浅析房屋建筑结构设计中的基础设计

朱伯达

摘要：随着各类房屋建筑功能的不断丰富，新颖的造型，致使工程设计越来越复杂。但目前的设计周期普遍偏短，也使房屋基础设计文件中普遍存在某些质量问题，应该引起我们的重视。基础设计的重要性表现在基础设计是房屋建筑结构设计中的基本。而当地质条件复杂时，其造价和工期所占的比重还会增加。因此基础设计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。本文阐明了房屋基础和上部结构设计的基本要求，分析了房屋建筑结构基础设计应注意的问题，探讨了对房屋建筑结构基础设计的建议。

关键词：房屋建筑；结构设计；基础设计；建议

中图分类号：TS958文献标识码： A

引言：在房屋建筑结构设计中的基础设计，必须综合考虑各方面的问题与影响因素，采取先进的工艺与技术措施，从而使设计方案更具科学性、合理性与可行性，保证建筑工程项目整体建设的经济效益。

一、房屋基础和上部结构设计的基本要求。

房屋基础结构和上部结构是房屋结构设计的主要内容。结构设计方法采用概率极限状态的设计理论。房屋上部结构是在满足结构自身重力恒载以及人、家具、设备等荷载的竖向力作用和风荷载、地震荷载的动力作用下，结构应有的强度、刚度、稳定性问题。根据建筑布置形式要求，结合实地的工程地质勘察报告图，来选择确定其基础的结构形式。 房屋建筑结构的设计是—项全面、系统性的工作，我们在结构设计的过程中，要遵循以下基本的原则：

整体上抓大放下、设置多道防线、刚柔相济协调、打通重要关节，严格执行现行的相关规范，对在结构设计过程中发现的问题加以及时的反馈和研究，以使设计的房屋结构满足建筑物安全和实际使用的要求。

二、房屋建筑结构基础设计应注意的问题：

1、承重柱截面高度设计过小。

这种情况多发生于六度抗震设防区。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，使粱柱的线刚度比加大，把粱简化为铰支粱，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、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，而且构造柱与墙梁联结在一起，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）构造柱一般建于地圈粱中，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。建议承重大粱下的柱子应按承重柱设计。若粱上荷载和跨度都比较小时，构造柱也可布置于粱下，但此时必须按不考虑构造柱作用来验算粱下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足后。方可在梁上布置构造柱。

（3）悬挑粱的粱高选用过小。

设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略了对粱挠度的验算。梁高选用过小，引起粱截面的受压区应力过高。在正常使用状态下，粱截面受压区产生非线性徐变。

粱挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起粱上板出现裂缝。裂缝宽度随着挑粱变形的加大而加宽，影响了房屋的正常使用。受支座附近剪弯作用的影响，竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝，此时梁已接近破坏。当为托墙挑梁时，梁过大的挠度会引起粱上墙体在粱支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿竖直方向向上发展，当到一定高度时沿斜向延伸，缝愈靠上愈宽。挑粱的截面过小对结构的抗震也很不利。

悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时，截面的相对受压区高度较大，粱的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。

3．平板式筏形基础底板不宜悬挑过大。

在多层砌体结构基础设计中，根据建筑图计算的上部传力，结合实地的工程地质勘察报告，有时将基础设计成平板式筏形基础，在遇到地基强度还不足时，往往把平板式筏形基础的底板沿外墙轴线向外增加悬挑长度。这种单纯为满足地基强度的作法是欠妥的，特别在房屋的外纵橫墙相交的转角处，纵横两个方向均有较宽的悬臂板挑出，该板的刚度远较其它部位小，使悬臂板变形过大，再加上建筑物地基的不均匀沉降等因素，很容易造成转角处邻近纵墙的墙体强度受到削弱，至使其底层的窗台下产生开裂现象，直接影响建筑物的质量和使用。对于平板式筏形基础，适合的悬挑，最好设置在建筑物的宽度方向，或采用带粱的筏形基础。

三、对房屋建筑结构基础设计的建议。

目前可行的方法考虑地基、基础、上部结构的相互作用。然而这种考虑上部结构与地基基础共同作用的分析方法也不是完美无缺的。它同样需要采用种种假定，也不能避免各种地基模型的固有误差，并且上部结构的刚度形成存在滞后，因为上部结构的刚度在建造过程中是逐层形成的，在考虑上部结构边界刚度对基础的影响时，这一滞后过程能否被真实模拟也会对分析结果的准确性产生影响。

对于一般的基础设计而言，采用的仍然是基于经典结构力学和弹性力学的常规设计方法。这种方法简便快捷，对于单层排架结构一类的上部柔性结构以及地基较好的独立基础，能够得到较满意的结果。对于高层剪力墙结构下箱形基础置于一般土质天然地基这种情况，简化计算结果也能满足要求。但是，对于钢筋混凝土框架这类对地基沉降较敏感的结构，计算结果与实际不同。对于软弱地基上的条形基础，按这种方法计算与实际差别也较大。对于高层建筑框架结构，随着层数的增加，作用在基础上的柱荷载也将增大。在竖向荷载作用下，基础产生变形沉降，由于上部结构具有一定刚度，边柱沉降小，与基础紧密接触而加载，内柱沉降大，受到拉伸而卸载。各楼层柱尤其是底层柱内力重分配的结果势必将引起上部结构和基础内力的变化，这一现象只有在共同作用分析中才能被适当考虑。

在高层框架结构基础设计时，若地基土为高缩性，则基础宜当采用桩基时，可考虑采用变刚度布桩的方式，如改变基础中部桩径或桩径加密中部布桩以调整地基或桩基的竖向支承刚度，使差异沉降减到最小，从而减小基础或承台的内力。

综上所述，基础的设计，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。

参考文献：

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[2]李剑波.建筑结构设计中的异形柱节点受力特点分析[J].价值工程.2011（01）

[3]罗守国.对有效提高建筑结构设计水平的综合分析[J].黑龙江科技信息.2011（01）