土建工程中的前期基础结构设计

史浩峰

（上海景麒房地产开发有限公司 上海 200040）

引言

科学的结构的设计是土建工程安全、经济的保障，而在设计过程中前期基础结构设计的比重不断加大，是确保合理设计过程的前提。我国现阶段的土建工程中，尤其是前期阶段还存在有很多不良因素，直接影响着土建结构过程控制，导致对建筑工程产生不利因素。

1 土建基础结构设计的重要性

任何土建工程在施工前期都必须进行全方面的结构设计，而其中前期基础结构设计是重中之重，主导了整个过程控制，影响到工程最终质量及经济性。所以前期设计时设计人员一定要考虑周全，把握好前期基础设计的每一处环节。

2 土建工程前期基础结构设计注意的地方

2.1 建筑方案的选择

建筑方案的制定决定着整个工程建设的方向。在建筑设计的初期，就应该根据抗震的概念设计的要求，制定好建筑形体并使其具备一定的规则性。如果出现不规则，应按规范有关规定采取必要的加强措施；如果不可避免出现特别不规则的建筑时，则应进行专门论证和研究，采取针对性的加强措施；建筑布置时不应出现严重不规则的情况。建筑设计时应加强重视平立面、竖向规则性对经济合理及抗震性能的影响，应做到优先考虑规则体型，使抗侧力构件做到平面规则对称，竖向构件的截面和材料强度自下而上宜控制逐渐减小，这样侧向刚度才能沿竖向保证均匀变化、避免出现侧向刚度、承载力等发生突变的情况。

2.2 结构体系的选型与布置

结构体系的选型除了受到人们通常理解的经济条件的许可，施工条件以及材料选择的影响外，更是受到设计参数的制约，如抗震设防烈度、建筑抗震设防类别、建筑物所处场地条件、地基参数等。结构选型已成为一个综合的技术性问题，在前期基础结构设计工作中充当重要的设计前提。结构体系应具备合理有效的地震作用力传递途径；所选的结构体系应该具有良好的抗震承载力、一定的变形协调能力；结构体系布置时应能有效避免因结构薄弱部位的破坏而导致整个结构体系丧失稳定。

2.3 对于地基基础设计

地基基础设计是土建结构设计关键的一环，需要设计人员对于当地的土质进行深入的了解，对地质勘探的结果进行透彻的分析。同时地质勘探必须根据精密的仪器及规范的操作，通过科学测量与分析得出准确结论，最大程度为工程设计提供科学的依据。一份详细的地质勘查报告，是结构设计顺利进行的前提。根据地质勘查报告并经计算对比后，合理选择出一个最符合当地地质条件的基础方案。

3 基础结构设计中的细节及优化原则

3.1 结构基础设计方面

随着社会的发展，建筑的密度、高度逐渐的增加，基础设计的难度也相应加大。基础设计在结构工程中起着举足轻重的作用，一般来说它的建造成本很高，在设计时优化基础的布置显得格外重要。而且基础布置时受控与现场实际可操作面，基础设计时应考虑实际工程场地的影响。基础布置要考虑到当同一单元结构位于性质不同的地基上时，应尽量避免；同一单元结构不能出现差异较大的基础形式，比如部分打桩、部分天然地基；当不可避免出现基础的埋深相差较为显著或采用不同类型的基础时，应根据计算，分析地震时不同部位基础沉降的差异，在地基基础或在上部结构采取加强及控制措施；而当地基出现软弱土层、液化土或较为复杂的不均匀土层时，应根据规范采取措施，控制地震时不均匀沉降的影响。这些都是结构设计时要充分考虑的因素。

3.2 结构竖向构件的设计

结构竖向构件作为抗侧力构件在结构设计中占据着主导的地位，其布置将极大影响到建筑的抗震性能及工程造价。

竖向构件的结构布置优化首先应强化建筑外围角部位置，通过计算分析，加强这些部位对结构的整体参数指标将会有显著的好转，可以明显控制水平地震作用下的扭转效应及水平力作用下的水平位移这两项关键指标；其次，控制建筑外边沿的竖向构件布置对结构参数结果也起很大影响；结构概念设计中，建筑平面中间区域的竖向构件对计算参数结果的控制贡献不大，只需要满足必要的支点布置及轴压比等规范控制值即可。中间区域竖向构件布置越多，不仅不利于工程成本的控制，更会对整体结构的参数控制起到画蛇添足的不利作用，因为这些构件只是起到承担竖向荷载的支点功能，布置过多后会造成在地震作用下扭转变大，故而又需要再反复强化角部、边沿来抵抗增加的扭转。

结构竖向构件的结构布置还应考虑均匀及对称性，应做到尽量使结构竖向构件均匀及对称分布，不可形成局部过多或过少的结构布置。均匀对称的原则主要也是针对地震作用下的结构扭转，竖向构件布置越均匀，在地震作用下产生的扭转将会越小，地震力对造价的影响也越小。

3.3 结构平面布置的设计

由于受建筑平面的主导，往往会出现结构平面不规则，此时，结构设计应运用空间结构的计算模型，并应采取合理的措施。

当建筑布置时，出现凹凸不规则的平面，或楼板局部变的不连续时，结构分析应采取与结构楼板平面内实质刚度变化一致的结构模型；而当处于高烈度地区或结构出现平面较大不规则时，则要考虑楼板产生局部变形所带来的不利影响；当建筑平面上不对称且又存在凹凸不规则或出现平面布置局部不连续的复杂情况时，结构设计可针对性的根据所对应的情况，分块计算，从而对扭转效应较大的区域计入一定的内力增大系数。

4 结语

从以上不难看出，设计人员在进行设计之初，一定要全面分析现场勘察资料，综合考虑场地条件等各项因素，协调建筑布局，确立正确的结构体系。当出现不规则情况时严格按照规范采取规避或加强。前期基础结构设计一定要做到思路清晰、概念明确，通过合理的分析与优化，确定经济合理的结构选型与构件布置，为后期施工图阶段指明方向。