土木工程建设中建筑结构基础设计分析

郝宏伟

（晋中市建筑勘察设计院， 山西 晋中 030600）

基于新时代背景下， 随着我国经济建设的快速发展， 建筑行业取得了长足进步， 同时也使得建筑结构基础设计工作受到高度重视。 在建筑工程施工过程中， 地基是其中重要的基础工程环节， 地基基础的稳定性直接影响到了建筑体整体结构的安全性， 关系到人们的生命财产安全。 因此， 必须要对建筑地基基础工程进行科学设计， 并且对地基基础的施工技术进行合理应用， 全面提高地基基础工程施工质量和安全性。 由于建筑地基基础工程施工经常会受到地下环境因素的影响， 在遇到一些地质条件比较复杂的施工区域， 由于受到土壤性质、 地下水等外部环境因素影响， 会对整个地基基础工程设计和施工带来较大的阻碍和影响。 因此， 工程设计单位必须要对地基基础工程设计和施工过程中存在的各种问题进行全面解决，有效保证地基基础部分的施工质量。

1 土木工程建筑结构基础设计工作的重要作用分析

第一， 通过加强建筑结构基础设计质量， 可以为建筑主体结构提供充分的安全保证， 如果建筑工程基础结构设计不符合规范要求， 或者建筑基础设计选型方面存在偏差， 会直接影响到整个建筑体的安全性、稳定性和经济性， 会直接影响到建筑使用年限和耐久度， 对人们的生命财产安全也会造成直接性威胁。 通过强化建筑基础结构设计工作质量， 可以有效提高建筑体结构的承载能力， 保证符合建筑基础的设计工作标准要求， 防止出现地基变形过大情况， 最大限度上避免结构主体产生开裂， 保证基础维护结构的安全性。

第二， 建筑基础设计工作的全面提升， 可以加快工程的施工进度， 缩短工程施工周期， 同时科学合理的建筑基础设计工作， 可以有效保证工程整体施工质量， 保证最终的项目工程施工成果达到预期要求， 避免出现返工情况。 基础设计工作是保证土木工程项目建设施工设立完成的重要条件， 更加有利于工程管理工作人员合理协调分配人力资源以及项目工程建设资金， 提高资源的使用工作效率， 同时降低成本的消耗量， 有效控制不必要的经济支出提高经济效益。

第三， 进一步强化建筑基础设计工作质量， 可以提高工程的整体施工进度。 在土木工程项目建设工作过程中， 基础结构设计工作是其中非常重要的工作环节， 通常情况下土木工程项目施工规模相对较大， 同时工期较长施工技术要求相对比较复杂， 因此在工程基础设计过程中会产生较大的困难和阻碍。 通过采取更加科学合理的地基基础设计工作， 可以有效提高工程的施工效率， 保证工程设计过程中的各种问题得到有效规避， 提高工程项目整体建设质量， 实现更高的经济效益和社会效益。

2 建筑结构基础设计工作的主要影响因素

2.1 建筑工程施工环境影响因素

建筑工程施工环境影响因素是房屋建筑结构设计工作中的重要影响因素之一， 施工环境影响因素主要是以自然环境因素为主， 自然环境因素主要包含外界环境， 温度和抗震等级等几个方面内容。 外界环境温度所形成的影响问题， 主要包含基础部分的施工材料构成情况。 当前我国房屋建筑工程项目施工过程中，所使用的主要原材料为钢筋混凝土材料， 在一些低温环境条件下进行混凝土材料使用， 经常会出现混凝土构件表面产生比较严重的开裂问题。 因此， 设计员在进行建筑工程项目基础设计工作当中， 必须要对外部环境温度影响因素进行全面考虑和分析。 除此之外，还需要有效考虑到建筑基础结构的抗震性能， 要保证建筑基础结构的抗震系数符合建筑工程使用安全性要求。

2.2 地质条件影响因素

在房屋建筑结构设计工作过程中， 地质条件影响因素对整个建筑基础结构设计工作产生比较大的影响， 同时由于我国国土面积辽阔， 不同地区地质条件构成差异性相对较大， 因此在房屋建筑基础结构设计工作中会存在各种不同类型问题的干扰。 首先， 是地基持力层问题， 地基持力层结构作为直接承载房屋主体荷载的部分， 对整个房屋建筑结构的安全性和稳定性产生直接性影响， 同时也是设计人员在基础设计工作中所需要重视的关键性问题之一。 首先， 在进行建筑地基持力层的深度设计过程中， 不但需要考虑到工程项目建设施工区域的土质条件特点， 同时还需要有效结合不同上部结构类型的实际情况， 对基础的持力层进行全面分析； 其次， 若持力层满足承载力要求则采用天然地基， 若不满足则采用桩基础， 在该设计环节当中， 设计工作人员不但需要对工程建设施工场地、 地下水环境的分布状况进行全面了解， 同时还需要考虑不同桩型， 对地层的穿越能力承载力以及施工方案等多方面因素的影响。

2.3 房屋建筑上部结构影响因素

房屋建筑上部主体结构也是直接影响建筑基础结构设计工作的重要影响因素， 主要原因是房屋建筑上部结构的高度和所采用的结构类型不同， 会造成房屋建筑结构上部荷载量出现较大的差异性。 因此， 房屋建筑结构主体结构类型， 是基础设计工作人员所需要研究的重点内容之一。 根据房屋建筑体结构的整体受力性能， 有效考虑建筑体基础结构的沉降量、 基础稳定性要求以及地基的抗变形能力， 要合理规划建筑基础结构的设计类型， 基础埋深大小以及基础底面积大小， 充分保证基础结构设计工作可以充分满足建筑体上部结构的荷载力要求。

3 土木工程建筑结构基础设计工作要点分析

3.1 做好前期的地质勘察和图纸审查工作

为了进一步完善基础结构的设计工作质量， 要求勘察人员在正式开始设计工作之前， 必须要对基础区域的地质条件环境进行全面勘查和分析， 需要结合实际环境条件， 对拟建场地进行全面勘察和分析， 并且对一些不良地质条件区域需要做出标记， 同时有效做好相应的应急解决工作预案， 避免在后续的建筑基础结构部分产生安全隐患情况。 需要对基础部分的地质条件和地下水环境情况进行全面了解， 尤其是土壤的含水量大小、 地下水位的高度大小等， 需要采取针对性的防水处理工作方法， 有效保证基础设计工作的科学性与合理性。 在工程设计工作阶段， 要求相关工程管理人员对设计图纸当中的内容进行全面审查， 并且要有效了解建筑基础结构可能产生的安全隐患问题。通过对图纸当中重点内容进行标记， 并且了解建筑主体结构的布局情况， 对建筑工程项目主体结构的配筋率大小进行有效掌握， 避免在后期的施工过程中产生设计偏差情况。

3.2 基础选型设计要点

在建筑工程基础设计工作当中， 必须要充分考虑到建筑工程施工区域范围内的水文地质条件状况以及地质条件状况， 根据上部结构的结构类型以及建筑功能要求， 计算出建筑工程的分布状况以及荷载量大小， 选取合理的基础形式， 有效保证地基基础承载能力满足现行规范要求。 除此之外， 在建筑地基基础设计工作中， 必须要根据建筑物结构类型来进行全面判断和分析， 选取合理的建筑工程基础方案。 比如，砌体结构的基础形式， 带地下室则采用筏板基础， 无地下室则采用条形基础； 框架结构可采用独立基础或条形基础， 若带地下室则采用独立基础或条形基础加防水板； 框架剪力墙结构可采用梁板式筏板基础或平板式筏板基础； 剪力墙结构可采用平板式筏板基础或墙下承台梁桩基础等， 根据基础结构形式做出针对性选择， 有效保证建筑地基基础设计的科学性与合理性。

3.3 提高建筑基础设计工作的科学性与合理性

要想全面提高建筑基础结构设计工作的科学性和合理性， 在实际设计工作当中需要针对以下几个方面问题加以充分重视： 第一， 对于基础结构部分出现的混凝土裂缝情况， 如果建筑基础沉降量相对较小， 可以通过在防水板和持力层的之间铺设软弱垫层， 起到良好的缓冲以及抵消外部应力所产生的影响。 第二，在房屋地基设计工作当中， 需要基于不同季节地下水位高低情况展开抗浮设计和分析， 其中需要地质勘察报告内容作为参考依据， 要充分保证建筑基础结构的抗浮性能。 第三， 对于基础剖面设计工作过程中， 可以通过对天然地基的使用， 采取阶梯型基础设计工作方法， 同时合理设置基础剖面的角度， 保证基础内混凝土的受力更加均匀和稳定。 在进行基础结构设计工作当中， 要求相关设计工作人员需要遵循概念设计，从建筑整体结构出发， 结合建筑设计工作方案， 保证建筑基础设计工作满足相关规范规程要求， 全面提高建筑基础结构的整体性能， 与此同时， 还需要重点强调各工序设计的合理性， 从根本上提高建筑基础设计工作质量和效果。

3.4 基础抗压承载力设计工作分析

在进行初步设计工作过程中， 通常情况下主要是以承载力和地基物理指标作为设计工作参数基础， 为了实现对桩基础结构的承载能力进行全面控制和评估， 必须要根据桩基础的实际承受力大小， 对各项设计工作指标和误差量进行分析， 因为估算值通常情况下是通过实验桩体结构来进行设计和调整， 因此必须要充分满足桩体结构的基础设计工作要求和标准， 全面提高建筑体的抗压性能和稳定性。 在实验桩设计工作过程中， 必须要通过使用静载实验方法， 有效得到桩基承载能力及其相关的设计工作参数， 静在实验室现阶段使用比较广泛的检测技术方法， 对于单桩结构的极限承载能力有着非常明确的设计工作要求和标准， 需要根据项目工程现场的地质条件构成情况进行分析， 对实验桩检测方法加以明确， 全面提高高层建筑桩基础结构的稳定性。 在试打桩过程中， 相关设计工作人员必须要对桩体结构的构成形式加以明确， 同时需要对桩基础的受力体系， 以及桩基结构的变动方式进行综合考虑， 有效获取试打桩工作过程中的相关参数数据。 通过这种设计工作方法， 可能会直接影响到管桩的设计精确度， 在实际测量过程中需要尽可能控制设计误差问题， 将限定值控制在15%左右， 通过这一设计方法相比于静载实验方法整体的应用范围更加宽泛， 同时前期的成本投入量更低。

3.5 做好基础桩结构平面设计工作

在进行高层建筑桩基础结构设计工作当中， 不但需要对单桩结构的规格进行设置， 同时对于桩基础的平面结构构成情况需要进行全面了解， 尤其是桩基础结构之间的设置间距大小， 必须要引起相关设计工作人员的充分重视， 充分发挥出桩基础结构的稳定性，提高高层建筑基础结构的承载能力和稳定性。 在基础工程项目正式实施过程中， 可以通过采取平面桩体结构设计工作方法， 比如通过使用桩体等距排列、 梅花网络状排列或者是矩形网络状排列等方式， 都可以充分发挥出桩体结构的支撑性效果， 同时还需要和桩技术结构的支撑性能之间进行有效结合， 展开更加科学合理的设计和分析。

3.6 独立基础设计内容

在建筑工程项目独立基础设计工作过程中， 必须要保证建筑体具有良好的抗震性能， 对施工区域的土壤环境条件具有更高的适应性， 并且需要进一步控制项目工程的经济成本投入量， 保证建筑独立基础结构设计， 在房屋基础结构当中发挥出应有的作用和效果。 建筑工程项目独立基础设计， 可以将其分为柔性设计和刚性设计两种形式， 相关设计工作人员必须要根据工程项目建设施工区域的地质环境特点， 对地基部分的土质特点进行合理选择。 由建筑刚性独立基础设计工作方法更加适用于地基土质压缩性更强、 压实密度更大的条件情况， 同时由性独立基础设计工作方法， 可以有效抵抗地基结构所产生的不均匀沉降问题。 独立基础结构设计工作过程中， 主要包含阶型、 坡型等几种不同的设计工作方式， 在使用形式上可以将其划分为柱下独立基础和墙下独立基础部分。其中柱下独立基础部分是其中比较常用的方法， 主要是将独立基础结构设置在承重柱下方， 并且和承重柱之间形成整体性浇筑， 而墙下独立基础结构部分主要用于房屋建筑地基承载能力相对较大， 同时建筑上部结构荷载能力更小的条件情况， 可以有效减少基础结构施工材料的消耗量以及降低土方的开挖量。

3.7 箱型和筏型基础设计

如果建筑工程项目基础结构部分的地质条件承载能力有所不足、 基础承载力分布不均匀以及房屋建筑结构对于基础的承载力有着更高要求标准的条件下，相关设计工作人员可以在房屋基础结构设计工作当中， 通过使用箱型或者筏型基础来进行设计。 对于筏型基础设计工作来讲， 还适用于一些高层地下室结构设计工作当中。 箱型基础和筏型基础尽管都属于大体混凝土结构形式， 但是二者之间所存在的差异性非常明显。 比如， 在实际建筑体功能特性方面， 箱型基础结构主要是通过较大的基础底面较深的埋深结构以及中空结构等进行设置， 可以有效提高房屋建筑基础结构的稳定性， 同时进一步控制建筑基础结构的沉降量大小。 而筏型基础结构则是通过增加底面积， 来减小基地压力， 有效提高建筑基础结构的承载能力， 可以有效缓解房屋建筑基础结构， 由于土层不均匀情况及上部荷载分布不均所产生的不均匀沉降情况。 在结构构成方面主要是通过柱下板带和跨中板带等相关结构所组成。 箱型基础结构和筏型基础结构， 除了在功能方面存在一定的差异性之外， 在施工过程中也存在明显的差异性， 因此要求相关设计工作人员根据房屋建结构的构成特点， 以及结合地质土壤的工作情况进行合理选择。

4 结语

综上所述， 在进行土木工程项目建设施工时， 其中建筑基础结构的设计工作尤为关键， 其直接关系到建筑工程项目的整体建设质量及安全。 通过全面提高建筑基础设计工作质量， 可以有效提高建筑主体结构的安全性和稳定性， 保证人们的生命财产安全， 同时推动我国建筑产业不断朝着更高目标和方向上发展，因此需要全面加强建筑地基基础的设计工作。