李杰

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院集團有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

民用建筑的基礎(chǔ)設(shè)計不僅直接影響著民用建筑的質(zhì)量，同時也影響著建筑的使用壽命和穩(wěn)定安全性能[1]。作為整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心和關(guān)鍵,地基基礎(chǔ)設(shè)計質(zhì)量直接決定了建筑結(jié)構(gòu)的安全性。如果沒有合理地進行地基處理,建筑地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性會大大降低,同時建筑工程的整體質(zhì)量也將受到影響。

1 民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計原則

民用建筑在當(dāng)前建筑市場中占據(jù)著較大比重，在建筑施工技術(shù)水平不斷提高的背景下，民用建筑的施工建設(shè)逐漸趨向于多功能的設(shè)計方向。做好民用建筑的基礎(chǔ)設(shè)計工作，對保障民用建筑的性能和使用安全具有重要作用。在當(dāng)前市場快速發(fā)展的情況下，一些民用建筑在施工中產(chǎn)生的質(zhì)量安全問題逐漸暴露出來，民用建筑的施工設(shè)計也逐漸成為當(dāng)前人們關(guān)注的主要內(nèi)容之一。

具體來說，在進行民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計時需要遵循以下3個原則：①整體性原則。在基礎(chǔ)設(shè)計時，相關(guān)的施工人員需要考慮民用建筑整體的建筑結(jié)構(gòu)和性能，保證基礎(chǔ)設(shè)計能滿足民用建筑的質(zhì)量、實現(xiàn)民用建筑安全性能的要求。②預(yù)先性原則。在進行基礎(chǔ)設(shè)計之前，相關(guān)的設(shè)計人員需要對民用建筑的實際施工環(huán)境，包括地理位置、地質(zhì)條件、氣候條件、水體條件等內(nèi)容進行預(yù)先考察，保證基礎(chǔ)設(shè)計的有效性。③重點性原則。在基礎(chǔ)設(shè)計中需要著重增強民用建筑關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提升民用建筑的整體性能。例如，墻體、梁柱結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的承載和荷載結(jié)構(gòu)。

2 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)設(shè)計的影響因素

2.1 民用建筑的上部結(jié)構(gòu)

民用建筑中的上部結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，與建筑基礎(chǔ)設(shè)計之間有著密切的聯(lián)系。建筑物本身作為一個整體，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會受到地基基礎(chǔ)、整體結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)等方面因素的影響[2]。由于不同類型和不同設(shè)計方法的民用建筑結(jié)構(gòu)之間存在一定的差異，因而上部結(jié)構(gòu)在設(shè)計中也會存在不同。

在實際的民用建筑施工項目中，民用建筑結(jié)構(gòu)通常分為建筑上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)?；A(chǔ)的橫截面積、預(yù)設(shè)深度、基礎(chǔ)類型等內(nèi)容決定了民用建筑上部結(jié)構(gòu)中墻體厚度、建筑高度、施工技術(shù)等施工環(huán)節(jié)。同時基礎(chǔ)設(shè)計還在一定程度上影響著民用建筑上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以在實際的基礎(chǔ)設(shè)計中，相關(guān)的設(shè)計人員需要充分考慮民用建筑上部結(jié)構(gòu)的形式、穩(wěn)定性、剛度與基礎(chǔ)設(shè)計的匹配程度，同時也要考慮到民用建筑的上部結(jié)構(gòu)內(nèi)容對基礎(chǔ)抗壓變形能力、沉降能力、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的影響，合理地對基礎(chǔ)進行設(shè)計。

2.2 民用建筑施工的地質(zhì)條件

由于不同地區(qū)的歷史發(fā)展?fàn)顩r、氣候條件等方面存在一定的差異，導(dǎo)致不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件也有所不同。在進行建筑工程的施工建設(shè)時，需要考慮到施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，減少因土壤環(huán)境條件以及地質(zhì)條件等因素對建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成的影響。

民用建筑施工現(xiàn)場的實際地質(zhì)條件在很大程度上決定了基礎(chǔ)設(shè)計中對于地基承載能力的設(shè)計。這就要求基礎(chǔ)設(shè)計的工作人員首先要對地基施工的地質(zhì)條件進行勘測，再對地基基礎(chǔ)進行設(shè)計，在實際的基礎(chǔ)設(shè)計中，需要考慮這3個方面的地質(zhì)條件：①基礎(chǔ)設(shè)計需要考慮民用建筑地基持力層的土壤性質(zhì)、土壤承重能力等參數(shù)。②基礎(chǔ)設(shè)計需要考慮樁基穿越土層的狀態(tài)，例如，樁基礎(chǔ)穿越能力和地下水體分布等。③基礎(chǔ)設(shè)計需要考慮地下土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)滑坡的現(xiàn)象。

2.3 民用建筑施工的施工環(huán)節(jié)

在高度較高的大型民用建筑的基礎(chǔ)設(shè)計中，通常會發(fā)生天然地基無法滿足民用建筑對于地基承載能力和防沉降能力要求的問題，為了解決這一問題，在實際的基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)采用樁基礎(chǔ)[3]。但是沉樁施工技術(shù)產(chǎn)生的噪聲、震動等問題會對建筑施工周邊環(huán)境造成極大的影響，也對建筑施工的質(zhì)量、安全、成本、工期等造成影響，同時也會影響民用建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益和企業(yè)形象。

與此同時，由于民用建筑施工中實際應(yīng)用的施工材料和技術(shù)之間存在一定的差異，導(dǎo)致建筑工程在實際施工中的基礎(chǔ)設(shè)計存在質(zhì)量問題，也會對民用建筑的實際施工質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。因而在對民用建筑的基礎(chǔ)進行設(shè)計時，還要從具體應(yīng)用的施工材料和施工技術(shù)方面入手，對民用建筑的基礎(chǔ)設(shè)計進行優(yōu)化和完善。

3 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基礎(chǔ)設(shè)計具體應(yīng)用

3.1 確定基礎(chǔ)的預(yù)埋深度

在基礎(chǔ)設(shè)計中，設(shè)計人員首先要確定民用建筑地基基礎(chǔ)預(yù)埋深度。在確定地基的基礎(chǔ)預(yù)埋深度時，需要對位于天然土質(zhì)地基上的高層建筑的筏形和箱形基礎(chǔ)進行合理預(yù)埋深度設(shè)計，只有埋置深度達到民用建筑的施工標(biāo)準(zhǔn)時，才能夠保證筏形和箱形基礎(chǔ)具備足夠的抗震動能力和抗滑動能力，保證基礎(chǔ)和民用建筑上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，進而保證民用建筑的施工與使用安全，降低異常沉降、墻體裂縫等負面現(xiàn)象的發(fā)生概率，延長民用建筑的使用壽命。

現(xiàn)階段，我國城市化建設(shè)的加快，城市建筑用地面積越來越小，上部建筑的高度越來越高，地基深度越來越深成為我國民用建筑的建設(shè)趨勢。所以基礎(chǔ)設(shè)施必須要在保證民用建筑穩(wěn)定性的同時，還要保證地基擁有足夠的實用性和穩(wěn)定性。在基礎(chǔ)設(shè)計時需要從民用建筑的沉降量和周邊建筑的剛性進行整體計算，保證民用建筑與周邊建筑之間的距離處在合適的范圍內(nèi)，且民用建筑的地基埋置深度應(yīng)該大于周邊建筑的基礎(chǔ)深度，以避免民用建筑對周邊建筑的不利影響。

3.2 考慮地基基礎(chǔ)的承重能力

在民用建筑施工的實際施工情況中，民用建筑上部結(jié)構(gòu)通常采用的是主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，所以要對民用建筑主體結(jié)構(gòu)的地基承重能力進行計算和修正，以保證地基基礎(chǔ)的承載能力能夠滿足民用建筑性能使用的要求。以實際的民用建筑施工情況為準(zhǔn)，對基礎(chǔ)的承載量設(shè)計時，通常以基礎(chǔ)底面以上結(jié)構(gòu)的荷載寬度按照基礎(chǔ)兩側(cè)的超載寬度設(shè)計。在實際的基礎(chǔ)設(shè)計工作中，如果基礎(chǔ)超載寬度超過了基礎(chǔ)寬度的兩倍，則要將超出的超載寬度進行折算，將其折算為土層厚度，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計地基基礎(chǔ)埋置深度。要注意的一點是，基礎(chǔ)兩側(cè)的超載寬度不一致時，需要采取最小值，以最小值作為標(biāo)準(zhǔn)。具體來說，民用建筑基礎(chǔ)施工的巖石地基的承重能力要高于軟土地基的承重能力，所以也是民用建筑地基設(shè)計中使用最普遍的地基類型，也可以利用巖石地基荷載試驗來確定巖石地基的承載能力。

3.3 基礎(chǔ)變形計算

地基變形計算是基礎(chǔ)設(shè)計中較為重要的環(huán)節(jié)。地基變形程度直接影響著民用建筑施工和使用安全，所以在進行基礎(chǔ)設(shè)計時，必須要考慮到地基變形的計算，首先是地基發(fā)生變形，在實際的民用建筑施工和使用過程中，地基變形的主要類型有地基沉降量，地基沉降差，地基整體傾斜度，地基局部傾斜度。在民用建筑地基施工中，進行這四類地基變形計算時，要保證地基變形計算值小于地基變形允許值，如若計算值大于允許值，則要及時的對地基基礎(chǔ)設(shè)計進行調(diào)整，以保證地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

3.4 獨立基礎(chǔ)設(shè)計

在民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計中，獨立基礎(chǔ)設(shè)計是最為常用的一種設(shè)計模式。獨立基礎(chǔ)具有造價低、適應(yīng)能力強、抗震能力強的特點，獨立建筑一般設(shè)置于承重柱下和現(xiàn)澆混凝土柱下，利用混凝土進行整體澆筑固定。獨立地基設(shè)計時要充分考慮民用建筑施工場地的地質(zhì)、土壤特點，針對不同的地質(zhì)土壤條件，選擇最為合適的基礎(chǔ)類型，具體來說，民用建筑施工現(xiàn)場的地基土壓縮性較弱，壓實密度較小，土壤之間黏合力較小，則可以將其設(shè)計為柔性基礎(chǔ)[4]。獨立基礎(chǔ)在設(shè)計時，可以采用坡形基礎(chǔ)、階形基礎(chǔ)和杯形基礎(chǔ)，實際的設(shè)計過程中需要結(jié)合施工現(xiàn)場的具體施工情況，合理選擇或者是組合式選擇獨立基礎(chǔ)的設(shè)計類型，以實現(xiàn)民用建筑穩(wěn)定性和安全性的需求。

3.5 民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)常見的主要類型

當(dāng)前應(yīng)用于民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的類型主要包括以下兩個方面。

3.5.1 拓展基礎(chǔ)常見設(shè)計方式

拓展基礎(chǔ)常見設(shè)計方式主要包括獨立基礎(chǔ)設(shè)計、條形基礎(chǔ)設(shè)計、筏形基礎(chǔ)設(shè)計3種具體的形式。依據(jù)前面的分析可以得知，獨立基礎(chǔ)設(shè)計是一種最為簡單也最常見的形式，當(dāng)前我國大多數(shù)民用建筑在進行基礎(chǔ)設(shè)計的過程中，都主要應(yīng)用的這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式。

條形基礎(chǔ)設(shè)計主要是指在建筑上部結(jié)構(gòu)應(yīng)用較小的框架結(jié)構(gòu)，以達到提高建筑上部結(jié)構(gòu)承載力作用的一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。這種設(shè)計方式在實際應(yīng)用中使得上部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出基礎(chǔ)基地的反力分布情況，這種情況會受到民用建筑結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)剛度等方面的影響，在對這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法進行計算和分析時，主要可以采用倒梁法以及經(jīng)理分析法來對建筑物的相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行計算，進而為民用建筑的施工設(shè)計提供更加健全的方法。

筏形基礎(chǔ)設(shè)計主要是指以底板連接成片作為民用建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在對這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，依據(jù)實際情況的不同，主要可以將其分為梁板式和平板式兩種具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。由于筏板本身具有較大的剛度，在對其進行設(shè)計時，設(shè)計人員首先要避免建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降的問題，保證民用建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。在對筏板的基礎(chǔ)厚度進行確定時，則要從筏板的抗沖切、抗剪切力等方面入手，利用簡化計算法以及地基與基礎(chǔ)共同作用等方法對筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的具體數(shù)值進行計算。

3.5.2 樁基礎(chǔ)常見設(shè)計方式

樁基礎(chǔ)是能夠保證民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素之一，當(dāng)前我國民用建筑在進行基礎(chǔ)設(shè)計時，對于樁基礎(chǔ)主要采用鉆孔灌注樁以及預(yù)應(yīng)力管樁兩種設(shè)計方式。鉆孔灌注樁的設(shè)計方式是當(dāng)前民用建筑在基礎(chǔ)設(shè)計中較為常見的一種樁基礎(chǔ)設(shè)計方法，該方法在實際應(yīng)用中需要充分考慮到鉆孔灌注樁的施工是否會對后續(xù)民用建筑工程的施工內(nèi)容造成影響[5]。在對鉆孔灌注樁這種樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，相關(guān)人員需要對鉆孔灌注樁的成樁位置、樁體大小等進行重點考慮，以滿足民用建筑基礎(chǔ)設(shè)計功能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為主要目的，保證民用建筑的施工建設(shè)質(zhì)量。

預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計也是一種較為常見的樁基礎(chǔ)設(shè)計方案。預(yù)應(yīng)力作為當(dāng)前我國建筑市場中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，在保障民用建筑結(jié)構(gòu)安全性等方面發(fā)揮著重要的作用。以預(yù)應(yīng)力技術(shù)來實現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計，設(shè)計人員需要格外重視預(yù)應(yīng)力管樁直徑會對民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成的影響。由于當(dāng)前不同民用建筑的施工需求存在一定差異，在對預(yù)應(yīng)力管樁進行設(shè)計時，設(shè)計人員還需要結(jié)合不同民用建筑的施工要求對其進行仔細的調(diào)整，并在施工完成后，對預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量進行檢查，為民用建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供保障。

在當(dāng)前建筑市場得到快速發(fā)展的背景下，民用建筑逐漸在建筑市場中占據(jù)較大的地位。越來越多的民用建筑對建筑施工的安全性和穩(wěn)定性也提出了更高的要求。在這種情況下，民用建筑的設(shè)計人員需要格外重視基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在充分考慮到各種可能影響建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素的同時，需要選擇更合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。

4 民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量優(yōu)化

為了保證建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和安全性，設(shè)計人員需要優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計方案，提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的可靠性。為此，設(shè)計人員要不斷加強自身的綜合素質(zhì)，還要具備負責(zé)的態(tài)度、高度的工作責(zé)任心。同時，設(shè)計人員要確定建筑工程項目前期勘查設(shè)計工作是否詳細充分，并做好各類材料信息的整理分析，明確建筑所在區(qū)域的具體情況，為高效開展設(shè)計工作提供有力的支持。設(shè)計人員在獲得勘查材料后，要細致地分析勘查數(shù)據(jù)信息，同時加強施工現(xiàn)場的考察。在具體的設(shè)計階段，設(shè)計人員可以積極借助BIM等現(xiàn)代信息技術(shù)和軟件，利用建筑信息模型的碰撞檢查功能確定設(shè)計方案是否科學(xué)可靠，及時查找設(shè)計方案中的不足之處，明確施工中可能存在的缺陷并有針對性地采取預(yù)防措施，從而切實保證建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計方案的質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，基礎(chǔ)設(shè)計是民用建筑項目結(jié)構(gòu)設(shè)計中相對復(fù)雜的內(nèi)容，同時也是最重要的環(huán)節(jié)之一。因此，在實際的基礎(chǔ)設(shè)計過程中，設(shè)計人員必須要根據(jù)實際的施工情況對基礎(chǔ)環(huán)節(jié)進行具體設(shè)計，并對基礎(chǔ)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)加以重視，以確保建筑基礎(chǔ)的牢固穩(wěn)定，提升民用建筑的建設(shè)質(zhì)量。