土建工程地基基础的结构设计探究

陈洪官 陈文台 孟石平

摘 要：建筑地基工程质量，对建筑稳定及安全性影响比较大，属于建筑结构根本。在结构设计中，做好全方位设计，可以维护建筑效益。地基基础属于地下隐蔽工程，当无法保障质量安全时，将会引发严重后果。本文主要围绕地基基础结构设计展开讨论，仅供参考。

关键词：土建工程;地基基础;结构设计

建筑工程地基结构设计，划分为甲级、乙级、丙级等。甲级标准多应用于30层以上建筑，多层地下建筑，体型复杂建筑中。当建筑物对地基变形有要求时，新建建筑物、场地、地基套件复杂建筑物，复杂地质基坑工程，开挖深度高于15m工程。环境保护工程等。乙级多为工业建筑、民用建筑。丙级多为轻型建筑物、地基条件简单、场地简单，荷载分布均匀的民用建筑，非软土地基工程建筑等。

1 建筑地基基础结构工程存在问题分析

联合笔者长期工作经验，其主要存在以下问题：第一，强度、稳定性问题：地基基础强度，对房屋建筑质量性能影响较大。当地基基础抗剪强度不足时，将无法支撑上部结构自重、外荷载，地基基础极易出现整体剪切破坏、局部破坏问题。第二，动荷载所致地基基础问题，当面临无法规避问题时，比如爆破、地震灾害时，动荷载力极易导致地基基础土失稳、液化、振陷，尤其是饱和无粘性土。第三，压缩、不均匀沉降。建筑沉降属于重要问题，为专家学者关注热点。当受到上部结构自重、外荷载作用影响时，地基基础极易产生变形问题，对建筑正常运营影响非常大。当建筑超过不均匀沉降时，结构会产生开裂问题。

2 土建工程地基基础结构设计计算

2.1明确基础埋深

在计算地基之前，必须明确基础埋深。按照以下条件，科学确定基础埋深：第一，建筑物用途、地下设施、基础构造、设备基础、地下形态等;第二，地基荷载性质、大小;第三，工程地质、水文地质;第四，邻近建筑物基础埋深;第五，地基土融陷、冻胀。除过岩土地基之外，基础埋深应当大于50cm。高层建筑基础埋深，必须满足地基变形、承载力、稳定性要求。当高层建筑位于岩石地基时，基础埋深必须满足稳定性、抗滑要求。在抗震设防区，除过天然地基之后，筏形基础埋深、地基上箱形应当高于建筑高度10%。桩箱、桩筏基础埋深应当高于建筑高度6%。存在邻近建筑物时，新建建筑物基础埋深小于原建筑基础。

2.2地基稳定性计算

地基稳定性，主要应用圆弧滑动面法验算，遵循地基基础设计规范。山区地基设计，遵循设计条件进行认定，防止出现泥石流、滑坡、崩塌等事故。

2.3地基变形计算

地基变形特征，划分为倾斜、沉降差、沉降量等。建筑地基变形值，应当小于地基变形允许值。地基变形允许值、地基最终变形量，应当遵循地基基础设计规范。

3 建筑工程地基结构设计研究

3.1桩基础设计

建筑工程地基结构设计期间，天然地基、人工地基承载性能、变形力无法满足设计要求时，可以应用桩基础。第一，桩平面布设原则：针对相同结构单元，不能同时应用端承桩、摩擦桩。桩项受荷均匀，上部结构荷载重心，应当和桩基重心相互重合。群桩承受弯矩方向、水平力方向的抵抗矩较大。大直径桩基需要选用一柱一桩模式。筒体应用群桩时，不仅要满足桩基最小中心距要求，还应当将桩布设在筒体内，避免超出筒体外缘。在伸缩缝、防振缝位置，可以应用两柱同承台布设方式。剪力墙下，布桩量应当分析剪力墙两端应力集中影响。剪力墙、轴附近桩，可以按照受力均匀方式布设。在纵横墙交叉位置，布设桩基;当横墙较多时，则需要在建筑横墙两侧纵墙上布设桩。门洞口下方不能布设桩。第二，桩端进入持力层最小深度，选择硬土层、岩层为桩端持力层。桩端伸入持力层深度，针对粉土、粘性土，则应当大于2倍桩径。砂土、强风化软质岩，应当超过1.5倍桩径。

针对钻孔灌注桩，其属于土建工程施工常见桩基，在设计期间，应当关注后续施工流程与规范，确保钻孔灌注桩设计可以发挥出作用价值。在工程项目施工中，合理控制成桩区域、桩身大小，使钻孔灌注桩满足工程地基结构设计要求，同时提升结构稳定性。细化设计图纸、设计方案，保证钻孔灌注桩布设合理性，降低安全隐患。

针对预应力管桩，预应力技术被广泛应用到基础结构中，作用效果显著。为了加强预应力管桩应用效果，必须注重注意事项。严格限定预应力管桩直径，联合基础结构，处理好稳定性需求，维护基础结构安全性。针对预应力管桩组成部分，也应当加大审查力度，比如针对端头板、桩身、套箍，应当确保运行效果理想化。优化设计预应力管桩预应力大小，发挥出预应力效果。

3.2无地下室的地基结构设计

建筑物为砌体结构，应用刚性条形基础，例如四合土条形基础、毛石条形基础、石混凝土条形基础、混凝土条形基础、灰土条形基础。基础宽度高于2.5m时，应用钢筋混凝土扩展基础，制作柔性基础。多层框架结构，无地下室，地基差、荷载大，需要应用十字交叉梁条形基础，加强结构整体性，降低不均匀沉降。框架结构具备良好基础，荷载小，无地下室，可以应用独立柱基。在抗震设防区，设置柱基拉梁。框剪结构无地下室，具备良好地基，且荷载均匀，可以应用框架柱独立柱基，抗震设防地区，剪力墙下条基。柱基下设拉梁，同时和剪力墙下条基结合在一起。剪力墙结构有无地下室，地基状态良好，可以应用交叉条形基础。应用上述基础无法满足地基基础强度、变形要求时，并且无法应用人工地基、桩基时，可以选择筏板基础。

3.3有地下室的地基结构设计

在现代建筑中，通常都会设置地下室。建造地下室的建筑，可以应用筏板基础。当地基状态良好，无防水要求，柱网、荷载均匀时，需要應用筏板基础、钢筋混凝土交叉条形基础，也可以应用独柱基础。针对抗震设防区，需要加设注基拉梁。如果基础地基状态不佳时，为了满足地基沉降与强度要求，需要应用人工方式、桩基施工方式处理地基。当具备防水要求时，选择筏板基础、箱形基础方式。同时，建筑物为框架结构，包含地下、上部结构，对防水要求比较高，严格控制不均匀沉降。当柱网设置均匀时，需要应用箱型基础;当柱网不均匀时，需要应用筏板基础。建筑地下室建设钢筋混凝土隔墙时，需要应用箱形基础，开展建筑地基结构施工时，不管采用哪种基础，都要处理好基础底板、地下室外墙连接结点问题。

3.4正确区分构造柱与承重柱

在土建工程中，构造柱与承重柱的区别较大，因此在地基基础结构设计中，应当区别对待设计问题。地基基础构造柱设计时，确保去和建筑物梁结构配合，借助二者配合，提升建筑物墙体稳定性、抗剪能力。针对地基基础承重柱，应当满足可靠性、稳定性要求，确保其满足建筑物承重性能要求，维护土建工程基础结构安全性。

4 结束语

综上所述，地基基础结构质量，对建筑物稳定性、安全性影响比较大。在结构设计期间，应当深入分析结构荷载、土体承载问题，优化设计地基基础结构，维护工程建设效益。

参考文献：

[1]叶飞.建筑结构设计中地基基础设计等级若干问题研究[J].建筑技术开发，2020，47（03）：161-163.

[2]杨德跃.高层建筑结构设计中复合地基基础的研究与应用实践[J].建材与装饰，2019，28（19）：71-72.

[3]蒋芝桂，王一.斜山坡地建筑地基基础及结构设计理论与应用分析[J].建材与装饰，2017，20（44）：82-83.

[4]王健.斜山坡上多层建筑结构设计及地基基础处理探究[J].住宅与房地产，2017，16（05）：100.

[5]潘丽彬.试论建筑结构设计中的地基基础设计注意事项[J].四川水泥，2016，30（07）：85.