浅析房屋建筑结构设计中的基础设计

[摘要]房屋建筑过程中的基础设计在结构设计中有相当重要的地位，由于房屋建筑上部荷载很大，基础埋置较深，材料用量多，施工周期长，基础的经济技术指标对房屋建筑的经济技术指标有很大的影响。房屋建筑基础的选型涉及因素较多，由于基础选型不合适，房屋建筑出现工程事故、增加工程总造价的现量时有发生。本文浅析了房屋建筑结构设计中的基础设计。

[关键词]房屋建筑 结构设计 基础设计

引言

基础的重要性表现在基础工程在建筑工程总造价中占有较大的比重。基础工程所耗费的钢材、水泥用量多，施工难度大。就钢筋混凝土结构和一般地质条件而言，采用箱形基础和筏板基础的房屋建筑，其基础工程的费用约占建筑总造价的10%—20%，相应的施工工期约占建筑总工期的20%—25%，当采用桩基时，上述两项的比例分别为20%—30%和30%—40%。当地质条件复杂时，其造价和工期所占的比重还会增加。因此，基础的设计和施工对房屋建筑本身至关重要，只有选择合理的基础形式及计算方法才能够保证建筑结构安全，并且降低工程造价。

1.基础设计的要求及设计选型

1.1基础设计的要求

高层建筑由于层数多，上部结构荷载很大，使其基础具有埋置深度大、材料用量多、施工周期长、工程造价高等特点。为此，高层建筑设计时应满足以下几个方面的要求。

(1)基础的总沉降量和差异沉降量应满足规范规定的允许值;

(2)满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求;

(3)地下结构满足建筑防水的要求;

(4)应综合考虑经济效益，不仅考虑基础本身的用料和造价，还应考虑土方、降水、施工条件和工期等因素。

1.2基础设计选型

房屋建筑基础的选型应根据上部结构、工程质地、抗震设防要求、施工条件、周围建筑物和环境条件等因素综合考虑确定，应选用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。

天然地基上的筏形基础比较经济，宜优先采用，必要时也可以采用箱型基础;当地质条件好、荷载较小且能满足地基承载力和变形的要求时，也可以采用交叉梁基础或其他基础形式;当地基承载力和变形不能满足设计要求上时，可采用桩基或符合地基的形式。

基础是否发生倾斜是建筑是否安全的关键因素。高层建筑由于质心高、荷载大，对基础底面一般难免有偏心，故在沉降过程中建筑物总重量对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而此倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随之增长，直至地基变形稳定为止。因此，为减少基础产生倾斜，应尽量使结构竖向荷载中心与基础平面形心相结合，当偏心难以避免时，应对其偏心距加以限制。《高层规程》规定，在地基比较均匀的条件下，箱型基础及筏形基础的基础平面形心宜与上部结构竖向永久荷载重心重合。不能重合时，偏心距e宜符合

e≤0.1W/A

式中：e为基底平面形心与上部结构在永久荷载与楼面可变荷载准永久值组合下的重心的偏心距(m);W为与偏心方向一致的基础底面边缘抵抗矩(m3);A为基础底面的面积(m2)。对低压缩地基或端承桩基的基础，可适当放宽偏心距的限制。

2.房屋建筑结构基础设计应注意的问题

2.1承重柱截面高度设计

一些结构设计者误认为六度设防就是不设防，为图受力分析方便，他们故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大，把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析，但却给房屋结构埋下了隐患。因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对梁的约束弯矩，加之柱截面和配筋都较小，结构一旦受力后，柱顶抗弯强度必然不足，从而柱子及梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性铰。这样，在正常使用情况下，柱子已开始带铰工作。这不但影响了房屋的耐久性，而且也常常引起用户的恐惧心理。更为严重的是，这样的结构一旦遭遇地震作用时，将会倒塌，这违背了现行抗震规范中\"强柱弱梁\"的设计原则。

2.2砖混结构中房屋构造柱与承重柱混淆不清

在砖混结构中，构造柱不但能够提高墙体的抗剪能力，而且构造柱与圈梁联结在一起，形成对砌体的约束，这对于限制墙体裂缝的开展，维持竖向承载力，提高结构的抗震性能有着重要的作用。在当前结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，这种作法将引起以下几个问题：

1)构造柱作为承重柱使用后，使得构造柱提前受力，这不但会降低构造柱对砌体的拉结和约束作用，而且结构一旦遭遇地震作用时，在构造柱位置必然形成应力集中，首先破坏。这样，构造柱不但起不到其应有的作用，反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。

2)构造柱一般生根于地圈梁中，没有另设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏，将导致构造柱下沉，引起其周围的墙体出现裂缝。建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。若梁上荷载和跨度都比较小时，构造柱也可布置于梁下，但此时必须按不考虑构造柱作用来验算梁下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足后，方可在梁下布置构造柱。

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