摘要:建筑物是人们工作生活的一项基础“设施”,城市乡村也都在为发展需求进行房屋建筑,同时现在房屋建筑的形式、功能也有了多样性。高层、多层建筑也更受到人们的欢迎。房屋建筑的前景也比较可观。虽然现在房屋建筑的形式多、功能好,但在建筑设计方面却还存在一些问题,尤其结构的基础设计问题易被忽略,缺失房屋建筑质量的前提保证,所以基础设计要做好。通过分析房屋建筑常用的几种基础设计方式,望对其他工程基础形式选择有所帮助。
关键词:房屋建筑结构设计;基础设计
引言
建筑基础作为其结构体系中非常重要的组成部分,越来越被业内人士所重视。因此在当前的建筑基础结构设计过程中,需要重视其强度和刚度,确保基础的稳定性和具有较好的抗变形能力,在具体设计时要对上部结构、基础和地基进行综合考虑,全面提高基础设计的合理性。
1房屋建筑结构设计基础设计的重要性
以往的房屋建筑形式简单,功能也比较单一,因此其结构也没有那么复杂,但现在的建筑不同,出现了更多的高层、多层建筑,建筑结构就需要承受更大的负荷。其次现在建筑的功能更为多样化,结构也随之有了变化,结构变得更为复杂。最后现在人们对建筑的空间性有较高要求,因此设计者们在进行结构设计时不断推陈出新,以期设计出更符合人们需求的建筑结构。可见房屋结构设计的重要性。然而房屋质量是房屋建筑的关键,其基础设计又是机构设计的关键。因此要想使得房屋结构设计能保证房屋质量,就需要从基础设计入手。
2房屋建筑常用的几种基础设计
2.1独立基础
独立基础一般包括两种,一种是刚性基础,另一种是柔性基础,这两种独立基础大多用在柱下基础,柱距如果过大,一般会选择独立基础,选择独立基础还更具经济性。如果需要将基础整体性增强即可选择合适的拉梁来拉结,这样的方式一方面可以提升独立基础的抗震力,另一方面还能使其更适应地基变形。在多层建筑中地基的承载力如果相对高一些,则其变形会较小,同时荷载及柱网分布会相对均匀一些,比较适合选择这种基础结构。现在建造的一些民用建筑中,对该基础结构的选择较多,既可满足承载力,又能减少建筑成本,一举多得。
2.2桩箱基础及设计
桩箱基础设计指的就是桩基础和箱型基础,由于其抗弯刚度相对较高且沉降量较小,所以其主要应用于软土地基中。桩箱基础,其设计的主要难点,就是进行布桩方式的选择,因为地基土层性质存在较大的差异,如果采用满堂布桩这种形式,就会导致各个桩体和桩顶反力较大的差异,再加上桩体受力部位的不均匀,如要确保基础承载力符合设计要求的话,就必须增加地板的厚度。
2.3墙下条形基础
常见的是混凝土刚性基础,其作用是承受抗压强度、抗拉、抗剪强度,但效果不理想。一般来说这种基础适合建设5层以下的建筑。其优点是价格低,方便,可因地制宜的改造整体的刚度。此外,较好的墙下条形基础还有钢筋混凝土柔性基础,其能够很好地解决上部结构荷载较大,地基承载力又较低,且地基又不很均匀的问题,在6层以上的建筑中这种基础使用较少。
2.4柱下条形基础及十字交叉基础
当地基承载力较低而柱荷载又较大时,或地基变形和柱荷载的分布在两个方向都不均匀时,一方面要求扩大基础底面积,以满足承载和地基变形的要求,同时又要求基础具有较大刚度,来调整不均匀沉降,这时可考虑设置十字交叉基础。其具有较大的空间刚度,是一种较好的基础形式,但一般只有当条形基础不能满足要求时,才采用十字交叉基础。
2.5桩基础
桩基础的优势有很多,首先其承载力高,那么与之相对应的就是其沉降量小。这两个特点也决定了其使用范围较广。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆桩基础也分为两类一是深基础,二是浅基础。在一些需要较大承载量的建筑中需要使用深基础,而相对普通的建筑会使用浅基础。桩基础的具体适用情况如下。
(1)建筑物需要较大负载时选择桩基础,但须注意的是如果地上软弱,则需观察地下土层是否坚实,只有其地下土层坚实才能选择该基础。
(2)地基方面存在问题的建筑,如一些建筑的地基沉降量大,经过一系列的处理之后还是不能达到建筑要求,那么这时就需要根据建筑的情况来选择桩基础。
(3)相对而言比较重要的建筑,这类建筑可能选用地基其承载力也能满足建筑需求,但这些相对重要的建筑不能有较大沉降,此时可考虑选择桩基础。
(4)一些建筑选择后会发现其土层较薄,且土质不佳,如果选择一些条形基础,则其土方量会相对较大,这时就可以采用一定形式进行灌桩,将桩基础用在其中。
3房屋建筑结构设计中基础设计重点内容
3.1轴向形变控制
由于低层建筑结构其轴力项影响较小,因此在设计时只需要考虑弯矩项即可,而不需要考虑剪切项。但高层建筑结构则不同,其不仅层数较多而且垂直高度大,轴力值相对也较大,随着高度积累,其轴向变形也较为显著,这必然会造成高层建筑结构分布与内力数值发生较大的变化。因此在进行高层建筑结构设计过程中,需要考虑轴向变形所带来的影响。当结构完成后,结构所受到的竖向荷载通常都是逐层施加,即在施工过程中轴向压缩变形即已分阶段完成。因此在考虑轴向变形的分层施加竖向荷载这一因素时,不能按一次加载,这样会造成计算结果的不合理性。另外,当楼层逐渐增加时,高层建筑结构的侧向变形也会在水平荷载的作用下快速增大。
3.2根据上部结构对嵌固部位的要求选取嵌固端
(1)当单层基底为箱形基础,上部结构为框架、剪力墙或框架剪力墙结构时,上部结构的预埋部分建议在箱形基础上。其原因是箱形基础有更紧密的垂直和水平的墙,刚度较大,层间的横向刚度通常大于上部结构的横向位移刚度。当结构在地震作用下进入非弹性阶段时,结构始终能承受上部结构的竖向荷载,并将其安全地分配到基础上。
(2)有框架、剪力墙或框架剪力墙结构的多层地下室采用箱形基础和有筏形基础的地下室。当地下室侧移刚度大于上部结构侧移刚度的1.5倍以上时,地下结构顶部可作为上部结构的嵌入部分。否则,上部结构应嵌入箱体基础或筏板基础的顶部。对于筏板基础和多层箱体基础而言,上部结构的位置取决于基底的横向刚度。
3.3根据地基承载力、变形和稳定性的验算确定基础埋深
建筑物地基沉降变形由地基受力分析不仅与基底总压力P有关,还与基底处的自重压力Pc有关。基坑开挖的深度决定了Pc值的大小,因此基础埋置深度是影响地基变形的重要因素之一。当总压力P小于或等于自重压力Pc时,地基变形具有回弹再压缩的性质;当总压力P大于自重压力Pc时,地基变形进入正常固结压密阶段。浅基础Pc值小,基底回弹量小。高层建筑基础的埋深较大,基础宽度也较大,基坑回弹所导致的回弹再压缩变形不容忽视。
结语
综上可知,房屋建筑结构设计具有一定复杂性,即使了解结构的基础设计,还需在建筑中结合多种因素,对基础进行选择,因此其基础设计需要被设计者重视,其选择和设计的合理性,直接影响建筑质量也影响到人们的居住安全,所以建筑结构的设计者需要将建筑质量和对建筑的需求同时作为建筑结构设计衡量的标准,这样才能使得二者同时得到保证。现在房屋建筑设计者的首要任务是将基础进行合理设计同时还需不断地学习、探索,将设计进行优化创新,使我国建筑能更上一个台阶,同时也为我国建筑方面的竞争力上奉献一份力量。
参考文献
[1]胡维彬.建筑工程结构设计中的基础设计分析[J].建材与装饰,2017(24):71-72.
[2]程文刚.有关房屋建筑结构设计中基础设计的研究[J].江西建材,2015(18):37+43.
论文作者:刘国栋,王一丁,张晨
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
标签:基础论文; 建筑论文; 结构论文; 地基论文; 刚度论文; 房屋建筑论文; 较大论文; 《基层建设》2018年第19期论文;