为隐蔽，由此导致建设中具有一定的复杂性及不确定性。控制整体施工质量有着很高的难度，极易成为建筑体系的薄弱点，只有当出现在灾难后方可暴露出来。鉴于此，详细论述土木工程建设中建筑结构基础设计，以期能够为行业人士提供借鉴和参考，一起为行业的发展助力。

关键词：土木工程;建设;建筑结构;基础设计

中图分类号：TU3                                     文獻标识码：A                                     文章编号：2096-6903（2022）09-0004-03

0引言

近些年，城市化脚步持续加快，土木工程建设得到了快速发展。建筑结构的基础设计在具体施工中，其中一个关键的部分是后续工程顺利施工的保障，它也是工程质量提升的基础[1]。但是在实际设计流程中，由于技术及人员等各类因素的限制，基础设计流程中存在着一定的缺陷，进而严重的影响着整个施工过程。为此，需要深入地认识基础设计流程中存在的问题与不足，并结合实际应用切实可行的设计举措，最终切实实现土木工程施工质量的有效提升。

1 土木工程建设中建筑结构基础设计影响因素

1.1 上部结构

上部结构同地基基础一起作用，会对建筑工程稳定性形成影响，上部结构质量既由自身受力强度决定，也会受地基基础变形影响。上部结构对地基基础的影响，也会使上部结构稳定性受影响，设计师需结合地基基础，优选最适合的上部结构设计。

1.2 地质条件

结构设计开始前，设计师一般需要先对建筑工程的地质条件进行全面调查与了解，对必要的精确资料进行有效掌握，并详细勘查土木工程建筑的地形、地质条件和周围的建筑物、供电及给排水等状况，确定最优的地基方案及基础构造设计。

实际设计中，需要结合实际优选最佳的天然地基和最科学的施工方式，确保经济合理。假若特殊地形上不能建设建筑物，也与设计要求不相符的，应根据实际状况处理地基，从而可以提高地基强度及稳定性，以免后期出现地基变形。建筑物基础不可出现滑动变形，若土层内有抗剪强度不佳的滑动面，那么会顺着滑动面出现相应的滑坡及位移情况。选择建筑地基时，需要避免产生滑坡情况。

1.3 外界环境

桩基础作业会破坏环境，并对周围形成震动、挤土、噪音等不利影响，土建工程建筑构造设计中，需要保证不会影响到原来建筑物的正常使用，并科学分析为桩基础带来的危害情况，然后应用行之有效的预防举措。

2 土木工程建设中建筑结构基础设计问题

2.1 地基基础设计方面

地基基础设计上存在的主要问题是容易忽视填土地基质量，质量无法达到具体施工标准，从而使得地基承载力不佳，无法有效满足工程具体施工要求。部分建筑需要在斜坡上建设，并未重视地基稳定性的验算。在软弱地基修建的建筑物，极易忽视对地基承载力的测算，甚至也会忽视沉降验证，导致其满足不了施工具体要求。房建结构之中，房屋存在一定的荷载，其主要是依靠地基来支撑的，可以说，地基为整个结构中最关键的支撑力量，房建安全性上地基也发挥了巨大的效果。

但是，因为考虑到成本、勘测的标准不合乎要求等各种因素，当下时代有些房屋在进行设计地基的过程中，并不具备比较准确全面的地质勘测数据，导致房屋结构设计人员计算出的房屋建筑结构地基承载力难以达到精准的要求。如果存在此种情况，当房屋建筑完工投入使用的过程中，就很容易造成地基沉降等一系列问题，从而使房建安全受到影响[2]。

2.2 承重柱截面高度设计

承重柱横截面高度设计中的结构基础部分，常会忽略建筑物的抗震性，导致所设计的承重柱横截面积过小。采取此种设计造成不利的后果是当外力作用对结构造成影响的过程中，或许会发生断裂的危险，导致结构的耐久性大幅降低，降低整个建筑物的抗震效果，如果发生地震，就会严重损坏建筑结构。

2.3 构造柱与承重柱设计方面

在对构造柱与承重柱进行设计时容易存在的问题是设计中并未严格区分二者的概念，极易产生混淆情况，进而会严重的影响到建筑物结构的可靠性及稳定性。

具体设计流程中，部分设计师在对构造柱进行设计时，通常会把它视为承重柱开展设计。这既会影响到结构抗剪能力，也易导致裂缝出现，从而使整个建筑结构应用的功能受到影响，并影响到建筑物的质量[3]。

在设计房屋建筑结构的过程中，房屋建筑的所有重量基本上都要依靠承重柱来承受，同时其对应的截面面积的大小则直接决定了承重柱承受荷载的能力高低[4]。但是在具体的承重柱截面设计过程中，一些设计人员从成本缩减的角度进行考虑，设计中缩减了承重柱截面的面积，此种情况将会无形中提高梁柱间的线刚度比，不利于后期的建筑结构施工，形成了较大的安全隐患。

2.4 悬挑梁设计方面

悬挑梁进行设计时，并未重视起挠度验算的工作，选用的梁高过小，从而造成梁截面的受压区域有太大的压力，进而导致梁挠度不断增大，最终使梁上板有开裂的情况出现，使整个建筑结构性能受到影响。一些设计人员在实际工作中设计的挑梁截面面积达不到要求，使整个建筑物抗震效果受到影响，若有地震发生，通常会不同程度地损害到建筑物。

2.5 连续梁设计方面

在连续梁设计的过程中，缺少全面的考虑，根据单梁的要求标准完成连续梁的设计，整个建筑也因此而存在一定的安全隐患。通常情况下，连续梁具有很小的承重能力，设计当中由于没有考虑这方面而将其当作支梁进行设计的现象，缩减了梁在支座处上部对应的钢筋配量，在建筑物施工完成后，一旦周围的温度和湿度等条件出现变化，一般会有裂缝出现在底座附近的梁面上，无法改善建筑物整体性能。

3 建筑结构基础设计策略

3.1 注重地基基础设计工作

对于土木工程建设而言，最关键的内容就是对建筑结构地基的设计，其对地基质量的优劣具有重要的影响。为此，需要对地基基础的设计给予更多的关注，并严格按照设计标准与规范性开展合理施工，根据地基应用压实处理，确保地基质量可以充分保证，使施工质量的提高拥有坚实的基础。如果建筑物的施工地点在斜坡上，为了更好地确保地基的质量，需要对地基的稳定性进行验算。如果建筑物的位置属于软弱地基，那么需要对地基的承载力加以验算，并且也要验算好地基的沉降程度，从而确保地基基础与设计标准要求相符。因为处在不同的地区，也会对应着不同的地质，所以在对地基进行设计时，需要全面分析当地的具体实况。

在具体的工程当中，如果情况比较复杂的区域，可以采取加固处理桩基础的方式，但是由于我国钢建材比较稀缺等，应当采取现浇钢筋混凝土桩来作为桩基础。由于钢筋混凝土桩的价格比较低等因素，因此近些年被广泛的应用到高层建筑的施工当中，而对于地基基础埋藏有一定深度的区域，可以采取沉井法来进行施工。抗压强度是混凝土施工技术中比较重要的衡量标准，同时严格控制水灰比。在水泥标号一样的情况下，随着水灰比的提升，混凝土的抗压强度也随着升高;在水灰比相同的前提下，可以尝试增加水泥用量，并且增加混凝土的密度，以有效提升混凝土的强度。

3.2 承重柱截面高度设计策略

建筑结构中承重墙为关键部分，其结构规模、设置数量的合理性将对建设项目整体结构的安全稳定和建筑空间的利用率产生重大影响，因此需要对建筑承重墙结构设计进行技术优化。在建筑承重墙结构的设计实践中，应采用高稳定性和高强度的建筑材料来提高承重墙结构的抗压能力和抗震能力。同时应优化承重墙的设置数量以及结构规模，虽然较大较多的承重墙设计能够提高建筑结构的稳定性和安全性，但是会影响建筑室内空间利用率，且较不美观，不符合现代建筑结构的设计理念。因此在设计实践中，应在保证建筑结构安全稳定的基础上，适当减小结构规模，提高墙体结构的抗剪能力，从而兼顾建筑结构设计在稳定性以及美观性等方面的要求，达到技术优化的目的。

设计好承重柱截面高度，可以使抗震效果得到提升。通常在进行其截面高度设计的过程中，应当避免过小的截面面积设计，这样在外力的效果下，可以有效缩减不同梁、柱等存在的弯矩约束作用，避免断裂问题出现，最终使得耐久效果和抗震效果得到提升，保证最终的建筑安全性。

3.3 构造柱与承重柱设计策略

设计承重柱以及构造柱的设计流程中，应当明确区分承重柱和构造柱的概念，确保两者结构设计具有可靠性。构造柱设计中，需同梁进行配合，以此提升墙体抗剪能力，确保整个建筑物的稳定。同时也需改善承重柱的稳定性，使其满足受力性的有关要求，实现整体结构稳固性地提升。

3.4 悬挑梁设计策略

在设计悬挑梁的过程中，应当考虑验算悬挑梁的强度和挠度，防止存在悬挑梁的开裂问题。按照实际情况，科学设计挑梁的截面，使得悬挑梁对应的承载力符合要求，避免发生断裂，使得整体的稳定性得到提升。

3.5 连续梁设计策略

在设计连续梁的过程中，不要将其根据单梁的标准完成设计，一定要保证结构的稳定性。同时，应当对受力情况进行分析，使梁处于支座上部，钢筋配置也应符合相关标准，避免有开裂或者收缩问题出现，使得整个建筑结构的安全性和稳定性得到保证。

3.6 注意基础的柔度和刚度

当下在结构基础设计的过程中，一般结合弹性力学的知识来进行设计，还应当借鉴结构力学的相关理论，设计比较简便，具有较高的可靠性，可以实现较佳的设计效果。采取这些理论知识进行相关的设计工作，在地质条件比较理想的区域下，可以取得更加理想的设计效果。

但是，土木工程建设取得了较大的进步，钢混框架结构设计得到越来越多的运用，使得以前的设计思维遇到了更大的挑战。因为该结构具有较高的质量，不但对基础质量提出了较高的要求，还需要更高的基础承载力，假如承载力不能满足相关要求，将会造成基础结构下沉的问题。在地质条件不理想的条件下，假如只是考虑理论性的知识，那么和实际情况之间会出现较大的偏差。

随着不断增多的高层建筑，对应的结构荷载也会逐渐地上升，那么结构基础就会承受越来越大的重量，假如承受的压力超出了结构的承受极限，就会造成建筑结构的下沉。因此在该结构设计的过程中，为使得设计效果达标，防止结构基础存在下沉的现象，应当将柔度和刚度要素考虑进去，最终实现整个建筑结构质量的提升。

3.7 提高建筑材料的质量

建筑行业的进步导致人们对建筑产品有了更高的追求，尤其是在国家出台了住房体制改革政策后，人们开始广泛关注住房的安全问题和质量问题。人们在衡量建筑质量是否符合要求，常将建筑结构设计的安全性作为标准。所以，为了建造出人们满意的建筑产品，在选择建筑材料时，就应该本着质量为先的原则，确保选择的材料具有绿色环保、质量优良的优势，使用质量过关的建筑材料进行施工才能最大程度的保障建筑的安全性。此外，在建设施工时使用的建筑材料的质量优劣，也会直接关系到建筑的耐久性和实用性，避免后期大幅度的维修建筑物，控制维修费用，可以将建筑的社会价值充分体现出来，提高建筑企业的经济效益。

3.8 對建筑结构整体性能进行综合考虑

设计建筑物结构基础时需具备全局观念，全面考虑建筑物的性能，分析整个施工的标准，选取最佳的设计思路，切实增强建筑物的性能。全面分析基础，研究其和上层结构间存在的关系，采取比较合理的假设。一般基于基础的设计，再考虑上部结构的设计，所以结构的基础设计工作，应当具有全局设计的思路，采取科学的方法，协调好基础和上部等不同结构之间的设计关系，有利于提升整体的设计效果，继而充分保证建筑工程质量。

4 结语

总而言之，通过前述的详细分析可知，在土木工程具体建设中，建筑结构基础设计发挥着重要的作用，在将来的设计中，需要根据工程具体实况，针对其中存在的问题应用切实可行的改善对策，有效强化结构基础设计水平。土木工程建设中的结构基础设计现实意义非常巨大，能够保证土木工程的安全，缩短施工工期，提高建筑施工效益。为此，需要将有关设计人员的专业设计水平进行提升，并能够对设计中的精华进行总结，为后续施工设计奠定基础，可以有效地提高建筑结构基础设计的效果，实现整个施工项目的顺利完成，提高整个工程的质量。

参考文献

[1] 李海燕.浅析土木工程建设中建筑结构基础设计要点[J/OL].当代化工研究，2019（10）：185-186.

[2] 付海玲.土木工程建设中建筑结构基础设计[J].山西建筑，2018， 44（24）：32-33.

[3] 郑海营.土木工程建设中对建筑结构基础设计的思考与探析[J].名城绘，2018（06）：171-172.

[4] 余方舟，杨锦荣.土木工程建设中对建筑结构基础设计的探析[J].城市建设理论研，2013（23）：1-5.