土木工程建筑结构基础设计策略分析
黄启军
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黄启军,. 土木工程建筑结构基础设计策略分析[J]. 中国土木工程,2023.1. DOI:10.12721/ccn.2023.157007.
摘要:
在建筑行业飞速发展的背景下,越来越多的施工企业对建筑结构设计、施工质量提高了要求。作为建筑结构的核心,基础设计质量决定了结构的稳定性与安全性,如果未进行合理的处理,将会降低基础结构的稳固性,影响民用建筑的整体质量。若基础承载力不够,一旦受到重大外力,就会出现结构变形、沉降等问题。因此,施工企业要提高对基础设计的重视度,不断优化设计方案、提升技术水平、掌握设计要点,在增强基础稳固性的同时,节约施工成本,提高民用建筑的施工质量。
关键词: 土木工程建筑结构基础形式优化措施
DOI:10.12721/ccn.2023.157007
基金资助:

1工程案例

工程位于当地西南部,距主城区核心区9km,交通便捷,地理位置优越。占地面积332630m2,基地中间穿过绿化带,其中11R地块占地126847m2,10R地块占地面积104350m2,环外住宅地块占地101433m2。共建高层住宅30栋,公共建筑3栋,涉外专家公寓40栋,地下设有停车场2层,地下建筑面积69212m2。其中,公共建筑共3层,高度41m;涉外专家公寓共5层,地下2层,地上3层,高度13m;高层住宅12~30层,高度46~130m。

2建筑结构设计中的基础形式

2.1独立基础

在民用建筑基础设计过程中,独立基础是比较常用的形式,分为柔性和刚性独立基础。独立基础具有抗震能力好、成本低等特点,通常设置在现浇混凝土柱、承重柱之下,采用浇筑混凝土的方式固定。在独立基础设计期间,设计人员要全面考虑施工场地的土壤、地质特征,科学地选择基础类型。在该工程中,地基土压缩性弱,土壤黏合力小,使用柔性独立基础。具体设计中,可使用杯形、坡形基础,根据施工现场的情况,合理地选择设计类型,以满足民用建筑的稳固性要求。同时,科学规划基础结构,完成单独的优势设计,综合完成相关安排,确保不会出现安全质量问题。

2.2扩展基础

扩展基础是无筋扩展基础升级版本,能解决基础刚性角给基础外形造成的影响,让整个基础截面形式具有较强的经济性和灵活性。目前,扩展基础凭借自身具有较强的灵活性,被广泛应用到日常工程建设中,工作人员会结合具体情况来准确计算基础和上部结构连接处的抗剪能力,再严格遵循行业抗弯要求,来计算扩展基础底部的钢筋配置量,从而确定顶面局部所承受的压力和承载力。

2.3复合基础

复合基础隶属于人工基础,承重能力强,能够支撑上部结构的质量。复合基础的作用是增强地基的承载力、抗沉降能力,涉及内容多,包括灌浆、强夯等,依托复合基础对地基进行设计,可增强地基的承重能力、荷载能力。在基础设计过程中,使用复合基础应对和改善土层的缺陷问题。值得注意的是,复合基础的承重能力由增强体、基体共同实现,因此其组成、受力结构比较复杂。另一方面,由于复合基础施工工艺复杂,要求在设计复合基础时基于地基要求,科学地选择复合基础类型。

2.4桩基础

如果场地中复合地基和浅层地基无法满足建筑荷载要求,通过利用具有较强物理力学性能的土层作为持力层,来优化深基础设计方案。和浅基础设计方案相比,深基础设计方案具有变形小、埋深大、承载力高等特征,被逐渐普及到我国建筑行业中,其施工和设计较为复杂。同时,桩基础通常安装在岩土中,其是由基桩和承台相互组成,承台是将大量根基桩进行相互连接,再将上部结构荷载均衡分布在不同基础上;而基桩通常埋在地基中,是利用桩四周土的摩擦作用和端承作用,将上部结构荷载全部应用到桩的四周土壤中。在实际工程施工中,基桩不止能和承台进行配合应用,还能和箱型基础相互配合,形成桩箱基础。当桩直径较大时,工作人员可节省承台流程,构成单桩基础形式。

3建筑结构设计中基础设计的优化措施

3.1合理选型

为了保证民用建筑基础设计的合理性,基于工程要求合理选择基础类型。目前,独立基础的抗震性、经济性都比较好,在地基变形适应方面效果理想。但是,部分地基不够均匀,和地基承载力的需求严重不符。如果独立基础选择盲目,可能会出现严重的问题。在民用建筑施工中,常见结构为钢筋混凝土筏板,其可以同时作为地下室底板、阀板,承载力强,施工简便。在具体设计中,设计人员要严格把控相关参数,比如配筋率(最小)、高度等。基础施工通常会涉及体积较大的结构,需要使用大体积混凝土技术,如果未合理管控施工工艺,可能会出现施工裂缝。因此,施工人员要科学设置后浇带,有效处理裂缝问题,宽度一般为800~1000mm。

另外,有些高层建筑建在天然基础之上,设计施工时要严格控制埋深,提高抗滑性能。在我国城市建设进程加快的背景下,高层建筑可以很好地解决城市用地紧张的问题,合理的基础设计可以保证建筑结构的安全性,改善软土地基的性能。多数情况下,城市建筑的选址距离旧建筑比较近,如果新建筑埋深多于原建筑,将会影响原建筑的稳定性;如果未采用有效的保护措施,会引发坍塌、变形等问题。为了避免这些问题的出现,设计人员要严格设置新旧建筑的安全距离,依托相关指标和要求明确安全距离,从多个方面综合考量。

3.2认真学习建筑结构地基基础设计规范

设计规范作为建筑地基基础设计的重要环节,建筑结构地基基础设计优化中必须要满足设计规范要求。因此,设计师要学习丰富的设计规范,对规范中条款、格式等内容有深度认知,进一步体会规范核心内容,将设计规范和建筑结构地基基础设计优化相结合,让设计规范成为整个建筑结构地基基础的主体,一旦需要分析具体设计工作中存在的问题,借鉴设计规范来进行分析,能有效调整建筑结构设计方案,从而降低地基基础整体造价。同时,设计师要注重观察设计环境,将设计结果作为主要参考依据,再根据不同环境来调整计算数据,如果遇到无法利用计算结果来解决的情况,如抗震计算,设计师要充分考虑到总结构基础情况、地震造成的损耗、抗震结构措施等。

3.3建筑平面设计

在民用建筑结构设计过程中,平面设计显得至关重要,包括预制构件规格与平面尺寸、合理设计门窗、位置要求等。在平面设计中,门窗多采用上下对齐或成列分布的方式,对提高建筑工程的美观性、降低施工成本等具有重要意义。

3.4相关节点设计

节点设计的合理性,对建筑结构的施工质量、受力结构等有着直接影响,一般涉及门窗安装、外墙尺寸等相关内容。对于装配式结构中的门窗设计来讲,可以采用无门窗副框安装的形式,来提高门窗、预制板墙的连接性能,避免外墙洞口、外墙接缝出现渗漏问题。同时,相关节点设计还要做好防渗漏、防水处理,从而提高外墙节点的密实度。

结论

综上所述,基础设计是民用建筑结构设计中的重要环节,设计技术相对复杂,设计质量关乎着建筑结构的稳定性和质量水平。在实际设计中,设计人员要从工程实际着手,提高对每个环节的关注度,全面考虑各因素对设计方案和结果带来的影响,并提出针对性的解决措施,从而提高基础结构的安全性,提升民用建筑的施工质量。

参考文献:

[1]王蕾.民用建筑结构设计中的基础设计研究[J].居业,2022(4):95-97.

[2]曾海芹.探析民用建筑结构设计中的基础设计[J].房地产世界,2021(24):39-41.

[3]刘保忠.民用建筑结构设计要点分析[J].建材技术与应用,2021(6):42-43.

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