土木工程建设中的建筑结构基础设计

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摘要:基础设计是土木工程建设中建筑结构设计中的关键环节，决定了整个建筑工程的安全性，尤其是高层建筑和超高层建筑，对基础设计提出了较高的要求。本文探讨了土木工程建设中建筑结构基础设计的基本要点，提出了一系列切实可行的强化设计措施，旨在为设计人员提供参考意见。

关键词:土木工程;建筑结构;基础设计

当前，建筑数量和种类越来越多，传统基础设计形式已经无法满足建筑行业的发展需求。只有确保基础设计的科学合理性，才能维护土木工程建筑结构的安全性，进而推动整个建筑行业的良好发展。

1基础形式设计说明

1．1单多层建筑的基础设计说明

一般来说，单多层建筑以框架结构和砌体结构为主。单多层框架结构基础形式主要形式为柱下独立基础或者柱下条形基础，这种基础由于受力简单明确、方便施工、同时经济效益显著。因此，是工程设计的首选。柱下条形基础一般用于柱网布置比较有规律的结构中。近年来，独立基础加防水板基础也在工程中得到了广泛应用。多层砌体结构基础主要以墙下钢筋混凝土条形基础为主，墙下条形基础受力简单，传力直接，墙下条形基础一般均可拆分为两个单向条形基础进行计算。

1．2高层建筑的基础设计说明

高层建筑的垂直高度较高，基础结构所需承受的来自上部结构的重力荷载相对较大。基础形式主要有筏形及箱型基础、桩基础。筏形基础具有整体性好、承载力高、结构布置灵活等优点，箱型基础施工难度大，造价较高，一般用于人防等特殊用途的地下室建筑中。

2土木工程建筑设计中结构基础设计的相关要点

2．1墙下条形基础的设计要点

土木工程建筑的基础设计形式是多种多样的。墙下条形基础是一类较为常见的基础设计形式。在选择材料时，多以砖石、混凝土以及毛石等刚度条件良好的基础材料为主。这些材料不仅具有良好的刚度条件，而且在抗压能力、抗拉能力与抗剪能力等方面也体现出诸多优势。设计人员必须从刚度角度出发，对墙下条形基础内部产生的抗拉能力与抗剪能力展开控制，将基础所承受的拉应力和剪应力控制在耐受限度内。通常来说，多层砌体结构以墙下条形基础为主，比如早些年的小区住宅、办公楼等。如果持力层为良好的天然地基，能承受一定的重力荷载，也可以适当提升建筑的楼层数。总的来说，墙下条形基础具有施工便捷迅速、造价成本低等优势。为增强整体基础的整体性，可采取基础上方增设地圈梁的方式。将钢筋混凝土柔性基础运用到土木工程建筑的条形基础中，当上部结构产生的重力荷载超过地基基础的抗压耐受限度，地基基础就会出现不规则沉降，增大基础断面。此外，基础埋深应根据建筑物的高度、体型、结构形式、地质情况和抗震设防烈度等因素综合考虑。如果地基基础分布不均匀，可以采取增设肋梁的方式，增强基础抗弯矩能力，以此有效抑制地基基础的不规则沉降。

2．2独立基础的设计要点

按照独立基础的刚度差异，可将其划分为刚性基础和柔性基础两大类。独立柱基础断面以矩形和方形为主。通常情况下，设计人员会根据柱荷载偏心距对断面形状加以选择。若柱荷载偏心距较大，以独立柱基础为宜，可以节约投资成本，扩大经济效益。采用拉梁拉结设计形式，可以显著提升地基基础的抗震性能，避免地基基础在发生地震时出现不规则形变。如果土木工程建筑的上部结构是框架结构，而地基基础又具备一定的承载负荷能力，则地基基础出现不规则形变的概率是较低的。对于独立柱基础来说，宜沿两个主轴方向设计基础拉梁。拉梁的主要目的是:(1)加强独立基础之间的整体性;(2)调整柱基之间的不均匀沉降;(3)减小首层柱的计算高度等等。

2．3柱下条形基础和十字交叉基础的设计要点

如果土木工程建筑所处区域的地基条件较差，或者产生的柱荷载较大，单纯采用独立基础形式根本无法满足整体建筑结构的承载负荷力要求。又由于施工现场预留的回旋空间有限，环境杂乱，无法扩大基础面积。所以在这种情况下，柱下条形基础是最佳选择。柱下条形基础具有良好的刚度条件，可以避免地基基础发生不规则沉降。但是如果柱基础的荷载偏心距过大，条形基础的刚度条件也无法满足要求，自然也无法控制地基基础的不规则沉降。为保证柱下条形基础充分发挥实际作用，一般条形基础的梁截面高度高取柱距的1/4～1/8，条形基础的端部宜向外伸出，长度宜为第一跨距的0．25倍。如果地基基础的承载负荷力不足，或者柱基础承受的荷载力过大，则需扩大地基基础底面积，提升基础的承载负荷能力与抗形变能力。此时，十字交叉基础形式是最合适的选择。尽管十字交叉基础形式具有良好的空间刚度条件，但并不适用于所有土木工程建筑。为此，设计人员就要结合实际情况，在条件允许的情况下选择十字交叉基础形式。

2．4钢筋混凝土筏片基础的设计要点

如果地基土质分布不均匀，地基基础承载负荷能力较差，且土木工程建筑上部结构产生的重力荷载较大，可以选择十字交叉基础形式。由于部分地基基础的底面积存在相互重叠的可能性，无法提供充足的底面积空间。对此，可采用钢筋混凝土筏片基础结构形式。通常来说，钢筋混凝土筏片基础结构形式往往更加适用于土木工程建筑的地下室结构设计中。钢筋混凝土筏片基础也分为多种类型，而且不同基础形式的适用条件不同。若地基基础所受到的荷载力较小，可以选择平板式筏片基础;若地基基础所受到的荷载力较大，可以选择梁板式筏片基础。此外，钢筋混凝土筏片基础具有良好的刚度条件，可以有效抑制墙体或柱体的不规则沉降，尤其是对于软土地基，具有良好的效果。

2．5桩基础的设计要点

桩基础具有承载负荷能力强，沉降量小等优势特点。大多数土木工程建筑都会选择浅基础形式。只有当地基基础抗荷载能力与抗形变能力无法满足要求时，才会选择桩基础形式。桩基础形式在土木工程建筑基础结构设计中的应用情况如下。第一，如果土木工程建筑上部结构产生的重力荷载过大，同时，下部结构作为桩端持力层时，可以选择桩基形式;第二，如果土木工程建筑地基浅层基础出现不规则沉降，而软土地基的夯实加固处理无法满足整体结构的沉降需求，需采用桩基础形式;第三，尽管地基基础具有较强的承载负荷能力，但由于土木工程建筑的自身重量较大，对地基基础的抗沉降能力提出了较高的标准要求，所以适宜选择桩基础形式。

3合理设计土木工程建筑基础结构的方法

3．1合理布置建筑总平面图

在建筑总平面图设计时，设计人员还需考虑建筑物周边的具体情况。在土木工程建筑地基基础设计中，必须严格参照建筑抗震设计标准规范进行设计。在科技时代背景下，设计人员要结合工程地质、工程分类、基础等级合理运用设计软件创建建筑结构模型，综合分析基础结构的承载负荷能力，保障整体建筑结构的安全性。

3．2选择合理的基础结构形式

在对建筑物展开基础结构展开时，应根据建筑物功能要求以及建筑物周边环境的特点，选择适宜的基础结构类型。满足安全的前提下避免浪费，同时，在设计中应避免“偷懒”设计。例如，有设计人员在梁板式筏基中，采用满堂布桩，看似是保守设计，但实际中地基梁与筏板的刚度差距较大，基础梁刚度很大，而板相对刚度较小，很难满足梁板同时作用，严重时就有可能造成梁下桩先破坏，进而致使板下桩也遭到破坏，严重危害结构的安全性。

3．3合理设计上部结构设计

基础结构的主要作用是承担上部结构产生的重力荷载。由此，上部结构的设计形态决定了基础结构的设计形态。为维持基础结构设计的稳固性，就需要对上部结构展开合理设计。

4结语

综上所述，在土木工程建筑结构基础设计中，设计人员应明确设计标准规范与设计要点，采用合理的基础结构形式，保证整体土木工程建筑的安全性，以满足人们的基本需求，推动建筑行业的良好发展。

参考文献:

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［2］杨期柱，宋娟，贺海斌，喜，王晋．浅谈土木工程建设中建筑结构基础设计要点［J］．居舍，2019，(33)．

［3］李海燕．浅析土木工程建设中建筑结构基础设计要点［J］．当代化工研究，2019，(10)．

［4］穆占春．土木工程建设中建筑结构基础设计要点分析［J］．居舍，2020，(18)．

［5］单维欣．土木工程建设中建筑结构基础设计探析［J］．江西建材，2018，(02)．

作者：聂旭东 单位：山西路晟交通建筑设计有限公司