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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,劃分为倾斜、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,需要应用筏板基础、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.
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,劃分为倾斜、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,需要应用筏板基础、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.