建筑地基概念設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與具體方法探討

吳朝陽

摘 要：建筑地基是通過基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)荷載進(jìn)行二次傳力，將建筑物荷載傳遞給地基，并結(jié)合變剛度調(diào)平等手段來對承載力與地基剛度進(jìn)行改變，從而確保建筑地基反力與結(jié)構(gòu)各部分的沉降趨于平衡。而在建筑工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用各項(xiàng)地基基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理措施時(shí)，由于受到工藝水平的限制，導(dǎo)致在建筑工程地基基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中面臨的問題較多，使工程的安全性與設(shè)計(jì)質(zhì)量直接受到影響。因此，當(dāng)前工程設(shè)計(jì)人員必須高度重視和深入研究在建筑工程設(shè)計(jì)中，如何有效控制各項(xiàng)地基基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施的應(yīng)用問題?；诖?，本文主要對建筑地基基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)及具體設(shè)計(jì)方式進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：建筑地基；概念設(shè)計(jì)；具體設(shè)計(jì)方式

引言

在城市化進(jìn)程持續(xù)加快的背景下，越來越多的人口涌入城市，導(dǎo)致城市用地的緊張。因此在城市建設(shè)發(fā)展的過程中，高層建筑成為主流，雖然其有效節(jié)約了城市用地，使人們的活動(dòng)空間得到了擴(kuò)展，但為保證建筑穩(wěn)定性得到提升，使用壽命得到延長，保證建筑工程地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，就要充分重視建筑地基基礎(chǔ)的概念設(shè)計(jì)，為建筑物后續(xù)的施工奠定良好的基礎(chǔ)。

1 建筑地基概念設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與地位

1.1 建筑地基基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的建筑項(xiàng)目數(shù)量也在不斷增加，地基基礎(chǔ)作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的組成部分，對于提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量具有重要的作用。在這樣的背景下，建筑工程也更加重視對于建筑地基基礎(chǔ)的概念設(shè)計(jì)。首先要明確的是，對地基基礎(chǔ)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，就要在對建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，對力學(xué)、土力學(xué)、巖土性質(zhì)等基本性的概念進(jìn)行充分的應(yīng)用，同時(shí)還要了解地質(zhì)演化所具有的科學(xué)性規(guī)律以及地下水的滲流概念等。在通過對這些內(nèi)容的綜合性應(yīng)用之后，對建筑地基基礎(chǔ)工程的方案進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，這就被稱為建筑地基基礎(chǔ)的概念設(shè)計(jì)。與建筑結(jié)構(gòu)所進(jìn)行的概念設(shè)計(jì)還是存在一定差異，對建筑地基基礎(chǔ)所進(jìn)行的概念設(shè)計(jì)其根本目的是為了提升建筑的承載能力，延長建筑的使用壽命。所以在對建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的過程中，必須要對各方面的概念進(jìn)行綜合性的應(yīng)用。

1.2 建筑地基概念設(shè)計(jì)的重要地位

在對建筑進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中，首要考慮也是最為重要的則是對于地基基礎(chǔ)的有效設(shè)計(jì)，這也是因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)就是對于建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。并且由于建筑基礎(chǔ)是在埋置地下的，因此其周圍復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境會(huì)對其造成直接的影響，同時(shí)若建筑所在地存在比較活躍的地下水資源，同樣也會(huì)影響建筑基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)施工及后期的使用情況。這也導(dǎo)致建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)難度較大且計(jì)算繁瑣。但是需要明確的是，有數(shù)據(jù)結(jié)果表明，在建筑整體的土建造價(jià)中，一般地基基礎(chǔ)的造價(jià)約占整體土建造價(jià)的 20%左右，這也間接的表明了建筑基礎(chǔ)在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要地位。而對于一些建筑物而言，其基礎(chǔ)埋置非常深并且地質(zhì)條件復(fù)雜，這就需要對其地基進(jìn)行特殊的處理，從而保證其持力層承載力的提升。這種情況下，地基基礎(chǔ)工程所占的造價(jià)比例會(huì)更高。所以說，對于建筑的整體設(shè)計(jì)及施工而言，地基基礎(chǔ)造價(jià)占據(jù)了建筑整體造價(jià)極大的比重。這就要求設(shè)計(jì)人員在對建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，對其地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)的研究，并對多種基礎(chǔ)方案進(jìn)行比較，在充分考慮經(jīng)濟(jì)性和合理性的前提下，選擇最為合適的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，在保證其造價(jià)成本降低的同時(shí)，提高建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的具體方法

2.1 詳細(xì)勘探地基信息設(shè)計(jì)具體方案

在對建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師要充分明確，在建筑地基周邊的巖石以及土質(zhì)本體都是經(jīng)過長期的自然沉淀與演變過程所形成的，因此其每個(gè)區(qū)域的土質(zhì)特征都是不同的，并存在極大的差別。因此，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前，就要對建筑基礎(chǔ)周邊的土質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)及勘測，然后根據(jù)相應(yīng)的勘測報(bào)告，選擇合適的基礎(chǔ)持力層，進(jìn)行建筑基礎(chǔ)的具體設(shè)計(jì)，保證其具有鮮明的針對性與良好的合理性。不宜選擇兩種性質(zhì)截然不同土質(zhì)作為同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)持力層，性質(zhì)不同土質(zhì)可能會(huì)造成建筑物的不均勻沉降，使建筑物出現(xiàn)墻體開裂，整體傾斜，甚至倒塌。若地基的承載力不能夠滿足基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求，還要通過其他方法對地基進(jìn)行加固，確保地基具有足夠的承載力。

2.2 充分重視沉降縫及其他相關(guān)問題

首先，要注意沉降縫的相關(guān)問題。由于地基出現(xiàn)不均勻的沉降會(huì)導(dǎo)致上部建筑出現(xiàn)墻體及框架梁、柱開裂等情況，所以就需要考慮沉降縫的設(shè)計(jì)，也就是沉降縫。這是由于建筑物的層數(shù)差別較大，或基礎(chǔ)形式不同等原因，造成建筑物出現(xiàn)沉降差，若不能進(jìn)行有效的處理，則建筑物就會(huì)存在不均勻沉降的現(xiàn)象，造成建筑物開裂或錯(cuò)動(dòng)。而想要使此問題得到有效的解決，就必須要對建筑物設(shè)置沉降縫。但當(dāng)前實(shí)際的應(yīng)用過程中，很多建筑物并不適合設(shè)置沉降縫。其主要原因是沉降縫的應(yīng)用不能保證建筑的安全性及整體性，同時(shí)其會(huì)影響建筑后期的使用與維護(hù)。因此，設(shè)計(jì)師更多的選擇設(shè)置沉降后澆帶，一種為了減少基礎(chǔ)之間的差異沉降對基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的影響而設(shè)置的施工后期進(jìn)行混凝土澆筑的施工預(yù)留帶。高層建筑和裙房的結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成整體，但在施工時(shí)用沉降后澆帶把兩部分暫時(shí)斷開，在主體結(jié)構(gòu)施工完畢，且建筑物已完成 50%以上沉降量以后，再用高一等級的混凝土澆筑連接部位，將高低層連成整體。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)階段不同的受力狀態(tài)，分別進(jìn)行荷載校核。連成整體后的計(jì)算應(yīng)當(dāng)考慮后期沉降差引起的附加內(nèi)力。

其次，則要重視地基土與結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題。要將高層建筑及其基礎(chǔ)與地基看作整體，在滿足其接觸部位所具有的變形協(xié)調(diào)條件的基礎(chǔ)上，促使建筑物地基基礎(chǔ)質(zhì)量的提升。

再者，要關(guān)注地下室的底板受力問題。通常在對高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況下，要考慮地下室的相關(guān)設(shè)計(jì)。所以在對有地下室的建筑地基基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，則要充分考慮其底板的相關(guān)受力問題。具體可根據(jù)地下室的使用用途，考慮機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車庫活荷載，消防水池水自重，消防泵房設(shè)備自重，人防地庫的人防荷載及發(fā)電機(jī)房、儲(chǔ)油庫的荷載。

2.3 較常使用的加固方式

首先是換填土的加固方法。只有當(dāng)其土質(zhì)不能滿足建筑對于承載力的實(shí)際要求時(shí)，才需要進(jìn)行換填土加固。而在對換填土加固方式進(jìn)行應(yīng)用的過程中，通常要使用置換的方式進(jìn)行相關(guān)操作，使用換填土將原本基礎(chǔ)范圍內(nèi)的土進(jìn)行替換。其次是排水?dāng)D密的加固方法。當(dāng)軟土地基的含水量較高時(shí)，就需要使用排水?dāng)D密加固法。通過排水吸水的方法，提升土體的密度與強(qiáng)度，使土體固結(jié)，從而促使其地基承載力的提升。此外，還可以在需要人工填土的路堤及擋墻的設(shè)計(jì)中應(yīng)用加筋加固法，這就需要對合成性的材料進(jìn)行應(yīng)用，也可以使用碎石樁等對邊坡進(jìn)行加固，提升軟土地基的承載力，使建筑的地基具有良好的穩(wěn)定性與安全性。

3 結(jié)語

綜上所述，建筑地基基礎(chǔ)概念設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，這就要求結(jié)構(gòu)工程師在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，能夠明確建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，并在設(shè)計(jì)的過程中通過經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與有效的創(chuàng)新，保證其設(shè)計(jì)效果的有效提升，滿足社會(huì)對于建筑的實(shí)際需求。這不僅是因?yàn)榈鼗A(chǔ)的質(zhì)量會(huì)直接影響建筑工程的整體質(zhì)量，還由于其對于項(xiàng)目的投資效益有著重要影響，所以必須要對其充分重視。

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