隨著經(jīng)濟(jì)和社會的飛速發(fā)展，房屋建筑的功能越來越豐富，同時(shí)其結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，尤其是在城市建筑高層化趨勢日益明顯的情況下，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來越高?；A(chǔ)作為房屋建筑的地下部分，具有承載上部結(jié)構(gòu)、傳遞荷載等作用，其設(shè)計(jì)是否科學(xué)和合理對于房屋建筑整體的安全性、適用性和耐久性都有著較為深遠(yuǎn)的影響，如果基礎(chǔ)沒做好，就可能導(dǎo)致房屋建筑的不均勻沉降，導(dǎo)致墻體開裂等，同時(shí)設(shè)計(jì)方案也決定著基礎(chǔ)選型以及后續(xù)施工的合理性和經(jīng)濟(jì)性，可見做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重中之重。

1 影響房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的因素

1．1 上部結(jié)構(gòu)

房屋建筑的上部結(jié)構(gòu)采用何種形式、地上建筑高度、墻體厚度等在很大程度上決定了基礎(chǔ)的類型、埋深和截面積等，因此是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中需要考慮的重要因素。這主要是因?yàn)椋喜拷Y(jié)構(gòu)的類型、高度和墻體厚度不同均會導(dǎo)致房屋建筑荷載在基礎(chǔ)上分布的特點(diǎn)不同，繼而對基礎(chǔ)沉降、穩(wěn)定性和抗變形能力的要求也不同，因此在對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮。

1．2 地質(zhì)條件

地質(zhì)條件在很大程度上決定了基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)承載能力，地質(zhì)條件的范疇很大，因素很復(fù)雜，其中有兩個(gè)條件對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)影響最大:其一是地基持力層的特點(diǎn)，地基持力層是與基礎(chǔ)相接的土層，該土層是承受房屋建筑負(fù)荷的主要部分，因此持力層土質(zhì)特點(diǎn)(黏土、砂質(zhì)土、砂粘土等形式)、壓縮模量、持力層承載能力等參數(shù)應(yīng)是房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中必須考慮的因素;二是樁基穿越土層的情況，包括土層中地下水的分布特點(diǎn)和樁基穿越能力等，基礎(chǔ)選型過程中必須將這些因素考慮進(jìn)去。

1．3 施工環(huán)境

施工環(huán)境包括自然環(huán)境和人工環(huán)境。

自然環(huán)境因素包括環(huán)境溫度、抗震等級等，由于構(gòu)成基礎(chǔ)的材料是鋼筋混凝土，如果環(huán)境溫度過低就可能導(dǎo)致基礎(chǔ)出現(xiàn)開裂情況，因此基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮低溫施工，以便采取應(yīng)對措施，而抗震等級將影響基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)是否需要設(shè)置抗震縫以及抗震縫設(shè)置的數(shù)量和位置等。

人工環(huán)境對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響包括以下幾個(gè)方面:第一，建筑施工過程中避免不了各種振動，為保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定就應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)之初充分考慮;第二，如果需要打樁，則樁基在入土后就會將土向周圍擠壓，造成擠土效應(yīng)，從而使周圍的土層產(chǎn)生一定的應(yīng)力，改變周邊建筑物基礎(chǔ)的受力情況以及對周圍地下管網(wǎng)造成擠壓，因此基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量降低這種影響。

2 房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選型的原則

2．1 經(jīng)濟(jì)合理性原則

房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不但要考慮技術(shù)性的指標(biāo)，而且還要符合經(jīng)濟(jì)性的原則，因此基礎(chǔ)自身的材料消耗也要為實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑工程的成本目標(biāo)奠定基礎(chǔ)，另外，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性原則還體現(xiàn)在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要有助于保證施工進(jìn)度，降低施工成本。

2．2 綜合性設(shè)計(jì)原則

房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)單位要將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)相聯(lián)系，從房屋建筑基礎(chǔ)的功能、結(jié)構(gòu)、與上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系等諸多方面進(jìn)行分析，通盤考慮，將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案放在房屋建筑整體中進(jìn)行分析對比，使基礎(chǔ)與建筑整體達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一的要求，不斷對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，從而得出最佳的設(shè)計(jì)方案。

2．3 多樣式原則

房屋建筑基礎(chǔ)的類型樣式較多，設(shè)計(jì)單位應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中全面掌握各種基礎(chǔ)類型，并與實(shí)際情況相結(jié)合，選出兼具經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的基礎(chǔ)類型。

2．4 動態(tài)設(shè)計(jì)原則

動態(tài)設(shè)計(jì)原則就是在房屋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)不但要使基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)和功能上能夠滿足當(dāng)前的需要，而且還要用發(fā)展的眼光看待基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作，使設(shè)計(jì)方案也能夠順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢，滿足未來一段時(shí)間內(nèi)房屋建筑可能出現(xiàn)的改造、擴(kuò)建等的要求。

3 房屋建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方法

3．1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，通過對過去一段時(shí)間國內(nèi)外典型建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行系統(tǒng)分析，從其中總結(jié)出一定的約定俗成的規(guī)律，并作為新設(shè)計(jì)方案的立足點(diǎn)，同時(shí)考慮各類型基礎(chǔ)各自的特點(diǎn)和適用范圍，并與房屋建筑自身特點(diǎn)、勘查資料相結(jié)合，從而選出合適的基礎(chǔ)類型，并經(jīng)計(jì)算確定各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

3．2 共同作用分析法

在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，常常將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)和地基看作一個(gè)統(tǒng)一的整體，使三者之間保持力的平衡和協(xié)調(diào)的變形能力，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，由于其考慮了上部結(jié)構(gòu)的剛度，因此更具科學(xué)性和合理性，但同時(shí)這種方法由于涉及到的方面較多，因此設(shè)計(jì)難度也較大，對于計(jì)算機(jī)軟件和硬件的要求也更高，設(shè)計(jì)成本較傳統(tǒng)方法高出不少，因此只有在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中才會采用。

4 基礎(chǔ)選型和設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4．1 獨(dú)立基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

獨(dú)立基礎(chǔ)的造價(jià)較低，且對地基土具有較好的適應(yīng)性，且抗震性能較好，因此在框架結(jié)構(gòu)的民用建筑中普遍采用。對獨(dú)立基礎(chǔ)來說，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)根據(jù)地基土的特點(diǎn)而進(jìn)行，如地基土的壓縮性較強(qiáng)、壓實(shí)密度較大，則宜設(shè)計(jì)成剛性基礎(chǔ)，除此之外則應(yīng)設(shè)計(jì)成柔性基礎(chǔ)，以抵抗地基土壓縮帶來的不均勻沉降。根據(jù)實(shí)際情況獨(dú)立基礎(chǔ)可采用階形基礎(chǔ)、坡形基礎(chǔ)、杯形基礎(chǔ)中的一種或組合，獨(dú)立基礎(chǔ)一般設(shè)置于承重的柱下，與現(xiàn)澆混凝土柱整體澆筑，如柱采用預(yù)制混凝土柱，則一般將獨(dú)立基礎(chǔ)上部做成杯口形，將柱嵌入到杯口中并用細(xì)石混凝土嵌縫形成杯口基礎(chǔ)。

4．2 樁基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

樁基礎(chǔ)的承載能力較強(qiáng)，主要用于地基下部土層較為堅(jiān)硬，且地基上部承載力不足的場合，另外在基礎(chǔ)加固時(shí)也常采用樁基礎(chǔ)作為治理措施，由于樁身較長，可將上部荷載傳遞到地層身處。在設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)時(shí)，如果房屋建筑結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)，為減小各部位沉降的差異性，可在基礎(chǔ)中部加密布樁以及增加中部樁身長度的方式來調(diào)整樁基的支承受力方式。

4．3 箱形或筏型基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

箱形或筏板形基礎(chǔ)主要用于地基土承載力不均勻以及高層建筑等對地基基礎(chǔ)承載力要求高的場合，另外，在有地下室的房屋建筑中也可采用筏板基礎(chǔ)，使其既發(fā)揮基礎(chǔ)的作用又可作為地下室的地面使用。箱型基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的主要難點(diǎn)在于降低基礎(chǔ)整體的彎曲應(yīng)力，因此可將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)看做一體，采用共同作用分析法進(jìn)行設(shè)計(jì)，另外，箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)屬于大體積混凝土，施工中容易出現(xiàn)溫度裂縫，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要予以充分考慮，通過設(shè)置伸縮縫來抵抗由于溫度變化導(dǎo)致的變形，寬度一般設(shè)置為20mm－30mm。

4．4 樁箱基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

樁箱基礎(chǔ)是采用樁基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)，使兩種基礎(chǔ)共同承載受力的基礎(chǔ)，其抗彎剛度較高，卸載能力強(qiáng)，沉降量較小，因此常用于在軟弱地基上建設(shè)的高層建筑、重型建筑以及其他對沉降量要求嚴(yán)格的房屋建筑。樁箱基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于布樁方式的選擇，由于不同方位地基土性質(zhì)的差異性，如果采用滿堂布樁的方式就會使得各個(gè)樁體樁頂反力出現(xiàn)差異，對于基礎(chǔ)底板來說，各個(gè)部位受力不均，若要保證基礎(chǔ)的承載力就必須使底板具備一定的厚度;因此，實(shí)際設(shè)計(jì)中可通過調(diào)整布樁方式，即通過適當(dāng)增加中間部位樁間距的方式，充分利用基礎(chǔ)底部樁間土的承載力，分擔(dān)基礎(chǔ)底板的受力情況，從而減小底板厚度。另外，如果上部結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當(dāng)沿著剪力墻軸線方向布樁，以抵抗由于剪力墻自重可能導(dǎo)致的基礎(chǔ)局部受壓過大。

5 結(jié)束語

俗話說，萬丈高樓平地起，良好的基礎(chǔ)是房屋建筑穩(wěn)定的必要條件，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作不僅關(guān)系到整個(gè)房屋建筑的安全性、適用性、耐久性，同時(shí)對建筑工程的成本也有至關(guān)重要的影響，因此作為設(shè)計(jì)人員必須高度重視基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作，注重細(xì)節(jié)，一方面使基礎(chǔ)能夠滿足房屋建筑的承載力要求，另一方面要努力控制成本，從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

余曉陽，中機(jī)中聯(lián)工程有限公司建筑七所，重慶400039