建筑工程基础设计

杨建

成都交大工程建设集团有限公司

摘要：在建筑工程项目的设计过程中，地基基础和桩基的设计工作是整个建筑工程中的重要项目和内容，对整体建筑工程的稳定性有至关重要的作用。因此，建筑设计单位进行地基基础和桩基的设计工作时，应加强对该工作的重视，根据施工现场的实际情况合理选择地基和桩基的类型，根据建筑上部结构产生的荷载以及外部荷载的作用确定桩长，在满足建筑经济性的基础上保证建筑基础的稳定性。

关键词：建筑工程；地基基础；桩基设计

1地基基础的概述

我国的建筑工地上的地基结构设计一般分为甲、乙、丙三个等级,三个等级的设计方案用于不同情况的建筑。甲级主要用于30层以上的高层建筑、多层地下建筑和地质条件比较复杂的情况的建筑等有特殊要求的建筑物;而乙级主要用于除了甲丙级以外的基坑工程和民用的建筑物等;而丙级就用于高度不是特别高的建筑物、地质条件简单的建筑物和基坑周围环境比较简单的且深度比较低的基坑工程。

2建筑工程常用的地基基础种类

2.1桩基础

桩基础应用分以下几种情况：1）当建筑工程的上部结构需要较强的承载能力，但是地基上部土层较软，下部分布有能够当作桩端持力层的坚实土层的情况下；2）当地基承载力较强，但是建筑对沉降量有较高的要求的情况下也可以应用桩基础；3）当天然地基的沉降量过大，难以进行处理并且难以符合建筑物浇筑要求时，可以应用桩基础；4）在施工环境较差，土层松软并且较薄时可以应用桩基础，通过钻孔灌注短桩的方法来实现。

2.2独立基础

柱下基础一般都是采用刚性或者柔性的独立基础。为了减少成本支出，基础桩距较大时，一般采用独立基础。建筑单位可以根据实际情况采用拉梁适当拉结的方式，提升建筑工程的稳定性和整体性，提高地基的抗变形性能和抗震性能，保证建筑的安全性，减少安全隐患。

独立基础一般还会被应用在高层建筑中，当高层建筑的上部结构为框架体系时，地基的承载性能较好，地基变形较小，整体建筑的荷载和柱网的分布情况整体较为均匀，可采用独立基础。需要注意的是，建设单位需要从横纵2个方向进行拉梁的连接。施工时注意应根据实际情况对拉梁的断面进行选择，保证距离的科学性，实现建筑的稳定性。

2.3钢筋混凝土筏板基础

钢筋混凝土筏板基础的适用范围较小，仅适用于几种特殊情况。建筑物地基土不均匀时，地基承载力较弱，上部结构承载能力较大。通过交叉基础的应用，相邻基础之间的距离和间隙将变小，使得许多基础底部被覆盖和重叠，很难满足基础底部区域的实际需求。在这种情况下，可以应用筏板基础。另外，带地下室的建筑结构施工时，由于建筑结构的特殊性，会出现受潮和渗水问题。因此，施工单位可以利用筏板基础作为地下室底板结构，防止各种情况和问题，提高建筑结构的稳定性。筏板基础承载力强，强度高，能有效地提高整个建筑结构的牢固性、稳定性和安全性。

2.4条形基础

为了保证施工质量，在施工项目上部结构荷载较大、地基抗变形性能和地基承载力差的情况下，通常采用刚性基础。然而，刚性基础的应用很容易导致地基的大截面。如果是浅基础，地基将暴露于地面，这不利于结构的稳定性。如果采用基础加深的操作，则会导致土方工程和地基破坏成本增加。即使采用刚性基础，也容易引起地基的应力较大，造成建筑物基础的裂缝和不均匀沉降，影响上部建筑墙体的稳定性和安全性。在这种情况下，可以采用钢筋混凝土条形基础，既能承受较大的弯矩和剪力，又能满足建筑基础截面尺寸和配筋的要求，满足各方面的应力要求。如果需要，可以增加肋梁，以提高地基的抗弯能力，防止地基不均匀沉降。

3桩基设计完善的措施

3.1加强数学函数有限元法的应用

当前在桩基设计的过程中有限元法的应用比较广泛，有限元法能够将集合内的元素进行合理的分割，然后进行近似方程或者是函数的计算。有限元法的计算方式能够满足不同的桩基设计的计算需求，并且通过有限元法的应用也能够使设计人员获取桩体几何信息的效率得到提升，所以在进行桩基承载力的计算过程中有限元法的作用非常重要。相较于过往的设计与计算方法，有限元法的出现能够更为精准地表现出桩基的实际状态。过往的建筑设计的流程之中，由于重视程度不足所以针对桩基以及土地结构的作用力的计算工作上，往往以相对较为简易的方式推进，通常技术人员仅仅采用文克尔假定法完成对土地受力分析的计算任务。在计算的流程之中，只需要针对桩基打压的下方土层展开最为主要的计算工作。但在实际建筑物的使用过程之中，土地产生形变的原因并非只有上述一类条件土地变形与其荷载实际上成正比关系。该计算方法尽管相对较为高效、快捷，但其误差的情况较大。尤其是针对规模较大的建筑物，将无法客观地反馈流程，使得进化的结果出现较大误差。

3.2增强桩土复合计算的准确性

桩基设计中,需要考虑的不仅仅是单个桩体的受力能力,还有整体桩群的分布和承载能力是否可以达到建筑的要求。通过上文提到的有限元法计算,可以精确地计算出单个桩体的相关参数,但是在建筑中,还需要从宏观方面考虑整个桩群的承载能力,确保桩基能够承载整个建筑的压力,并且变形情况在相关标准之内。那么此时就需要通过有限元法计算单根桩体的受力以后,再进行连续的复合计算即可核算出整体所需承力。那么为了在核算中有效提升工作效率,可以有效减少各个离散单元细化程度,将其跨度增大,这样就可以在保证核算结果较为精准的基础之上,减少相应的计算量。

3.3优化桩体基础结构设计

依据不同的建筑工程施工需求，桩承台基础结构在建筑高度较低、上部荷载较小的乙丙级桩基的设计当中，若建筑高度在100m以上，则对桩体的承载力和沉降设计提出了较高的要求，为此，施工人员可以采取桩筏基础结构。若桩的持力层较深，桩的长度较长，则桩基的承载力较大，在墙柱下布设桩结构时要先选择桩筏基础，或者可采用间距相等的桩筏基础。

桩筏基础的施工过程之中，要以荷载结构出发进行考量，同时同步将厚度、建筑物的沉降量等纳入计算的考虑范围之内。为了提升结果的准确性，大多需要以弹性的脊梁作为运算的第一步骤，只有降低了地基结构的梁变形情况，才能减少压力。计算的时候需要完成上层结构压力与桩体竖向结构的刚度分析，对此要一定程度上做好上层结构压力的分析，对桩筏基础进行针对性地设计作业，使得大平面的刚度得到保证，使得沉降不均匀或受力不平均的问题解决，优化结构。在地基结构的内部计算过程之中，要适度减少针对桩基内部的配筋，使得工程发挥最大程度上的价值。此外，桩体的安装方向也会不同程度上影响整个结构的变化，尤其是对承载力上限有一个明确的影响，所以需要以国家相关法律规章制度以及标准进行设计，如果技术人员私自提升厚度，也会对建筑物的使用带来一定的安全隐患。

结论

总之,我国的经济与科技都在不断的发展,我国城市化建筑规模也在持续增加和扩大,因此对于高层建筑的施工数量也逐渐增加,因此在进行建筑工程的地基基础设计和桩基础设计过程中,需要保证其建筑地基设计的科学性,保证桩基础设计的合理性,最终提高建筑物的稳定性。

参考文献：

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