淺析房屋建筑結構設計中的基礎設計

朱伯達

摘要：隨著各類房屋建筑功能的不斷豐富，新穎的造型，致使工程設計越來越復雜。但目前的設計周期普遍偏短，也使房屋基礎設計文件中普遍存在某些質量問題，應該引起我們的重視?；A設計的重要性表現在基礎設計是房屋建筑結構設計中的基本。而當地質條件復雜時，其造價和工期所占的比重還會增加。因此基礎設計對房屋建筑本身至關重要，只有選擇合理的基礎形式及計算方法才能夠保證建筑結構安全并且降低工程造價。本文闡明了房屋基礎和上部結構設計的基本要求，分析了房屋建筑結構基礎設計應注意的問題，探討了對房屋建筑結構基礎設計的建議。

關鍵詞：房屋建筑；結構設計；基礎設計；建議

中圖分類號：TS958文獻標識碼： A

引言：在房屋建筑結構設計中的基礎設計，必須綜合考慮各方面的問題與影響因素，采取先進的工藝與技術措施，從而使設計方案更具科學性、合理性與可行性，保證建筑工程項目整體建設的經濟效益。

一、房屋基礎和上部結構設計的基本要求。

房屋基礎結構和上部結構是房屋結構設計的主要內容。結構設計方法采用概率極限狀態的設計理論。房屋上部結構是在滿足結構自身重力恒載以及人、家具、設備等荷載的豎向力作用和風荷載、地震荷載的動力作用下，結構應有的強度、剛度、穩定性問題。根據建筑布置形式要求，結合實地的工程地質勘察報告圖，來選擇確定其基礎的結構形式。 房屋建筑結構的設計是—項全面、系統性的工作，我們在結構設計的過程中，要遵循以下基本的原則：

整體上抓大放下、設置多道防線、剛柔相濟協調、打通重要關節，嚴格執行現行的相關規范，對在結構設計過程中發現的問題加以及時的反饋和研究，以使設計的房屋結構滿足建筑物安全和實際使用的要求。

二、房屋建筑結構基礎設計應注意的問題：

1、承重柱截面高度設計過小。

這種情況多發生于六度抗震設防區。一些結構設計者誤認為六度設防就是不設防，為圖受力分析方便。他們故意把柱子的截面高度設計得過小，使粱柱的線剛度比加大，把粱簡化為鉸支粱，柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結構受力分析，但卻給房屋結構埋下了隱患。因為這樣忽略了柱對梁的約束彎矩，加之柱截面和配筋都較小，結構一旦受力后，柱頂抗彎強度必然不足，從而柱子及梁底附近將會出現一條或多條水平裂縫，形成塑性鉸。這樣，在正常使用情況下，柱子已開始帶鉸工作。這不但影響了房屋的耐久性，而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴重的是，這樣的結構一旦遭遇地震作用時，將會倒塌，這違背了現行抗震規范中“強柱弱梁”的設計原則。

2、磚混結構中房屋構造柱與承重柱混淆不清。

在磚混結構中，構造柱不但能夠提高墻體的抗剪能力，而且構造柱與墻梁聯結在一起，形成對砌體的約束。這對于限制墻體裂縫的開展，維持豎向承載力，提高結構的抗震性能有著重要的作用。在當前結構設計中。構造柱經常被作為承重柱使用，這種作法將引起以下幾個問題：

（1）構造柱作為承重柱使用后，使得構造柱提前受力，這不但會降低構造柱對砌體的拉結和約束作用，而且結構一旦遭遇地震作用時，在構造柱位置必然形成應力集中，首先破壞。

這樣，構造柱不但起不到其應有的作用，反而成為房屋結構中的一個薄弱的部位。

（2）構造柱一般建于地圈粱中，沒有另設基礎，構造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎的抗沖切、抗彎及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓破壞，將導致構造柱下沉，引起其周圍的墻體出現裂縫。建議承重大粱下的柱子應按承重柱設計。若粱上荷載和跨度都比較小時，構造柱也可布置于粱下，但此時必須按不考慮構造柱作用來驗算粱下墻體的局部承壓和抗彎強度。經驗算滿足后。方可在梁上布置構造柱。

（3）懸挑粱的粱高選用過小。

設計者往往只注意了對梁的強度和傾覆進行驗算，而忽略了對粱撓度的驗算。梁高選用過小，引起粱截面的受壓區應力過高。在正常使用狀態下，粱截面受壓區產生非線性徐變。

粱撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起粱上板出現裂縫。裂縫寬度隨著挑粱變形的加大而加寬，影響了房屋的正常使用。受支座附近剪彎作用的影響，豎向裂縫向下延伸發展為斜裂縫，此時梁已接近破壞。當為托墻挑梁時，梁過大的撓度會引起粱上墻體在粱支座附近出現裂縫。裂縫在梁支座處沿豎直方向向上發展，當到一定高度時沿斜向延伸，縫愈靠上愈寬。挑粱的截面過小對結構的抗震也很不利。

懸挑結構對豎向地震的作用最為敏感。梁高小時，截面的相對受壓區高度較大，粱的延性減小，在豎向地震作用下易發生脆性破壞，失去承載力。

3．平板式筏形基礎底板不宜懸挑過大。

在多層砌體結構基礎設計中，根據建筑圖計算的上部傳力，結合實地的工程地質勘察報告，有時將基礎設計成平板式筏形基礎，在遇到地基強度還不足時，往往把平板式筏形基礎的底板沿外墻軸線向外增加懸挑長度。這種單純為滿足地基強度的作法是欠妥的，特別在房屋的外縱橫墻相交的轉角處，縱橫兩個方向均有較寬的懸臂板挑出，該板的剛度遠較其它部位小，使懸臂板變形過大，再加上建筑物地基的不均勻沉降等因素，很容易造成轉角處鄰近縱墻的墻體強度受到削弱，至使其底層的窗臺下產生開裂現象，直接影響建筑物的質量和使用。對于平板式筏形基礎，適合的懸挑，最好設置在建筑物的寬度方向，或采用帶粱的筏形基礎。

三、對房屋建筑結構基礎設計的建議。

目前可行的方法考慮地基、基礎、上部結構的相互作用。然而這種考慮上部結構與地基基礎共同作用的分析方法也不是完美無缺的。它同樣需要采用種種假定，也不能避免各種地基模型的固有誤差，并且上部結構的剛度形成存在滯后，因為上部結構的剛度在建造過程中是逐層形成的，在考慮上部結構邊界剛度對基礎的影響時，這一滯后過程能否被真實模擬也會對分析結果的準確性產生影響。

對于一般的基礎設計而言，采用的仍然是基于經典結構力學和彈性力學的常規設計方法。這種方法簡便快捷，對于單層排架結構一類的上部柔性結構以及地基較好的獨立基礎，能夠得到較滿意的結果。對于高層剪力墻結構下箱形基礎置于一般土質天然地基這種情況，簡化計算結果也能滿足要求。但是，對于鋼筋混凝土框架這類對地基沉降較敏感的結構，計算結果與實際不同。對于軟弱地基上的條形基礎，按這種方法計算與實際差別也較大。對于高層建筑框架結構，隨著層數的增加，作用在基礎上的柱荷載也將增大。在豎向荷載作用下，基礎產生變形沉降，由于上部結構具有一定剛度，邊柱沉降小，與基礎緊密接觸而加載，內柱沉降大，受到拉伸而卸載。各樓層柱尤其是底層柱內力重分配的結果勢必將引起上部結構和基礎內力的變化，這一現象只有在共同作用分析中才能被適當考慮。

在高層框架結構基礎設計時，若地基土為高縮性，則基礎宜當采用樁基時，可考慮采用變剛度布樁的方式，如改變基礎中部樁徑或樁徑加密中部布樁以調整地基或樁基的豎向支承剛度，使差異沉降減到最小，從而減小基礎或承臺的內力。

綜上所述，基礎的設計，對房屋建筑本身至關重要，只有選擇合理的基礎形式及計算方法才能夠保證建筑結構安全，并且降低工程造價。

參考文獻：

[1]劉建鑫.高層建筑結構地下室和基礎設計應注意的問題[J].山西建筑.2011（04）

[2]李劍波.建筑結構設計中的異形柱節點受力特點分析[J].價值工程.2011（01）

[3]羅守國.對有效提高建筑結構設計水平的綜合分析[J].黑龍江科技信息.2011（01）