1、探讨房屋建筑结构设计中的基础设计摘要：房屋建筑的上部结构，基础及地基组成了一个共同作用的体系，在建筑基础设计中，要有效利用上部结构刚度，充分考虑地基条件对基础受力的影响，合理选择基础形式，运用共同作用的理论设计地基和基础，达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。 关键词：房屋建筑，结构设计，基础设计 中图分类号：TU318 文献标识码： A 前言 房屋建筑结构设计中的基础设计作为房屋建筑工程施工的基础的和前提，房屋建筑结构设计中的基础设计的好坏直接影响着整个房屋建筑工程施工的施工进度和施工质量，同时还影响着房屋建筑工程的安全性、适用性和耐久性。因此，设计人员在对房屋建筑工程进行基础设计时，
2、一定要保障设计的科学性和合理性，为我国房屋建筑工程的可持续发展奠定坚实的基础。 1、地基基础设计的重要性 一个工程都要建立在一个地基之上，如果地基建设的不合理就会影响整个建筑的稳定性，会建造一个失败的工程。所以地基的设计相当重要。但是，地基是人们所不能决定的一个自然因素。地基的土质问题，地下水的问题，还有很多其他的因素都会影响到工程的施工。曾经有资料显示，地基的造价在整个建筑的造价中占有相当大的比重，所以对于地基的问题一定要认真的考虑和设计。如果地基不需要后期的土质处理，造价还比较低，但是，如果还需要一系列的处理工作，造价就会大大提升。所以，在地基的设计选择时一定要特别注意。在地基基础设计时，
3、也要多方面的考虑，来选择最优的方案，降低成本，赢得最大利益。 从笼统意义上说，房屋建筑结构主要指两个方面的内容，一方面指的是房屋的建筑结构，一方面指的是房屋的户型结构。而房屋建筑工程进行房屋建筑结构设计的根本出发点主要是为了保证工程建筑物结构的安全性、可靠性，在能够保证工程建筑物的使用功能的发挥的同时保证工程建筑物的使用寿命，提高工程建筑物的性价比. 2、地基基础设计的依据工程地质勘察 对于建筑场地的勘察布孔，一般应由设计单位根据拟建建筑物上部结构及基础设计要求提供。对于一般场地，可按勘察规范规定提供，遇地质条件复杂时，勘察部门应结合具体情况加密布孔。基坑、基槽开挖后，一般要进行验坑、验槽，遇
4、地质条件复杂时还要补钻；勘察、设计要密切合作，使地基基础设计同实际地质条件相吻合。工程地质勘察不但为设计提供必要的、正确的、可靠的依据，而且还可根据勘察资料对地基基础设计和施工中存在的及可能出现的问题进行探讨、论证、分析，并提出解决问题的措施和建议。 3、基础构造分类 房屋基础设计一般根据上部结构、工程质地、抗震防设要求来进行分类。 3.1、独立基础 独立基础通常分为刚性独立基础和柔性独立基础，是整个或局部结构物下的无筋或者配筋的单个基础。独立基础在柱下基础中应用广泛，柱底内力和地基承载力作为基础断面形状的依据。独立基础在柱距较大时造价成本较低。在独立基础设计中常常为了提高整体性地基的变形能力
5、和抗震能力而采用拉梁适当结拉。独立基础还多用于多层建筑上部结构是框架体系、地基承载能力较高的情况。 图一 独立基础 3.2、条形基础 条形基础根据字面意义也可以理解，是基础长度远远大于其宽度的一种基础形式。条形基础是房屋建筑工程中的一个基本结构形式，经常会采用混凝土刚性基础和钢筋混凝土柔性基础。 混凝土刚性基础常用砖、毛石做基础，其抗压性能好，但是抗拉性和抗剪性较弱，主要用于低于 5 层的房屋建筑。通常刚性基础用于上部结构荷载大、地基承载能力差、地基不均匀的工程。如果抗拉力和抗剪应力过大会出现裂缝、下沉的现象，此时可以使用钢筋混凝土条形基础来满足抗弯能力。地基不均匀可以通过增加肋量来增强抗弯能
6、力，调整不均匀沉降。如果地基承载能力较高，地基也比较均匀可以适当增加层数。混凝土刚性基础最大的特点是施工周期短、造价成本低。 钢筋混凝土柔性基础是一种均衡式的基础形式，在抗压性、抗拉性、抗弯性、抗剪性等性能中都能发挥一定的优势，通常用于地基承载能力较弱、上部荷载较大、基础埋深较大的房屋建筑中。 3.3、筏板基础 对于筏板基础板厚的确定和配筋构造等,规范中已有明确规定,本文不再详述,仅对下列几方面进行探讨: 3.3.1 影响基础板厚的因素 除柱底轴力及冲切面积的大小外,尚应考虑下列因素: (l)基础沉降的不均匀性 荷载分布和地基岩土的不均匀性势必导致基础的不均匀沉降,若无法控制在允许范围内,则有
7、必要增加基础底板的刚度或对较软弱的地基进行加固处理。 (2)基础与地基岩土的相对刚度 规范规定筏板基础的板厚由抗冲切和剪切来确定,而在抗冲切验算时必须减除冲切范围内的反力,基础与地基岩土的相对刚度对该反力的大小有一定程度的影响。当基础相对地基岩土有较大的刚度时,该反力会相对较小,因而由抗冲切确定的板厚会相对较大,反之基础板厚会相对较小。 (3)柱或剪力墙的位置 由于基础边缘的地基反力通常比中间大,因此当柱底具有相同的轴力及冲切面积时,缘于基础与地基岩土的相对刚度对基础板厚影响的同样道理,基础边缘的柱或剪力墙抗冲切确定的板厚会相对较大。这时,可将柱或剪力墙处一定范围内的基础底板适当加厚,以满足抗
8、冲切的要求。 3.3.2 基础板的内力计算 鉴于方法较多,笔者根据工程实践经验,主张按以下方法进行基础板的内力分析: (l)筏板基础的板厚通常较大,其空间受力性强,普通的薄板理论已不再适用,而应采用考虑板剪切变形的中厚板理论或三维实体单元来分析。对于规则或可简化为规则的筏板基础结构,可采用笔者提出的类似边界元法的域外奇点法阎来进行分析。 (2)当进行筏板基础内力分析时,宜考虑上部结构的刚度,但会大大增加计算的工作量。笔者认为,对多层建筑可以不考虑上部结构的刚度;而对高层建筑,只须将地下室部分的结构刚度考虑进去,便可有足够的工程精度,而不必考虑所有的上部结构刚度。 (3)当采用有限元法或域外奇点
9、法计算基础内力时,会遇到如何考虑地基弹簧刚度的问题。有些文章提出在计算地基弹簧刚度时就考虑地基土的相互影响,这种方法理论上是最好的,但实际却行不通。笔者在设计中的做法是先计算基础的总沉降,然后求得地基土的总弹簧刚度,再根据局部的地基情况对地基的弹簧刚度进行修正,在计算基础内力的过程中考虑地基土的相互影响。实践证明这种处理手段是合适的。 (4)由于筏板基础的空间受力性强,按三维实体单元求得基础板的内力不仅有弯矩及剪力,而且有轴力,按该法求出的基础板的内力进行配筋计算时,应按偏心受拉或偏心受压构件进行计算。 3.4、桩基础 桩基础的历史悠久，已经经过了长久的发展。可以减少施工现场的工作量和材料，具
10、有整体刚度强、承载力高、沉降小的特点。桩基础是深基础的一种形式，一般超过 4、5 米。 4、总结 虽然我国民房建筑结构设计也取得了一些成就，但是对于建筑设计的高速发展还是不够匹配，在设计方法和设计经验中都不够成熟和完善。房屋造型别致、功能繁多等都使结构设计变得越来越复杂，为了保证房屋外形、性能、质量的全面提高要加强和完善基础设计，朝着先进的技术知识和理论知识前进。学习国外的先进技术，与时俱进，是房屋更加稳定、耐用、经济。在设计中应该做到因地制宜，具体情况具体分析，做到建筑、基础、地基三者之间有机统一起来，形成一个整体。 参考文献 l陈嘉俊论多层框架房屋结构设计中的几个要点M成都：四川建枋出版社，2007(2) 2陆歆弘。蔡跃房屋建筑力学与结构基础M北京：中国建筑工业出版社。20080) 3姜牛.建筑结构设计中应注意的问题浅析J.价值工程,2010,36.
