浅析结构设计中的地基基础设计
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【摘要】本文概述了房屋基础结构设计基本情况、房屋建筑结构基础设计的基本要求以及在结构基础设计过程中经常采用的几种形式，最后探讨和分析了在结构设计中的基础设计过程中所需要注意的问题。
【关键词】结构设计；基础设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
社会经济在不断的进步和发展，人民生活水平也在不断的提高，城市新建筑的建设如雨后春般不断的涌现。本文针对房屋建筑结构设计中的基础设计进行一些探讨。
二、房屋建筑结构设计的基本概况
地基基础是建筑物首先考虑和建造的部位,是一个建筑的根本和立足点。同时,由于地基深埋土中,地质情况复杂,变化较多,加上地下水的影响,使得基础设计的不确定性加大,增加了地基基础设计的难度。根据资料统计,一般基坑支护、基础及地下室的造价占整个土建造价的5%~6%之间,对埋深较深,地质情况复杂,需特殊处理的地基基础,其造价更可达10%以上。通过基础选型及支护方案的优化,可以有效减少基础及基坑支护的混凝土用量,降低造价。所以,设计过程中通过对不同基础形式及基坑支护方案的比较,择优而用,可以产生较好的经济效益,值得在设计中下一番功夫。
2、房屋建筑结构设计过程中需要遵循的原则
设计人员在对房屋建筑工程进行结构设计时需要遵循几个原则，首先设计人员在进行结构设计的过程中一定要从整个房屋建筑工程的整体着手，需要与业主进行良好的、有效的、及时的沟通，确保房屋建筑结构设计既符合客观方面的需要，也符合主观方面的需求；其次，设计人员在设计过程中要有提前量，现代的房屋建筑工程在进行基础设计的过程中，将重点都放到了房屋建筑工程的地基、基础、以及一些上部结构的构件（例如梁、板、柱、楼梯、雨篷等）方面，但是还是有一定的弊端，因为很多的房屋建筑结构设计中的基础设计并没有完全的结合实际情况，所以在施工过程中很容易遇到设计与实际情况不符的问题。
房屋建筑结构基础设计的基本要求
房屋基础结构是适应上部结构和下部地基条件而选择的形式，是建筑物的地下部分。取其荷载传递最直接和合理的形式，使上部荷载向下传递扩散。基础本身也必须满足强度（抗弯、抗剪、抗冲切要求）、刚度（变形）和稳定性的要求。
同时还要保证地基和基础施工设计的科学性，在工程结构设计和施工方案设计的过程中，应考虑房屋建筑上部结构与地基基础之间的共同作用，对建筑整体结构、荷载情况及地质条件进行综合性的比较和分析，确定合理的基础形式。建筑结构设计应力求简单，采用长高比较小的建筑体型。 当建筑体型较为复杂时，应根据平面形状和建筑高度之间的差异， 适当应用沉降缝合理划分成若干刚度良好的建筑单元。 在墙体结构的合适部位设置沉降缝，保证建筑地基和基础部分的受力均匀。对于不同存在土质差异的地基土层，应予以区别处理。尽量选用轻型建筑结构，增强建筑底部的承载力，减少墙体结构自重，采用刚度较大的交梁、条基、片筏等基础形式，扩大建筑支持面积。
房屋基础设计常用的形式
1、 墙下条形基础设计形式
一般而言，大多数的房屋建筑工程在进行基础结构设计时，通常采用墙下条形基础设计的形式，而在墙下条形基础形式当中，混凝土刚性基础和钢筋混凝土柔性基础更为常见一些，混凝土刚性基础的抗压性能较好、但是在抗拉性及抗剪性方面的性能就稍微差了一些，比较适用于低层的房屋建筑工程；而钢筋混凝土柔性基础在抗拉性、抗压性、抗弯性及抗剪性方面的性能就比较平均和优秀一些，比较适用于地基承载能力较差、上部荷载较大以及基础埋深较大的房屋建筑工程。
2、独立基础设计形式
独立基础一般分为刚性独立基础和柔性独立基础两种，通常独立基础设计形式别广泛的应用在柱下基础使用当中，以柱荷载偏心距为参考依据，决定基础断面是方形还是矩形。
五、建筑工程中基础设计方面的处理办法
1、对软弱地基基础设计方面的处理办法
局部软弱地基的基础设计，采用不同的处理方式时应在满足地基承载力及土层不发生整体破坏的前提下，以基础的沉降量为控制条件，满足使用要求和地基规范允许的沉降量是可以做到经济合理的。在改变地基条件的情况下，还需配合改变基础的设计，一般情况下，变更基础的尺寸，可以有效地调整基底附加压力的分布和大小从而改变地基变形值。当然在验算地基变形，调整基底尺寸时还应考虑其它因素的影响。在软弱粘性土中采用卵石桩可以提高地基承载力，加速固结沉降，改善地基的整体稳定性。有关软弱土地基，处理的方式方法也有多种，同样又受各种诸多因素的影响很难用一种固定模式确定某种处理形式好，因此在场地条件不同的情况下，须经过分析研究再做决定。
需要注意的是，对每个建筑工程都要求设计人员认真编制方案比较说明书，综合评定基础类型，因此应加强对设计人员的管理。一个好的基础工程必须具备能安全地支承上部结构并能巧妙地将荷载传递到下部地基中，它在能满足规范要求的前提下，尽可能减少基础的埋深，同时具备良好的稳定性能，还需将沉降和差异沉降控制在允许范围内，以及具有造价经济、施工简便、对周围环境污染小等特点。因而，要求设计人员在基础设计中，对所建工程的地质性质和地貌概况、周围环境进行综合分析；在设计计算中，对其参数、理论的精确度和适应性要进行研究，经多方案比较和调整偏差后，才能确定技术上合理、经济效果最佳的基础类型。在这一过程中，设计人员必须提出明确合理的观点，并形成书面文件。
2、地基不均匀沉降的防治办法
（1）建筑物体型应力求简单
建筑物的体型设计应力求避免平面形状复杂和立面高差悬殊。平面形状复杂的建筑物如“工”型、“T”型、“L”型等,在其纵横交接处,地基中附加应力叠加,将造成较大的沉降,引起墙体产生裂缝。当立面高差悬殊,会使作用在地基上的荷载差异增大,易引起较大的沉降差,使建筑物倾斜和开裂。因此应尽量采用长高比较小的“一”字型建筑,如果因建筑设计需要,建筑平面及体型复杂,就应采取工程措施,避免不均匀沉降危害建筑物。
同时，控制建筑物的长高比。建筑物的长高比是决定结构整体刚度的主要因素。过长的建筑物,纵墙将会因较大挠曲而出现开裂。有调查资料表明,若将建筑物的长高比控制在2.5左右,再对上部结构和基础采取一些加强刚度的措施,基本上可以防止不均匀沉降。
（2）基础结构设计方面的一些办法
第一，应尽量减小建筑物自重,有如下措施:采用轻质材料或构件,如加气砖、多孔砖、空心楼板、轻质隔墙等;采用轻型结构,例如预应力钢筋混凝土结构、轻型钢结构、轻型空间结构(如悬索结构、充气结构等);采用自重轻、覆土少的基础形式,例如空心基础、壳体基础、浅埋基础等。
第二，减小或调整基底的附加压力。设置地下室或半地下室,利用挖除的土重去补偿一部分、甚至全部建筑物的重量,有效地减少基底的附加压力,起到均匀与减小沉降的目的。此外,也可通过调整建筑与设备荷载的部位以及改变基底的尺寸,来达到控制与调整基底压力,改变不均匀沉降量。
第三，增强基础刚度.在软弱和不均匀的地基上采用整体刚度较大的交叉梁、筏形和箱形基础,提高基础的抗变形能力,以调整不均匀沉降。
五、结束语
总之，在房屋建筑方面，基础设计和施工是至关重要的，要保证建筑结构的安全，同时还要降低工程的造价，只有选择合理的基础形式和计算方法。
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