摘要：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工對建筑本身至關(guān)重要.只有選擇合理的基礎(chǔ)形式及設(shè)計(jì)方法才能夠保證建筑結(jié)構(gòu)安全并且降低工程造價。文章通過對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、建筑結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概述

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是在考慮構(gòu)造措施的前提下，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告、上部結(jié)構(gòu)類型及上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)和當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)水平和材料供應(yīng)情況確定基礎(chǔ)的形式以及材料的強(qiáng)度等級，進(jìn)行基礎(chǔ)底面積的確定及地基承載力驗(yàn)算，完成基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算和配筋計(jì)算。

建筑的基礎(chǔ)一般采用深樁基礎(chǔ)，受力可以是樁獨(dú)自受力或者樁土共同受力。樁基礎(chǔ)是一種比較古老的基礎(chǔ)形式，其力學(xué)原理正確，通過樁可以充分發(fā)揮深部土層的承載能力，同時又具有施工相對簡單的特點(diǎn)。也因此樁基不僅能延續(xù)至今，而且結(jié)合現(xiàn)代的施工和材料技術(shù)還獲得了更進(jìn)一步的發(fā)展，成為目前基礎(chǔ)工程中普遍采用的一種重要的基礎(chǔ)形式。

為了滿足各種結(jié)構(gòu)物的要求，適應(yīng)各種不同地質(zhì)條件和施工方法，在工程實(shí)踐中往往采用各種不同的樁和樁基礎(chǔ)。一般比較常用的分類方法是根據(jù)受力條件的不同，將樁分為端承樁和摩擦樁。端承樁一般會穿過較軟弱土層，樁底支承在巖層或硬土層等非壓縮性土層上，沉降量很小，樁側(cè)摩阻力可以忽略不計(jì)，全部荷載由樁底巖石層抵抗力承受。摩擦樁穿過并支承在各種壓縮性土層中，一般樁基沉降量比較大，主要依靠樁側(cè)摩阻力承擔(dān)豎向荷載，樁底土層也會支承部分豎向荷載。

樁基礎(chǔ)的受力方式有兩種，可以是獨(dú)自受力，也可以是樁土共同受力。不過不管樁基礎(chǔ)是獨(dú)自受力還是樁土共同受力，其作用最主要也是將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給地基。樁基礎(chǔ)另外一個作用是可以比較好的控制建筑物的沉降量。天然地基往往不可能非常均勻，在建筑物的不同部位某層土層的厚度一般不可能完全相同，甚至還會出現(xiàn)在局部部位土層缺失的情況，這些都會造成建筑物的不均勻沉降。相比天然地基，樁基礎(chǔ)把荷載傳遞給不可壓縮或低壓縮性的硬土層或巖石層，建筑物的沉降量就會容易控制。

2、建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型的選擇

建筑基礎(chǔ)的選型應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、抗震設(shè)防要求、施工條件、周圍建筑物和環(huán)境條件等因素綜合考慮確定，應(yīng)選用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。

天然地基上的筏形基礎(chǔ)比較經(jīng)濟(jì)，宜優(yōu)先采用，必要時也可以采用箱型基礎(chǔ)；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件好、荷載較小且能滿足地基承載力和變形的要求時，也可以采用交叉梁基礎(chǔ)或其他基礎(chǔ)形式；當(dāng)?shù)鼗休d力和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求時，可采用樁基或符合地基的形式。

基礎(chǔ)是否發(fā)生傾斜是高層建筑是否安全的關(guān)鍵因素。高層建筑由于質(zhì)心高、荷載大，對基礎(chǔ)底面一般難免有偏心，故在沉降過程中建筑物總重量對基礎(chǔ)底面形心將產(chǎn)生新的傾覆力矩增量，而此傾覆力矩增量又產(chǎn)生新的傾斜增量，傾斜可能隨之增長，直至地基變形穩(wěn)定為止。因此，為減少基礎(chǔ)產(chǎn)生傾斜，應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)豎向荷載中心與基礎(chǔ)平面形心相結(jié)合，當(dāng)偏心難以避免時，應(yīng)對其偏心距加以限制。《高層規(guī)程》規(guī)定，在地基比較均勻的條件下，箱型基礎(chǔ)及筏形基礎(chǔ)的基礎(chǔ)平面形心宜與上部結(jié)構(gòu)豎向永久荷載重心重合。不能重合時，偏心距e宜符合e≤0.1W/A式中：e為基底平面形心與上部結(jié)構(gòu)在永久荷載與樓面可變荷載準(zhǔn)永久值組合下的重心的偏心距（m）；W為與偏心方向一致的基礎(chǔ)底面邊緣抵抗矩（m3）；A為基礎(chǔ)底面的面積（m2）。

對低壓縮地基或端承樁基的基礎(chǔ)，可適當(dāng)放寬偏心距的限制。

3、建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

3.1房屋基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本要求

房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法采用概率極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)理論。房屋上部結(jié)構(gòu)是在結(jié)構(gòu)自身重力恒載、人、家具、設(shè)備等荷載的豎向靜力作用和風(fēng)壓力、地震力的水平荷載的動力作用下，滿足結(jié)構(gòu)應(yīng)有的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性問題。房屋靜載作用一般由上向下傳遞，地震作用則是通過基礎(chǔ)傳給上部結(jié)構(gòu)。為適應(yīng)上部的機(jī)構(gòu)和下部的地基條件，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建筑物地下的部分對建筑整體具有十分重要的影響。房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全面、系統(tǒng)性的工作，我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中要保證遵循四項(xiàng)基本的原則：整體上抓大放小、設(shè)置多道防線、剛?cè)嵯酀?jì)協(xié)調(diào)、打通重要關(guān)節(jié)。按照這樣的原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時的反饋和研究，不斷提高設(shè)計(jì)人員自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在滿足建筑物安全的同時，符合實(shí)際使用的要求。

由于建筑層數(shù)多，上部結(jié)構(gòu)荷載很大，使其基礎(chǔ)具有埋置深度大、材料用量多、施工周期長、工程造價高等特點(diǎn)。為此，建筑設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足要求概括起來有如下幾個方面：

（1）地下結(jié)構(gòu)滿足建筑防水的要求；

（2）滿足天然地基或復(fù)合地基承載力及樁基承載力的要求；

（3）基礎(chǔ)的總沉降量和差異沉降量應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的允許值；

（4）應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，不僅考慮基礎(chǔ)本身的用料和造價，還應(yīng)考慮土方、降水、施工條件和工期等因素。

3.2地基條件對基礎(chǔ)受力狀況的影響

基礎(chǔ)受力狀況還取決于地基土的壓縮性及其分布的均勻性。當(dāng)?shù)鼗敛豢蓧嚎s時，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不僅不產(chǎn)生整體彎曲，局部彎曲亦很??；上部結(jié)構(gòu)也不會因不均勻沉降產(chǎn)生次應(yīng)力。實(shí)踐中最常遇到的情況卻是地基土有一定的可壓縮性，且分布不均，這樣，基礎(chǔ)彎矩分布就截然不同?；A(chǔ)與地基界面處往往顯示出摩擦特征。由于土的強(qiáng)度有限，形成的摩擦力也有限，不會超過土的抗剪強(qiáng)度。孔隙水壓力的變化，可能改變壓縮過程中摩擦力的大小與分布。此外，外荷載的分布和性質(zhì)、基礎(chǔ)的相對柔度以及土的蠕變等涉及時間變化的效應(yīng)等都會影響到界面條件。因此，應(yīng)從完全光滑一直到完全粘著這兩種極端情況之間來慎重估計(jì)界面摩擦的影響。

3.3上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)和地基共同作用的概念及分析方法

上部結(jié)構(gòu)與地基和基礎(chǔ)三者是彼此不可分離的整體，每一部分的工作性狀都是三者共同作用的結(jié)果。共同作用分析，就是把上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基看成是一個彼此協(xié)調(diào)工作的整體，在連接點(diǎn)和接觸點(diǎn)上滿足變形協(xié)調(diào)的條件下求解整個系統(tǒng)的變形與內(nèi)力。在共同作用分析中，上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)通常是由梁、板組成，因此可以采用有限單元法、有限條法、有限差分法或解析方法建立上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度矩陣，并利用變形協(xié)調(diào)條件與地基的剛度矩陣耦合起來。地基首先需確定采用何種地基模型：線彈性地基模型，非線彈性地基模型還是彈塑地基模型。然后建立地基的剛度矩陣。在共同作用分析中，可以根據(jù)實(shí)測結(jié)果把基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度進(jìn)行共同作用分析，并考慮施工過程的影響，把結(jié)構(gòu)荷載和剛度形成情況分別考慮來進(jìn)行共同作用分析。

4、建筑在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要因素

建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，它對保證建筑物的正常使用和安全至關(guān)重要。因此，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時必須做到以下五個方面的要求。

4.1基底附加壓力不超過地基承載力或樁基承載力；

4.2基礎(chǔ)總沉降量和差異沉降量控制在允許限值以內(nèi)；

4.3適當(dāng)考慮樁基的運(yùn)用；

4.4預(yù)先估計(jì)到基礎(chǔ)在施工過程中對毗鄰房屋可能造成的影響；

4.5應(yīng)當(dāng)考慮綜合經(jīng)濟(jì)效果，不僅考慮基礎(chǔ)本身的用料和造價，還應(yīng)考慮使用、施工條件和施工工期等因素對經(jīng)濟(jì)效果的影響。

5、結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國建筑業(yè)也得到了快速發(fā)展，取得了巨大的成就，但同時也存在一些問題。實(shí)際設(shè)計(jì)工作中常常發(fā)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的種種概念和方法上的差錯，這些差錯的產(chǎn)生，有的是由于設(shè)計(jì)人員沒有對一般建筑尤其是多層建筑設(shè)計(jì)引起高度重視，盲目參照或套用其他的設(shè)計(jì)的結(jié)果；有的則是由于設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法缺乏理解；還有的是由于設(shè)計(jì)者的力學(xué)概念模糊，不能建立正確的計(jì)算模式，對結(jié)構(gòu)電算結(jié)果也缺乏判斷正確與否的經(jīng)驗(yàn)。