关键词:房屋建筑;结构设计;基础设计
基础是房屋建筑结构的重要组成部分,其设计质量对建筑稳定性和安全均有直接影响,在设计过程中应综合考虑多项因素,保证基础设计的合理性、可行性与经济性。
1房屋建筑基础设计要点
每一种房屋建筑在进行基础设计之前都要掌握充分的资料,包括地质资料与结构资料。如果建筑较高,则资料要更加详细,对地质资料进行分析时,要做好地基类型综合判断,同时考虑所有可能出现的问题,对土层实际分布进行研究,了解地表水、地下水情况,深入调查建筑及其周围和地下的实际情况,在对建筑上部结构进行分析的同时注重建筑结构类型、重要程度与体型。良好的基础应满足下列要求:
(1)基础埋深必须能防止底面以下物质从侧面挤出,这对筏形和单独基础来说十分重要。(2)基础必须处在植物生长或冻融造成的体积变化范围的下部。(3)基础体系要在避免土体破坏、转动及滑动等方面足够安全。(4)基础体系要在有害物质影响下保证安全。(5)基础体系应能有效应付后续变化,同时在产生重大变化的情况下可灵活变更。(6)就设置方法而言,建筑基础必须经济合理。(7)地基发生的沉降应能被整体结构接受。(8)基础的设计与施工应满足现行环保标准各项要求[1]。
2房屋建筑基础选型
房屋建筑基础有很多种类型,在设计过程中应选择可以良好适应结构,并满足设计要求,在技术上足够合理的方案。基础是建筑整体结构重要组成部分,具有不可替代的关键作用,使其不仅要满足结构与强度等基本要求,还要考虑上部结构提出了各项要求,包括耐久性、强度与刚度。选择适宜的基础形式是建筑结构设计关键阶段,筏形基础较为经济,可作为首先对象,此外,结合地质勘察报告,亦能选择复合地基、箱型基础与桩基。
基础倾斜与否是建筑能否保证安全的主要因素。从当前常见的高层建筑角度讲,引起质心较高,有很大的荷载,所以对基础底面无法避免偏心,因此在沉降时,基础底面将在建筑自重影响下产生力矩增量,使倾斜增加,到地基发生的变形保持稳定为止。基于此,为了有效减少基础发生的倾斜,需要使结构重心和基础形心保持重合,如果偏心无法避免,则需要对偏心距进行有效控制。现行技术规程指出,当地基土保持均匀时,对于筏形与箱形基础,其形心需要和结构重心完全重合,如果无法做到重合,则偏心距必须满足以下要求:
(1)
式(1)中,W表示和偏心距有相同方向的底边抵抗距,单位:m3;A表示基础底部面积,单位:m2。
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3房屋建筑基础埋深
建筑基础埋深必须足够,以符合下列要求:
(1)通过对基础埋深的增加,能使地基在受到水平荷载后保持稳定,避免发生整体倾斜,预防滑移与倾覆,在土体侧限作用下形成稳定的嵌固条件,提高建筑稳定性。
(2)通过对基础埋深的增加,能减小地基上的附加压力,同时承载力对应的深度修正也有所增大,能提高地基整体承载力,避免发生较大的沉降[2]。
(3)通过对基础埋深的增加,能增加土体和地下室外墙摩擦,对基础受水平荷载后的摆动进行限制,使底面反力分布能够保持平缓。
(4)受地震作用后,结构自身动力效应和基础埋深有直接关系,通过对基础埋深的增加,能增大阻尼,降低地震反应,当土质较软时,随埋深的增大,地震反应明显减小。可见,对基础的埋深进行增加,能提高建筑抗震性。从实测结果中可以看出,设地下室的房屋建筑,其地震反应可以降低至少20%。
在设计选定埋深时,需要结合建筑功能、高度、体型与地质做综合考虑,应满足以下要求和规定:
(1)对于天然地基和复合式地基,埋深宜为建筑总高的1/15;
(2)对于桩基础,在不考虑桩长时,埋深宜为建筑总高的1/18;
(3)同样的,基础埋深还与造价、技术、工期、使用等有关。如果基础埋深过大,则会增加不必要的成本;而如果基础埋深过小,则无法满足稳定性要求。基于此,在设计过程中,应以技术规范与实际情况为依据,通过综合考虑选择适宜的基础埋深。
(4)对于箱型基础,其埋深的确定还应分析抗浮设计水位。
4房屋建筑常用基础与对比
(1)筏形基础,是现阶段十分常用的基础类型,可在以下条件中使用:第一,如果基础持力层难以满足结构和地基的要求,可用筏形基础来增加底部面积,以此增大基础的承载力,避免基底产生太大的变形;第二,对于高层建筑,由于其会受到很大的水平荷载,所以要采用筏形基础来增强基础稳定性与刚度。
(2)桩基础,在房屋建筑工程中同样较为常用,可在以下条件中使用:第一,如果浅表土层实际承载力难以符合结构要求,同时能满足承载力要求的下部持力层所在位置较深,则建议使用桩基;第二,天然地基的变形与承载力都无法符合要求时,或虽然天然地基实际承载力可以达到要求,但实际沉降较大,则需要采用桩基来减少或避免沉降造成的影响。
(3)独立基础,在小高层建筑,尤其是框架结构体系中较为常用,如果地基的承载力相对较大,其地基土性质实际分布达到均匀,柱间发生的倾斜与变形不大时建议采用独立基础。此外,为了进一步增强结构稳定性及刚度,需要在横、纵两个方向上布置连系梁,按照偏拉及偏压构件实施计算[3]。
5房屋建筑基础设计注意事项
(1)高度重视基础等级要求,任何一种建筑,其地基承载力都必须符合要求;对于甲级和乙级建筑,需对地基变形实施分析验算;对于丙级建筑,可按具体要求进行变形验算。
(2)在抗浮设计过程中必须区分实际情况后才能实施抗浮验算,上部结构实际荷载应乘以相应的分项系数,如果基础必须采用相应的抗浮措施,则应视工程实际情况进行区别对待。
(3)设地下室可能造成的基础及结构影响应充分了解,比如地下室的设置不仅能丰富建筑使用功能,还对基础和结构受力有很大贡献,这些都应在设计予以考虑。
6结束语
通过以上分析可知,基础设计是建筑建设极为重要的环节,若在现有理论还不够充分的条件下,一味增加基础厚度,加大配筋量,则不仅难以起到应有的作用,而且还会造成浪费,对经济效益产生较大影响。基于此,应根据建筑实际情况,结合各项条件做合理化设计。
参考文献:
[1]张萌.对房屋建筑结构设计中基础设计的分析研究[J].四川水泥,2016(12):59.
[2]陈浩.房屋建筑结构设计中基础设计探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2016(34):134-135.
[3]周钰涵.房屋建筑结构设计中基础设计探讨[J].科技创新与应用,2015(07):156.
论文作者:陈林1,李贝贝2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/29
标签:基础论文; 地基论文; 建筑论文; 房屋建筑论文; 结构论文; 承载力论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;