民用建筑结构设计中的基础设计研究

民用建筑结构设计中的基础设计研究

张禧祥

青岛文旅建设有限公司 山东青岛 266071

摘要：高层建筑基础选型因地而异，对地基条件良好的高层建筑，应该优先选择天然地基；对一些不良地质条件的高层建筑，需采取加固处理措施，并综合考虑多种因素，对具体细节进行优化调整，选择合适的基础形式。现阶段，我国高层建筑地基基础设计仍然存在一定的盲目性，容易造成工程建设中的资源浪费，甚至发生严重的安全事故。

关键词：民用建筑；结构设计；基础设计

中图分类号:TU712

文献标识码:A

引言

通过建筑结构设计技术优化不但可以有效提升建筑质量，继而保证建设单位或者建筑使用者对质量的需求，而且还可以行之有效地降低工程总造价，提升建筑项目的综合效益。基于此，建筑结构设计优化得到了建筑从业者的高度重视。

1层建筑结构设计的特点

1.1控制建筑物的水平位移成为主要矛盾

首先，风会导致建筑物出现水平位移，而风对建筑物的作用力会受到建筑物的形状和建筑物高度的影响，在形状保持不变的基础之上，如果建筑物的高度越高，那么建筑物所受到的风合力就越大，风对建筑物的作用效果也会更明显。例如会影响楼层层间位移角、建筑物底部总剪力以及顶层最大水平位移值等等。其次，在考量建筑物水平位移问题时还需要考量地震这一特殊情况，超高层建筑因为高度影响导致了超高层建筑的重心位置相较于普通建筑更高，地震对于超高层建筑所产生的影响也更为明显，这会进一步影响建筑物的稳定性，尤其是薄弱部位受地震因素的影响更大。

1.2防火防灾十分重要

建筑物作为人们日常生产生活的重要物质基础，随着建筑物的高度上升，建筑物内部容纳的人数也在不断攀升，在这样的背景下做好防火防灾设计是十分必要的，否则在人口密度相对较大的背景下一旦出现火灾事故或者受到自然灾害等突发性灾害的影响则会造成较大的人员伤亡，因此防火防灾也是建筑结构设计中必须考量的一大重要因素。除了受人员密度等相应因素的影响以外，在建筑结构选择的过程当中，现阶段超高层建筑多采用钢混结构和钢结构，但是受原材料因素的影响，钢混结构和钢结构的耐火性是相对偏弱的，这就导致了一旦出现火灾隐患则很容易会诱发次生灾害，进而带来更大的损失和破坏，同时这些次生灾害的出现也会导致应急救援工作在实践落实的过程当中面临较多的问题和困境，因此在建筑结构设计中如何优化防火防灾设计也是需要考量在内的。

1.3重力荷载逐渐增大

重力荷载问题是超高层建筑结构设计过程当中必须考量的一大重点问题，随着建筑物的高度不断上升，建筑物的重力荷载压力也在不断增加，这就意味着保障建筑物的基础承载力十分有必要。在建筑结构设计的过程当中设计工作人必须考量到随着建筑高度增加作用于构件柱、墙上的轴压力也在不断升高，如果无法解决重力荷载的问题则无法保障超高层建筑的构强度和刚度。

2民用建筑结构基础设计策略

2.1合理运用设计优选方法

地基基础方案设计直接影响着建筑的安全性和稳定性，对地基基础施工质量、安全、工期、造价都有决定性影响，所以，必须明确地基基础方案设计优选原则，选择最合适的设计方案。高层建筑基础设计应该充分考虑上部结构规模、形式和荷载，满足基本的使用功能和结构功能，并且对建筑场地地质条件、地下水状况、周边建筑设备管线情况进行考量，同时充分考虑成本因素、工艺因素、工期因素、环境因素的影响程度，科学合理地运用设计优选方法。比如，价值工程被广泛应用于各行各业，在地基基础方案设计优选过程中，需要着重研究提升价值的有效途径：（1）进行地基基础功能分析，对研究对象所具有的功能进行定义，建立地基基础功能系统图，并对相关功能进行评价；（2）进行地基基础成本分析，根据相关工程造价计价方式，确定计价步骤，完成地基基础工程造价计算；（3）运用价值系数法，对地基基础价值进行评估，价值系数越大，表示设计方案的经济效益越好，最终完成地基基础设计方案的优化比选。

2.2考虑地基承载力

地基基础应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。如对采用天然地基和独立基础的结构,承载力要满足的条件是:上部结构竖向荷载传递到独立基础,独立基础产生的基底压力不能超过地基的承载力。如对采用桩基础和承台的结构,承载力计算要满足的条件是:上部结构竖向荷载传递到承台,再传递到桩基中,此时桩基承担的竖向力不应超过桩基的承载力特征值。正常使用状态下满足的条件主要指基础沉降,桩基沉降变形,桩基抗裂,裂缝宽度验算等。如主裙楼一体化设计时,在考虑地基承重能力时,需要根据实际情况进行基础设计,确定基础设计方案,对主体结构地基进行深度修正,充分考虑基础底面范围内荷载,依照基础两侧超载情况,确定基础埋深。通常情况下,当基础两侧超载不等时,建筑结构地基承载力以最小值为基准,当基础两侧超载比基础宽度大2倍时,以土层厚度为参考。同时,岩石地基相比土质地基,其地基承重能力更高,可取样完整、较完整、破碎岩体进行地基荷载试验,依据饱和单轴抗压强度标准值计算地基承载力特征值。

2.3有效分析结构的抗侧刚度

钢筋混凝土核心铜体是超高层建筑结构中的重要抗侧构件，建筑物的抗侧刚度会受到的墙厚或外侧墙后调整的影响，在建筑结构设计和分析的过程当中需要结合《高层建筑混凝土结构技术规程》分析超高层建筑的抗水平剪力标准，保障其抗侧刚度。如果框架核心筒或筒中筒结构无法有效满足抗侧刚度标准，则可以通过设置设备层或避难层的方式在外框或外框筒周边设置环形桁框，也可以通过设置水平伸臂桁框的方式加以解决，进而更好地保障建筑结构的勘测高度满足结构变形要求。

2.4合理选择结构类型

首先，在结构体系选择和结构类型选择的过程中需要考量拟建区域的地质情况，超高层建筑对于地质地基条件的要求是相对较高的，如果缺乏对地质条件的分析则会影响结构类型选择的科学性。例如，如果建筑场地类别为一类或二类，同时建筑场地的抗震设防烈度又相对较低，那么在结构选择的过程中相关工作人员则可以引入钢筋混凝土结构，如果抗震设防烈度相对就高，达到了七度或八度，这时为了更好地降低地震所带来的影响，在结构体系选择的过程当中则需要充分分析自重问题，可以引入混合结构或钢结构。其次，在建筑结构设计和分析的过程当中需要充分考量其抗震性能目标，相应规章制度中指出，抗震设计性能目标要求竖向构件承载力达到中震不屈服或剪力墙底部加强区达到抗剪中震弹性，受弯及框架柱达到中震不屈服，如果抗震设防烈度达到了七度或八度，那么在建筑结构设计的过程当中则需要规避钢筋混凝土结构，通过减轻自重的方式来有效降低地震因素影响下建筑物产生的内力，可以选用混合结构或钢结构，这两种结构都可以较好地满足实际需要，更好地应对地震作用下产生的剪力和拉力，如果建筑物的自重无法得到控制，那么考量在地震作用影响下工程实施的难度以及抗震性能都会受到影响。

结束语

综上，建筑结构设计中的技术优化种类较多，至于具体对结构设计中的哪部分进行优化，设计人员要根据项目具体情况进行综合考量，要根据项目建设场地勘察资料制订初步的建筑设计方案，并在此基础上充分利用多种技术优化手段来提升建筑设计质量，降低工程造价，最终达到建筑结构优化设计的目的。

参考文献

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