民用建筑结构设计中的基础设计刍议

民用建筑结构设计中的基础设计刍议

杨晨

上海远东建筑设计院有限公司天津分公司

摘要：在建筑行业中，民用建筑是最主要的建筑群，在具体实施期间，最为人们所关注的就是民用建筑结构设计当中的基础设计，唯有真正做好基础设计，方可提升民用建筑的品质，进一步确保整体建筑的稳定性，保障人们的居住环境。对此，本文全面分析民用建筑结构设计中的基础设计原则与类型，立足于独立基础设计、地基埋深与地基承载力等方面，分析其建筑结构设计细节，希望优化基础设计方案。

关键词：基础设计；民用建筑；结构设计；设计应用

前言：现如今的人们在选择房屋时往往更多的考虑安全因素，高建筑的择房要求也推动了民用建筑结构设计工作的发展。随着社会的进步与科学技术的发展，建筑结构设计中被融入了大量的新材料与新技术，不但能够增强建筑的科学性与安全性，而且能够节省成本。基础设计是民用建筑结构设计中的重要组分，必须要强化对基础设计的改进与完善，从而最大化地发挥其作用。

1.基础设计原则

1.1统一性原则

民用建筑结构的基础设计是否合理，关乎总体建筑物的安全性与稳固性。所以，在开展基础设计工作的过程中，设计人员要立足于建筑的整体，注重建筑结构的延展性设计与刚度的统一，适应建筑高延展性与低承载力的设计要求，以防遇到自然灾害时承载力骤增而损坏建筑。并且还要考虑到其他结构构件的相互统一，构成多道防线，有效消除外力作用，确保建筑物的安全性、统一性与协调性。

1.2功能性原则

在人们的生活工作中，民用建筑是最重要的载体。当今社会人们越来越追求物质与精神文化，提出了许多功能性需求，如建筑智能化、建筑舒适度、建筑生态性等。所以，设计人员要充分考虑建筑结构基础设计的未来发展方向，重视功能性设计原则，保障地基基础可以达到新时期民用建筑地基结构的要求[1]。

2.影响基础设计的因素分析

2.1环境因素

在建筑施工中常常需要面临人工环境与自然环境，人工环境因素包括打桩、振动等，桩基在进入土层时会对周围的土壤造成挤压，形成较大的应力，从而影响基础结构和周围的地下管线，所以在基础设计过程中应尽量规避此类影响。自然环境的影响因素包含有抗震等级和温度等，这主要是对于钢筋混凝土一类的施工建材，如果环境温度过低，地基基础就容易开裂。如果受地震等自然灾害的影响，就需要增设抗震缝，明确抗震分布与抗震缝的数量。比如，在设计某项目的抗震等级期间，设计人员应全面考虑当地的基本雪压、基本风压、风荷载总体计算的结构阻尼比等方面，对塔楼结构构件在罕见地震与常见地震等各种地震强度下的结构情况进行计算，把握相应建筑结构的基础设计关键点，编制出有效的基础设计方案，保证建筑抗震性能满足要求。

2.2上部结构因素

在民用建筑中，上部结构是其重要组成部分，它的结构刚度关乎建筑物的基础受力情况，这是因为建筑上部结构不同于墙体厚度，建筑物上部荷载的不同直接影响着其基础受力情况。当上部结构具有很大的刚度时，地基基础会随其产生变形，不同竖向构件也会发生均匀性沉降。当上部结构具有较小的刚度时，其会丧失基础的约束，如果基础构件发生弯曲，就会导致整体建筑物发生弯曲的情况[2]。所以，在对上部结构进行基础设计的过程中，设计人员要着眼于建筑的整体，科学地计算出基础的抗变形能力与沉降量，优选出最合适的基础设计类型。

2.3地质因素

在民用建筑基础设计期间，设计人员要提前做好施工前的地质勘察准备，了解和熟悉必备资料，通常可利用实地勘察把握拟建场地的交通、附近建筑物、给排水与地形等情况。并且相同建筑物使用的基础构造与地基方案不同，施工过程中的成本与施工难度也具有很大差异，应坚持基础设计原则优选最佳方案。此外，一些建筑物建设的地形具有一定的复杂性，地基缺乏足够的稳定性，很难达到设计标准[3]。比如，一些土层中有着潜在的倾斜滑动面，如果受到外部强大的荷载力或冲击力，地基就会顺着软面层出现水平位移与滑坡现象，因此有必要采取有效措施加以处理，从而减少地基变形的问题。

3.民用建筑结构设计中的基础设计策略

3.1做好地基埋深的设计处理工作

当前的民用建筑逐渐朝着高层建筑发展，其建筑箱型与筏型基础的埋深需达到地基承载力与稳定性的标准。在抗震设防区，不考虑岩石地基，针对天然地基方面的箱型与筏型基础埋置深度应大于建筑物高度的1/15。桩筏基础埋置深度应比建筑物高1/18。如果高层建筑处在岩石地基之上，其基础埋深必须达到抗滑标准。而且大部分高层建筑物均会设计地下室，这时因为可以增加建筑结构的功能价值，拓展建筑物的空间，既能提升土地利用率，又能解决埋深问题。与独立基础相比较来讲，条形基础在民用建筑中应用较少，如果建筑上结构使用柱距较小的框架结构与排架结构，可选择这种基础设计，如单向方式做基础设计，能够承载上结构传递额荷载。筏型基础设计是以多个底板连接成片为基础，包括平板式、梁板式基础。筏板基础具有较大的刚度，能规避基础不均匀沉降的风险。

3.2注重地基承载力

根据承载能力极限与正常使用极限来设计地基基础。对于天然地基与独立基础结构，其承载力必须满足上部结构竖向荷载传给独立基础的要求，独立基础生成的基底压力不得超出地基的承载力。如果使用承台与桩基础的结构，要注重承载力的计算条件，其上部结构竖向荷载传给承台后，再向桩基进行传递，这时桩基所承担的竖向力必须在桩基承载力特征值的范围内。如图1所示。例如，在设计主裙楼的过程中，设计人员应按照具体情况开展基础设计工作，制定可行性的设计方案，深度调整主体结构地基，综合考虑基础底面内的荷载，结合基础两边超载的情形，明确基础埋深。一般而言，如果基础两边超载不相等，建筑结构的地基承载力应参考最小值，而一旦基础两边超载大于基础宽度的两倍，地基承载力就要以土层厚度为基准。此外，岩石地基与土质地基相比较，岩石地基具备更高的地基承重能力，设计人员可以选取破碎岩体与完整岩体开展地基荷载实验，按照饱和单轴抗压强度标准数值，对地基承载力特征值进行计算。

图1 承台与桩基础结构

3.3综合基础设计

不同于独立基础设计的是，综合基础设计内容以人工基础作业为主，抗沉降与抗振动能力较强，并且具有较高的地基基础承载力，可以在很大程度上支撑建筑物上部结构。综合基础分为深层搅拌柱、强夯与灌浆等几类，在设计时设计人员需要围绕基地土层的液化问题的改进，利用增强体与基体的相互作用，对建筑物荷载起重要的支撑作用，所以其结构设计方法与施工技术相对比较复杂[4]。比如，在某民用建筑项目中存在地下室结构设计，其基底比较深，抗浮水头深度为19m，建筑上部结构很难达到抗浮要求，需针对抗浮问题加以设计，从而确保建筑物的整体安全性。在此过程中，设计人员可根据锚杆抗浮的原理设计锚杆抗浮环节，结合总体的抗浮要求，对单根锚杆承担浮力的作用值进行计算，最后得出锚杆间距与长度。

结语：综上所述，要想真正保障民用建筑结构的安全性与稳定性，推动国内建筑行业的可持续发展进程，就必须做好基础设计工作，注重民用建筑的统一性、功能性、环保型。在此之前，设计人员还需要提前进行实地勘察，了解地质条件、交通、周围建筑物等情况，制定科学性的基础设计方案，选出合理的参数，在达到建筑设计标准的情况下，改进基础设计策略，以提高基础设计品质。

参考文献：

[1]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.

[2]白成锋.民用建筑结构设计中的基础设计[J].建材与装饰,2020(14):117+119.

[3]黄峰.民用建筑结构设计中的基础设计分析[J].住宅与房地产,2019(24):65.

[4]石佳佳.关于民用建筑结构设计和优化的几点思考[J].中国建筑金属结构,2022(07):145-147.