隨著近些年社會的快速發展,房屋建筑逐漸向著高層方向發展。但是這些建筑結構的高度較大、層數較多,因此這些高層建筑易出現較大的傾斜力矩。為了確保建筑結構的穩定性,需要對基礎設計提出更高的要求,這直接決定著整個建筑結構的質量和安全性。本文主要分析民房建筑結構設計的基礎設計內容,希望對相關人士有所幫助。
關鍵詞:民房;建筑結構;基礎設計
隨著房屋建筑結構逐漸向著高度、多功能等方面發展,房屋建筑結構的工程難度逐漸增加,對于基礎部分的承載能力有著更高的要求,對于沉降、傾斜、穩定性等方面的控制更加嚴格。在房屋建筑結構基礎設計過程中,一定要科學合理地進行選型,要對所在區域地質數據進行分析、總結,充分掌握影響房屋建筑結構基礎設計的核心要素,了解影響基礎設計的關鍵內容,采取針對性措施提升基礎設計水平,從而保障基礎設計的安全性和穩定性,進而提升民房建筑結構的使用年限。
1建筑基礎設計要求
1.1多層建筑
多層建筑的地基基礎設計受多種因素的影響,地面土質結構、地下巖土成分等是外部的基本條件,建筑本身的層高、地下室層數和建筑的內部結構對地基的壓迫程度是建筑自身對地基基礎的限制條件。此外,相關的抗震要求等對基礎設計提出了更高的要求。所以,在設計過程中需要考慮的設計要求是相對復雜的。地基的牢固性、建筑結構的穩定性與抗震性、地基豎向的承載力與橫向的抗滑移、地基的沉降指數、地基土層的抗壓能力和地基壓力變形范圍等,這些都是對地基基礎設計的基本要求。張志江甘肅省建筑科學研究院有限公司工程師
1.2高層建筑
這類建筑通常要負擔很大的荷載,為此要求地基有突出的承載性能。為此,樁基需要有較深的深度。基于此,設計工作者應對整體的沉降幅度進行嚴控,使用恰當的持力層和基礎形式讓變形符合有關規范。并且樁基與地基大部分是地下項目,其地下結構設計是非常關鍵的,設計應讓用戶的實際需要得到滿足,并盡量降低項目建設費用。
2房屋建筑結構基礎設計的影響因素
2.1上部結構
一般房屋建筑主要包括地基和上部結構兩部分,兩者之間密不可分,相互關聯,相互影響,所以房屋建筑的上部結構會對地基基礎變形情況有較大影響。因此,進行地基基礎設計時一定要充分考慮上部結構剛度的影響,同時要考慮上部結構形式對于基礎變形的影響。所以,在實際工程基礎設計中要充分考慮上部結構對基礎的影響,設計出科學合理的地基基礎。
2.2地質條件
為了確保基礎設計的合理性,一定要對建筑所在地的地質情況進行充分分析,要充分掌握所在地的地形地貌、地下管線情況、周邊建筑物、周圍交通情況、給排水情況和電力供應情況等。建筑物采取不同基礎方案時,在施工便利性、工程造價等方面存在較大的差異,一般盡量采用天然地基,能有效降低施工難度,提升其性價比。但對于某些較為特殊的建筑結構,往往會建設在相對特殊的區域,如某些區域的地基強度不夠穩定、具有較大壓縮性,無法有效滿足設計標準,進行基礎設計時便需要針對性進行處理,以提升基礎的強度和穩定性,有效避免基礎變形問題[1]。此外,建筑基礎要避免受到土剪力而產生變形問題,選定建筑基礎時要避免產生滑坡問題。所謂的滑坡問題,是指建筑區域土層內存在抗剪強度較差的滑動面,一旦受到外部載荷等影響,便會順著軟弱面形成滑動變形問題。
2.3施工環境
進行建筑結構基礎設計時,某些天然地基無法滿足承載力和沉降方面的要求,這些區域會采取樁基礎,這些樁基礎施工時會對周邊環境造成影響。例如,樁施工過程中會對周邊環境產生噪聲、振動、擠土等方面的不良影響,情況嚴重時會造成非常大的損失。為了確保建筑結構的安全性,同時不會對場地附近原有建筑物安全造成影響,需要對樁基礎施工進行有效控制。
3房屋建筑結構設計中基礎設計分析
3.1基礎設計選型及埋設情況
第一,對于多層房屋建筑來說,應用最多的基礎形式是獨立基礎,此種基礎結構具有較好的經濟性,同時具有較強的抗震性能,能較好地適應地基變形情況。但是,對于某些地基土質均勻性較差、無法滿足地基承載力的區域來說,盲目選用獨立基礎并不合適,更多采取的是鋼筋混凝土筏板基礎,此種基礎不但能作為地下室結構筏板,而且可以作為地下室底板結構。此種基礎的優勢是施工便利、具有較強的承載性能。在基礎設計過程中需要特別注重基礎高度、最小配筋率等指標,同時要充分考慮抗浮設計對于基礎配筋的影響。此外,箱形或者筏形基礎采取的是大體積混凝土形式,一旦施工控制不當,就會引發溫度裂縫等問題,所以進行基礎設計時需要加強后澆帶設置,有效降低溫度變化的影響,一般寬度需要控制在800~1000mm[2]。第二,對于處在天然基礎上的高層建筑筏形或者箱形基礎來說,為了確保其具有足夠強度的抗傾覆及抗滑移性能,要控制其埋置深度達到相應標準。近些年我國城鎮化推進速度加快,土地資源越發緊張,高層建筑規模逐漸增加,在此種建筑中設置地下室不但可以增加建筑的使用功能,而且可以有效改善軟土地基的性能,大大提升整個基礎的穩定性,因此往往會在高層建筑中設置地下室。對于城市居民區來說,這些區域的新舊建筑物距離相對較近,一旦新建建筑物的基礎埋深超過原有建筑物基礎埋深,那么新建的建筑物必然會對已有建筑物穩定性造成影響,嚴重情況下危害原有建筑物的安全。為了防止出現此方面問題,在新建筑基礎設計過程中一定要保證與原有建筑物具有足夠的安全距離,安全距離值要參考相應指標來確定,主要包括新舊建筑物的地基承載力、地基變形、地基穩定性等。一般影響建筑物相鄰距離的因素主要包括新建建筑物沉降量、原有建筑物剛度等,其中新建建筑物沉降量主要是由所在地地基土壓縮性能、建筑物荷載等因素決定的,而原有建筑物的剛度則是由其結構類型、尺寸、地基土性質等因素決定的[3]。
3.2合理設計房屋建筑上部結構
房屋建筑物上部結構的剛度和質量分布會對基礎設計造成較大影響,所以,為了進一步提升基礎設計的有效性,要提升建筑物上部結構設計的合理性。對于建筑物的上部結構來說,屋面部分是非常重要的內容之一,很多建筑屋面采取的是斜坡結構形式,此種結構形式主要包括折板式、梁板式等。這兩種結構類型都屬于偏心受拉構件,其中折板式結構更多應用在平面不夠規則、建筑板跨度較大的屋頂結構,而梁板式結構則更多應用在屋面坡度相對復雜的屋面結構中。選擇具體結構類型時,要參照房屋具體結構來進行,確保結構的合理性,能為基礎設計打下良好基礎。
3.3加強相應的性能計算
第一,承載力計算。現階段,很多房屋建筑往往采取主樓和裙房基礎一體式結構設計,而實際設計時需要對主體結構地基承載力深度和寬度實施優化修正,需要對基礎底面之上載荷按照基礎兩側超載進行計算。如果超載寬度超出基礎寬度的2倍,那么為了計算有效性,可以將超載情況換算成為土層厚度作為基礎埋深;如果基礎兩側超載并不均衡,那么要取其中的小值。相對于一般土質來說,巖石地基具有更強的承載力,所以試驗時可以采取巖石地基載荷來進行。在試驗過程中,可以按照飽和單軸抗壓強度標準值×折減系數來確定地基承載力特征值[4]。第二,穩定性計算。如果建筑物抗浮穩定性不符合設計標準規范,那么可以通過設置抗浮構件、增設壓重等措施進行解決。如果建筑物的整體符合抗浮穩定性標準,但局部抗浮不符合標準,那么需要對這些位置增設結構剛度。在設置抗拔樁等構件的過程中,一旦產生位移,就會形成抗拔力,并且抗拔力隨著位移的增加而有所提升,因此要避免基礎結構中產生較大位移,需要確保抗拔力值符合位移控制條件[5]。對于絕大部分房屋建筑來說,為了確定抗拔樁承載力特性值,可以通過單樁豎向抗拔載荷試驗來確定。對于變形較為嚴格的建筑來說,同時需要實施必要的變形計算。
3.4選擇適宜的基礎施工材料
對于房屋建筑基礎結構設計來說,基礎配筋、混凝土等材料是非常關鍵的組成部分,對于基礎的安全性、穩定性具有直接性影響。所以,要加強混凝土、基礎配筋等材料的選定,確保其規格滿足施工標準規范,以確保建筑結構耐久性滿足施工標準規定。此外,所選定的基礎配筋要與最小配筋相匹配,要參照標準圖紙對基礎配筋進行設置,并且對基礎寬度進行調整,對基礎圖構造柱實施精準定位,保證其設置的合理性。
3.5增強結構承載力的設計
當前時期,建筑項目大多采用主樓一體的架構,在設計與核算主體架構的地基承載數值的時候,一定要對地基基礎兩側的超載情況進行深入考量。如果超載寬度達到基礎寬度2倍,能夠把土層厚度視為基礎埋深,若基礎兩邊超載不相同的時候,取比較小的數值。另外,巖石基地的承載水平要比土高得多,為此可使用巖石地基確定荷載數值。另外,地基變形核算是不可忽視的一項設計工作,當建筑地基出現程度較大的形狀變化時,不但會對建筑總體的建設質量產生影響,還會讓人們的生命安全處于危險狀態。為此,在基礎結構設計過程中,必須要高度關注變形核算。
4結語
對于房屋建筑來說,基礎設計是非常關鍵的內容之一,并且也是最為復雜的內容。在基礎設計過程中,需要特別關注細節方面的內容,保證房屋建筑質量。
參考文獻:
[1]廖翌航.探析民房建筑結構設計中的基礎設計[J].建材與裝飾,2020(21):82,84.
[2]左龍華.民房建筑結構設計中基礎設計淺析[J].中華民居,2013(12):47.
[3]謝曉君.探析民用建筑結構設計中的基礎設計[J].低碳世界,2017(11):181-182.
[4]張林鋒,李輝.建筑工程常用的地基基礎與樁基設計探究[J].工程建設與設計,2020(22):40-41.
[5]林敏.房屋建筑結構設計中的基礎設計方案分析[J].四川水泥,2020(10):349-350.
作者:張志江
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