民用建筑結構設計中基礎設計探析
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摘要：作為整個建筑結構設計的核心和關鍵，地基基礎設計質量直接決定了建筑結構的安全性。如果沒有合理地進行地基處理，建筑地基結構的穩固性和可靠性會大大降低，同時建筑工程的整體質量也將受到影響。如果基礎穩定性和承載力不足，一旦受到地震等較大外力作用的影響，建筑結構就會發生不均勻沉降、變形、坍塌等質量安全問題。為此，工作人員要加強對影響建筑基礎設計因素的深入分析，積極優化基礎設計方案，提高基礎穩定性，從而提升建筑項目的可靠性和安全性。
1影響基礎設計的因素
1.1上部結構的安全性
上部結構和地基基礎是組成建筑工程的主要內容。設計人員只有協調好上部結構和地基基礎，才能將兩者的共同作用充分發揮出來，才能提升建筑工程的應用效果。建筑的整體安全性會受到上部結構安全性的影響，上部結構的安全性又取決于基礎結構和各個部分受力構件強度的影響。可見，地基基礎和上部結構相輔相成。設計人員在進行地基基礎設計前，需要按照規范要求對上部結構的剛度進行客觀衡量。不同形式的上部結構適用于不同的地基形式，所以，設計師在設計過程中需要充分了解上部結構的剛度特點，然后根據剛度特點做好與之相適應的地基設計（見圖1）。
1.2地質條件是否符合要求
設計師在設計建筑物的基礎結構前，需要充分了解施工現場和周圍的環境情況，親自調查研究施工現場，做好前期勘察資料的深入分析。在實地調查后，可以通過勘測的方式來了解擬建場地的具體情況，包括當地的地形地勢、地質條件、交通情況、排污情況等。即使是相同的建筑物，在不同的環境中，不同的地基施工方案也會影響設計和施工的難度。在通常情況下，工作人員要盡量選擇簡單有效的地基處理方式，充分發揮天然地基的良好優勢。工作人員不但要考慮施工質量，還要考慮工程的經濟性。不過，具體的民用建筑工程結構設計中常常會遇到和設計需求不相符的情況，此時需要加強優化處理地基結構設計，切實提高地基基礎的穩定性。
1.3大型建筑物的影響
當前，城市建設用地十分緊張。為了緩解用地緊張的問題，建筑物逐漸朝著高層、超高層方向發展，同時建筑工程建設規模也在不斷擴大。大型建筑物對地基承載性有著更高的要求，而天然地基往往不能承載上部結構的荷載。如果沒有合理地進行地基設計和處理，就很容易導致建筑結構發生不均勻沉降等問題。樁基礎是當前常用的基礎結構形式，對于建筑物的安全性和穩定性的提升有著很大的輔助作用。然而，城市中有著較為密集的建筑物，在具體應用樁基礎施工技術時，容易受到周圍建筑物的影響，尤其是大型建筑物。同時，樁基礎施工還會擾動周圍的構筑物和環境，尤其是打樁施工會產生噪聲污染，擾動周圍的土體。可見，在進行建筑基礎施工時，設計人員、技術人員應深入分析和研究地基處理技術，盡量減少對周圍的構筑物和環境的影響。
2建筑結構地基基礎設計問題
2.1地基基礎設計不符合相關規范
建筑物的地基基礎設計工作較為復雜，需要綜合考慮多方面的因素，對專業性的要求較高。設計人員如果技術水平不高，那么很難建設出高質量的建筑產品，甚至會引發一系列的質量安全問題。有的地基基礎設計人員的工作態度不認真，沒有對建筑結構基礎的穩定性進行客觀評價，以致地基基礎的安全性無法得到保障。工作人員如果對地基基礎設計的復雜程度沒有深刻、全面且準確的認識，那么在具體開展設計工作時就難以科學合理地設計基礎結構，即使完成了建筑工程建設，在運營階段也可能出現不同程度的問題。尤其是在較深的軟土地基區域，這會進一步增加基礎設計的難度。有的施工單位沒有細致勘察軟土程度和具體深度，設計師也沒有明確計算土層軟弱情況，對地基的承載能力缺乏準確的掌握。如果設計不合理，則會導致地基發生不均勻沉降，設計方案的各種缺陷會逐漸暴露出來，造成難以彌補的損失。
2.2施工圖紙專業性不足
地基基礎設計繪圖非常考驗設計人員的技術能力，有的地基基礎設計人員缺乏足夠的設計能力，其中之一便是設計圖紙繪制不專業。設計人員在設計建筑結構地基基礎結構時要繪制多種結構圖，如平面結構圖、屋頂結構圖、內部管線圖等。在施工中，施工人員應遵循設計圖紙做好相關施工作業。要想保證設計方案的高效落實，就要詳細標注各項參數，明確其中的要點，準確、有效、細致地繪制設計圖紙，在不影響地基基礎施工質量的同時保證施工進度。此外，在圖紙繪制過程中，設計人員應高度重視具體細節。有的設計人員僅僅設計出大概的地基施工圖紙，沒有細致地標注各項參數，以致設計圖紙的準確性不足，施工人員很難看懂設計圖紙的具體要求。這會給施工階段造成較大的阻礙，導致施工人員難以高效、順利地進行地基基礎施工作業。
2.3地質勘查不夠全面、準確
地質勘查的結果是建筑工程基礎設計的保障，只有勘查設計準確、全面，才能有力地支持設計工作的高效開展。有的施工單位在前期勘查設計階段并沒有進行全面且準確的勘察，勘查數據的準確度不高，導致無法有力地支持設計人員開展設計工作。有的設計師在設計建筑結構地基基礎時沒有細致分析勘查資料，也沒有進行現場考察，導致設計方案的合理性不高。建筑結構地基基礎設計的前提就是地質勘查，如果地質勘查數據信息不準確，得到高質量的設計方案就無從談起。勘查設計內容較多，如地形、地貌、地下水位、氣候條件。設計人員借助勘查資料，能夠有效避開一些不利因素，從而保證工程建設的順利開展。只有科學合理地設計地基基礎設計方案，才能提高地基基礎的科學性和真實性，才能靈活地完成建筑地基基礎結構的施工，才能思路清晰地建設建筑工程項目。不過，有些工作人員在設計階段沒有對地質勘查工作給予足夠的重視，地質勘查工作存在不全面、不準確等問題。如果勘察工作不到位，那么設計師就無法準確、深入地分析相關數據信息，建筑結構地基基礎設計也難以及時發現并有效規避一些不利因素。有的設計師在設計建筑地基基礎結構時，更多地依靠自身的主觀判斷，沒有堅持客觀性原則，這也會導致設計方案的科學性、嚴謹性不足。
3基礎設計措施
3.1基礎選型分析
合理選型是保證建筑工程基礎結構設計方案合理的前提，因此，工作人員要根據工程的具體要求合理地確定基礎類型。當前，獨立基礎結構的經濟性和抗震性都表現良好，在地基變形情況適應方面有著良好的效果。不過，有的地基缺乏足夠的均勻性，難以滿足地基承載力的需求，如果盲目選用獨立基礎，可能會造成嚴重的后果。建筑工程最常見的是鋼筋混凝土筏板結構。這種結構可以同時作為地下室結構筏板和地下室底板結構，承載性能較強，施工操作流程也較為方便。在設計基礎過程中，設計人員應嚴格控制各項參數，如基礎高度、最小配筋率等。同時，基礎施工往往涉及較大體積的結構工程，需要應用大體積混凝土技術（見圖2）。如果施工中沒有嚴格控制工藝流程，可能引發裂縫等問題。為此，施工人員應做好后澆帶的合理設置，有效應對溫度裂縫問題，通常按照800mm～1000mm的寬度設置溫度裂縫。此外，有的高層建筑基礎處于天然基礎上，應按照相應標準控制其埋設深度，提高其抗傾覆性和抗滑性能。高層建筑對于緩解我國城市用地緊張的問題有著良好的效果，無形中促使我國的建筑層高逐漸提升。此時，合理應用基礎結構設計可以保證建筑基礎的安全性，還能有效改善軟土地基的性能。很多城市建筑工程的選址距離舊建筑較近，如果新建筑物比原有建筑物的基礎埋深更深，則會影響已有建筑物結構的穩定性，如果沒有采取合理的保護措施，甚至會引發既有建筑變形、坍塌等嚴重的后果。為了有效避免此類問題，設計人員應在設計過程中做好新舊建筑物安全距離的嚴格設置，參考相應指標確定安全距離，做好多方面因素的考量。建筑物沉降量、原有建筑物剛度等都是影響建筑與相鄰距離確定的主要因素，其中新建筑物的沉降量主要決定于地基土壓縮性能、建筑物荷載等。
3.2上部結構設計
建筑物上部結構剛度、質量分布情況和整體結構的安全性息息相關，這也是基礎結構設計中需要重點考量的因素。所以，為了有效提高建筑基礎結構的設計效果，設計人員需要合理設計建筑物的上部結構。屋面部分是建筑物上部結構的重要組成內容，當前斜坡結構是很多建筑物常用的屋面結構形式，其包括梁板式、折板式等偏心受拉構件。在選擇具體結構類型時，設計人員需要依據建筑的具體結構進行合理的選擇設計，從而提高建筑整體結構設計的可靠性。3.3加強性能計算（1）承載力計算。當前，很多建筑采用主樓和裙房基礎一體化設計方案。對此，設計師需要按照基礎兩側超載細致地計算基礎底面上的荷載，按照基礎寬度兩倍的方式計算超載寬度，盡量提高計算的準確性。如果工程所在區域為巖石地基（這種地基有著較為穩定的結構形式，承載力也較高)，那么設計人員可以先利用荷載試驗確定其具體承載力，然后根據承載力做好基礎設計方案的優化。（2）穩定性計算。當前，很多建筑工程項目存在抗浮穩定性不足的情況。對此設計師可以根據工程項目要求和實際情況合理設置構件或采取增壓等措施解決這些問題。如果是局部的抗浮情況未能滿足標準要求，那么設計人員可以加強優化結構剛度來解決這一問題。比如，設計師可以選用抗拔樁基礎結構形式，在抗拔樁位移增加時抗拔力也會增加。為了避免基礎結構位移過大，設計人員應嚴格控制抗拔力值。大部分建筑物可以通過單樁豎向抗拔荷載試驗來確定抗拔樁的承載力特征值。如果建筑物對變形控制要求較高，那么設計人員可以通過變形計算來確定抗拔樁的承載力特性值。
3.4基礎施工材料的合理選擇
基礎配筋、混凝土等材料是組成建筑基礎結構非常關鍵的部分，直接影響建筑基礎結構的安全性、穩定性。因此，要合理選定混凝土、基礎配筋等材料，將其施工標準的規范性提高，從而提高建筑結構的耐久性，確保其符合規范標準要求。同時，設計師要注意在選取基礎配筋時保證其能夠匹配最小配筋，根據標準圖紙合理設置基礎配筋，并且合理調整基礎寬度，精準定位基礎圖構造柱，合理設置構造柱，確保基礎結構的穩定可靠。
4民用建筑基礎結構設計質量優化
為了保證建筑結構基礎的穩定性和安全性，設計人員需要優化基礎設計方案，提高基礎結構應用的可靠性。為此，設計人員要不斷加強自身的綜合素質，還要具備負責的態度、高度的工作責任心。同時，設計人員要確定建筑工程項目前期勘查設計工作是否詳細充分，并做好各類材料信息的整理分析，明確建筑所在區域的具體情況，為高效開展設計工作提供有力的支持。設計人員在獲得勘查材料后，要細致地分析勘查數據信息，同時加強施工現場的考察。在具體的設計階段，設計人員可以積極借助BIM等現代信息技術和軟件，利用建筑信息模型的碰撞檢查功能確定設計方案是否科學可靠，及時查找設計方案中的不足之處，明確施工中可能存在的缺陷并有針對性地采取預防措施，從而切實保證建筑結構基礎設計方案的質量。
5結語
建筑結構的基礎結構就是地基基礎，地基基礎支撐著整個建筑工程項目體系。設計人員在設計前需要對地質勘查和基礎選型進行細致分析，合理計算設計方案中的各項參數，做好圖紙的優化設計和繪制，從而提高建筑結構地基基礎的設計質量，切實保證建筑工程項目的整體設計質量并提高建筑項目的建設效果。
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作者:曾海芹 單位:山東華邦建設集團有限公司
