文／徐立剛、李賢琳 浙江新中環(huán)建筑設計有限公司 浙江杭州 310000

引言：

民用建筑是當前建筑工程施工中常見的建筑類型，在民用建筑結構設計中保證建筑設計的穩(wěn)定可靠需要注意基礎設計的科學性?；A設計是提升民用建筑結構穩(wěn)定性的關鍵條件，其在實際應用中會受到一定因素的影響，因此設計者往往需要結合民用建筑的上部結構、地質條件、周邊環(huán)境等進行科學分析，更加合理的完成基礎設計活動。而在民用建筑結構設計當中，基礎設計方法種類較多，在實際應用中不同類別的設計方法所適用的條件和范圍也各不相同，為此應該格外關注常見的基礎設計內容以及設計中應該關注的要點，做好相關設計方法的分析，更好的提升基礎設計的質量水平[1]。

1、民用建筑基礎設計影響因素

1.1 上部結構

民用建筑的上部結構是影響其基礎設計的重要因素之一。民用建筑通常由地基基礎與上部結構兩部分組成，地基的基礎設計是用以承擔載重作用，維持上部結構的穩(wěn)定性與可靠性，而上部結構會對地基基礎施加壓力和重力，因此在進行民用建筑基礎設計時，要考慮基礎設計的穩(wěn)定與可靠，往往需要對上部結構情況進行分析。上部結構的穩(wěn)定性與安全性需要地基基礎有良好的承載，而上部結構的總體面積、施工高度以及構件復雜程度等，都會對地基造成相應的力學影響，在基礎設計中上部結構所表現(xiàn)得具體特征都會對地基基礎造成一定的影響，故而設計人員想要更好的完成基礎設計，還需要對上部結構的特點進行分析[2]。上部結構的影響中結構剛度特征是對基礎設計影響比較大，也是在地基設計中必須考慮的建筑上部結構因素，相關設計人員應該重視基礎設計時的建筑上部結構剛度特征分析，從而更好的完成地基基礎的設計。

1.2 地質條件

地質條件也是民用建筑基礎設計中的重要影響因素。建筑結構的基礎設計中多數(shù)設計內容和施工條件都是在土層上進行的，因此了解施工現(xiàn)場的地質條件是基礎設計中必須要考慮的因素。地質條件對于整個民用建筑工程來說都具有重要的影響，而基礎設計作為民用建筑中發(fā)揮著主要承載和穩(wěn)定作用的結構，在進行設計時更需要考慮到地質條件可能對其造成的影響。地質條件中的很多要素會增加建筑工程地基基礎的不穩(wěn)定性，比如淤泥、軟土等地質條件，其本身的壓縮性較高、抗剪強度較低、透水性低，這都為建筑工程基礎設計與后續(xù)施工增加了難度，此外地質條件中的地形地勢特點也會對基礎施工造成影響，比如地形崎嶇、地勢較高的施工現(xiàn)場，在進行基礎設計時往往需要考慮在不平整的地形地貌上進行基礎結構的設計[3]。地質條件會對地基工程產生一系列影響，而進行基礎設計時也要求相關工作人員能夠更好地分析地質條件中地形地勢、土層結構、地下水分布、土壤性質等各項地質條件的特點，為基礎設計提供更加可靠的幫助。

1.3 施工環(huán)境

施工環(huán)境對民用建筑基礎設計來說具有比較重要的影響。民用建筑的施工環(huán)境主要是指施工現(xiàn)場以及周邊的自然環(huán)境和人文環(huán)境，建筑基礎設計施工時往往需要動用相應的機械設備進行大規(guī)模施工，在這一過程中可能對自然生態(tài)環(huán)境、地質水文環(huán)境等造成破壞，而施工地點周圍的居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、交通路徑等也可能受到地基施工的影響，受到噪聲、浮塵、振動等影響。施工環(huán)境會對建筑的基礎設計提出相應的要求，比如要求建筑基礎施工設計更加科學合理，減少地基處理時可能對周邊環(huán)境的影響，再比如根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的實際要求來進行建筑的基礎設計，讓基礎設計能夠更好地與環(huán)境條件相適應等。施工環(huán)境是基礎設計中應該重點關注的影響因素，其對民用建筑基礎設計的施工進度、施工造價、施工質量等都有一定影響，應該加強分析[4]。

2、民用建筑結構設計常見基礎設計

2.1 獨立基礎設計

獨立基礎是民用建筑結構設計中常見的基礎設計類型。獨立基礎是受力比較明確，施工相對簡單的一種基礎設計方式，選擇獨立基礎設計的建筑結構通常為框架、單層排架的上層結構，而獨立基礎的常見類型包括階梯基礎、坡形基礎、杯口基礎等。獨立基礎主要適用于單柱型或高聳自成一體的建筑結構，在為此類建筑結構提供基礎設計時，可以根據(jù)材料性能的特點和受力狀態(tài)情況進行獨立基礎構造，獨立基礎的平面形式多為圓形、多邊形，如方形或矩形等，能夠為各個方向提供大致相同的抗傾覆穩(wěn)定條件，從而保證建筑結構的穩(wěn)定性[5]。應用獨立基礎的建筑結構通常重心比較高，基礎在建設中必須保證足夠的穩(wěn)定，有效的控制其傾斜程度，若在軟土地基上進行獨立基礎設計，需要注意其傾斜至超過限值后需要采用樁基礎進行穩(wěn)固，保證工程的建設穩(wěn)定性。獨立基礎是最常用、施工簡便、成本較低的一種基礎類型，施工材料通常根據(jù)柱的材料與荷載大小決定，磚石、混凝土、鋼筋混凝土等都是比較常用的材料類型，在施工時無需埋置過深，使用的施工設備也不復雜，工期較短、造價較低。對于排架、框架結構的民用建筑來說，獨立基礎設計是比較優(yōu)質的基礎設計類型，比如比較常用的墻下單基礎設計，其基礎的經濟跨度為3-5m，能夠為地基提供良好的承載力條件，同時節(jié)約基礎施工材料，減少開挖土方量[6]。由上可知，獨立基礎設計作為一種民用建筑結構設計常用的基礎設計，能夠為建筑結構提供穩(wěn)固的保障，施工較為便捷、成本相對低廉，應用價值較高。

2.2 條形基礎設計

條形基礎設計是民用建筑結構設計中比較常見的一類基礎設計，通常適用于柱距較小的框架結構、排架結構建筑當中，在實際應用中出現(xiàn)頻率較獨立基礎設計較少，但具有良好的荷載能力，可以為民用建筑提供所需的基礎條件。條形基礎設計是一種基礎長度大于寬度的地基基礎類型，根據(jù)條形基礎的上部結構不同可分為墻下條形基礎和柱下條形基礎兩種類別，在實際應用中，條形基礎的長度通常多于寬度10 倍以上。在進行條形基礎設計和布置時，需要注意同一條軸線上與兩條軸線相交，也可以與獨立基礎相連構造，但需要注意條形基礎的截面尺寸和配筋特點，其橫向配筋為主要受力鋼筋，而縱向配筋為次要受力鋼筋，故而在進行配筋選擇時要格外重視其鋼筋性能與種類的固化[7]。在民用建筑結構設計中，墻下條形基礎和獨立基礎統(tǒng)稱為擴展基礎，其主要作用及時將上層結構的荷載從側向擴展到土中，從而滿足地基承載與變形要求，在實際應用中根據(jù)其有無鋼筋條件可分為無筋擴展基礎和鋼筋混凝土擴展基礎，兩種擴展形式不僅在材料上有一定區(qū)別，在具體性能上也存在差異。通常來說無筋擴展基礎具有比較好的抗壓能力，但抗拉與抗剪強度不高，故而在設計時需要注意其基礎的高度設計，盡可能保證其剛性，同時無筋擴展基礎也是當前多層民用建筑中比較常用的條形基礎類型，在控制好拉應力和剪應力的條件下，能為民用建筑提供更加穩(wěn)定的基礎設計條件。但在實際應用中，無筋擴展基礎的高度較大，但不應大于基礎埋深，如果想要應用加大基礎埋深的基礎類型，則需要考慮鋼筋混凝土擴展基礎，更好滿足其設計要求[8]。

2.3 筏形基礎設計

筏形基礎設計在民用建筑結構基礎設計中同樣比較常見，通常指底板連接成整片的基礎類型，可分為梁板式基礎、平板式基礎。筏形基礎是一種適用于建筑物上部荷載比較大但地基承載力較弱的基礎設計類型，部分獨立基礎或條形基礎無法適應的地基變形需要，可以考慮應用筏形基礎設計來滿足。筏形基礎設計有平板式和肋梁式兩種類型，也就是平板式基礎和梁板式基礎，應用筏形基礎能夠將墻下或柱下的基礎連成一片，使整個建筑物荷載于一塊整版上，形成筏形，應用筏形基礎較大的底面積有效減少基底壓強，提高地基的承載力，從而有效控制建筑工程的不均勻沉降問題。筏形基礎中平板式基礎和梁板式基礎的選擇往往需要結合具體的地基土質、上部結構以柱距、荷載等各方面條件進行分析。比如，平板式基礎是底板厚度相等的混凝土平板基礎結構，其板厚通常在0.5-2.5m 范圍，由于平板式基礎的特點，在實際應用中往往適用于柱的荷載不大、柱距較小且等柱距的情況，能夠為其提供良好的抗沖切作用，適應地基變形需求，平板式基礎的建造難度較低、施工速度較快，但在施工中需要消耗大量的混凝土材料，通常6 層民用建筑的平板式基礎板厚度就要在300mm 以上[9]。梁板式基礎主要適用于柱網間距較大的建筑結構，根據(jù)其肋梁的設置可分為單向肋、雙向肋，兩種肋梁形式在實際建設中也各自存在一定的特點，單向肋的基礎結構通常將兩根或兩根以上的柱下條形結構通過底板連接為一個整體，以此擴大基礎底面積進而增加基礎的整體剛度；雙向肋則通過在橫縱兩個方向的柱下布置肋梁，或者在柱網間布置次肋梁，從而減少底的厚度，達到良好的提升地基荷載能力的作用。筏形基礎可以對獨立基礎與條形基礎無法滿足的地基條件進行有效處理，部分軟土地基、柱距較小但荷載較大或者建筑物有地下室、大型儲液結構等，都可以通過筏形基礎來提供穩(wěn)定的支撐，此外部分多高層建筑結構對基礎的剛度和穩(wěn)定性要求較高時，也可以考慮筏形基礎來為其提供可靠的基礎保障，是一種應用價值較高的民用建筑基礎設計類型[10]。

2.4 鉆孔灌注樁設計

鉆孔灌注樁設計是民用建筑結構樁基礎中常見的基礎設計，對于保證建筑結構穩(wěn)定性具有良好的作用。鉆孔灌注樁在施工中利用機械、鋼管或人力挖掘等方式在地基中鉆孔形成孔樁，并在其中灌注混凝土或放置鋼筋籠形成灌注樁。鉆孔灌注樁具有施工噪聲與振動小、適用范圍廣等優(yōu)點，應用鉆孔灌注樁進行建筑結構基礎施工，能夠建造比預制樁直徑大的樁基礎，具有良好的承載力，適用于各種性質的地基類型。但鉆孔灌注樁中大多灌注混凝土，因此成孔速度相對較慢，在灌注時也需要考慮其泥渣對周圍環(huán)境的影響等。在進行鉆孔灌注樁施工時，應注意其成孔過程中的施工要求，做好塌孔、縮徑、樁孔偏斜等問題的有效預防，在安裝鋼筋籠時要注意其安裝位置是否得當，關注混凝土灌注中樁身砼夾泥或斷樁等問題，做好施工中的管理控制[11]。鉆孔灌注樁的加固需注意，在施工時沿樁鋼筋籠外壁進行鋼管埋設進行加固，加固時注意將水泥漿液借由鋼管壓力壓入碎石孔隙當中，從而促使原本松散的碎石、土粒等形成高強度結合體，達到良好的加固作用。鉆孔灌注樁加固在持力層為碎石層，且隨時含量在50%以上的地質條件中具有更好的效果，應注意保證填充土與碎石之間無明顯膠結。鉆孔灌注樁根據(jù)其成孔方式不同可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁等類別，不同類型的鉆孔灌注類型適應范圍不完全相同，在施工中需要結合實際情況進行選擇[12]。

2.5 預應力管樁設計

預應力管樁設計是利用預應力進行民用建筑結構基礎設計的一種方式，通過構建預應力混凝土管樁提升樁基礎的質量。預應力管樁主要包括先張法預應力管樁和后張法預應力管樁兩種形式。先張法預應力管樁是采用先張法預應力工藝以及離心成型技術打造的細長混凝土預制構件，可用作樁基礎施工；后張法預應力管樁則是在其構造中應用了后張法預應力的技術條件，其主要結構包括圓柱形樁身、鋼套箍以及端頭版。樁基礎施工適用于地基承載力較小、地質條件較差的施工條件，在施工時通過打入地下的樁基達到將建筑物重量合理傳輸至承載力較高土層上的一種基礎方式。而預應力管樁多采用預應力混凝土管樁的方式進行樁基礎施工，在管樁構成中對構建施加了預應力，避免結構受到力的影響出現(xiàn)裂紋，能夠更好地提升其穩(wěn)定性與剛度，管樁耐久度也得到了良好的保障，能夠為地基提供更好的穩(wěn)固作用；預應力管樁是一種強度較高的結構，在構造中由于預應力的應用能夠在保證較強剛度的同時，減少鋼筋用量、縮小構件截面尺寸，因此在節(jié)約材料，減少結構自重方面具有良好的表現(xiàn)，能夠對大跨度、重荷載的建筑結構起到良好的基礎穩(wěn)固作用；預應力管樁也是一種可以減小混凝土梁豎向剪力與主拉應力的樁基礎結構，能夠通過預應力梁混凝體的應用，減小其梁支座附近的剪力，利用混凝土截面的預應力，減少荷載作用下產生的主拉應力，能夠更好地發(fā)揮樁基礎的作用為民用建筑結構的穩(wěn)定性提供良好的幫助[13]。

3、民用建筑結構中基礎設計注意事項

3.1 地質條件與基礎設計的關聯(lián)

在民用建筑結構中基礎設計需要關注地質條件與基礎設計之間的關聯(lián)，做好地質條件分析工作，保證基礎設計的科學合理。地質條件是影響基礎設計的重要因素之一，設計人員在進行基礎設計時必須優(yōu)先對施工現(xiàn)場的地質環(huán)境進行調研和分析，通過實際調查了解該地區(qū)的地層分布情況，對土壤的性質進行分析，尤其注意軟土地基等特殊地基類型的分析與處理，以便在后續(xù)基礎設計中選擇更加合適的加固等地基處理方式構建穩(wěn)固的基礎設計類型。

3.2 溫度環(huán)境對建筑結構的影響

民用建筑結構的基礎設計還需要考慮到溫度環(huán)境對建筑結構的影響，尤其在進行混凝土相關施工，一定要關注氣候溫度等條件限制，做好相關技術的管控。在基礎設計當中，多數(shù)樁基礎以及擴展基礎都會用到混凝土材料，而高溫、低溫等條件都會對混凝土的凝固、混凝土養(yǎng)護等造成影響，為此在進行基礎設計時需要關注施工時的氣候條件，對混凝土結構的伸縮縫等進行科學計算，保證其基礎設計的合理性。

3.3 建筑結構基礎設計選取原則

建筑結構基礎設計需要遵循一定的選取原則。首先應該對影響基礎設計的各項因素進行綜合考慮，包括建筑上部結構特點、地質條件、施工環(huán)境等，保證基礎設計的合理性。其次基礎設計需要遵循國家及行業(yè)規(guī)定，嚴格遵循規(guī)范和標準完成設計，加強審核與檢測，保證其可靠性；此外基礎設計中應該包含民用建筑結構基礎的各方面內容，做到全面、系統(tǒng)的安排，保證設計方案的可行性；最后在建筑結構基礎設計中需要注意計算方式的合理選擇與應用，通過對建筑結構承載力、變形以及穩(wěn)定性方面的準確計算，保證基礎設計的科學性。

結語：

基礎設計在民用建筑結構設計中具有重要意義，能夠對建筑工程整體穩(wěn)定性與可靠性進行保障，提升工程建設質量水平，為了民用建筑結構基礎設計的科學合理，一方面應該重視基礎設計的影響因素分析，另一方面應該對常見的擴展基礎類型與樁基礎類型設計進行研究，更好的完成基礎設計。在民用建筑結構設計當中想要更好的提升基礎設計的質量，不僅要對基礎設計內容有明確認知，還需要注重分析其設計中的注意事項，做好地質條件、溫度環(huán)境的分析，了解其設計選取原則以及計算方式的合理應用等，打造更加優(yōu)質可靠的基礎設計類型。