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摘要:作為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心和關(guān)鍵,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定了建筑結(jié)構(gòu)的安全性。如果沒有合理地進(jìn)行地基處理,建筑地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性會(huì)大大降低,同時(shí)建筑工程的整體質(zhì)量也將受到影響。如果基礎(chǔ)穩(wěn)定性和承載力不足,一旦受到地震等較大外力作用的影響,建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生不均勻沉降、變形、坍塌等質(zhì)量安全問題。為此,工作人員要加強(qiáng)對(duì)影響建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)因素的深入分析,積極優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性,從而提升建筑項(xiàng)目的可靠性和安全性。
關(guān)鍵詞:民用建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
1影響基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的因素
1.1上部結(jié)構(gòu)的安全性
上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)是組成建筑工程的主要內(nèi)容。設(shè)計(jì)人員只有協(xié)調(diào)好上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ),才能將兩者的共同作用充分發(fā)揮出來,才能提升建筑工程的應(yīng)用效果。建筑的整體安全性會(huì)受到上部結(jié)構(gòu)安全性的影響,上部結(jié)構(gòu)的安全性又取決于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和各個(gè)部分受力構(gòu)件強(qiáng)度的影響。可見,地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)相輔相成。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前,需要按照規(guī)范要求對(duì)上部結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行客觀衡量。不同形式的上部結(jié)構(gòu)適用于不同的地基形式,所以,設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中需要充分了解上部結(jié)構(gòu)的剛度特點(diǎn),然后根據(jù)剛度特點(diǎn)做好與之相適應(yīng)的地基設(shè)計(jì)(見圖1)。
1.2地質(zhì)條件是否符合要求
設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)前,需要充分了解施工現(xiàn)場(chǎng)和周圍的環(huán)境情況,親自調(diào)查研究施工現(xiàn)場(chǎng),做好前期勘察資料的深入分析。在實(shí)地調(diào)查后,可以通過勘測(cè)的方式來了解擬建場(chǎng)地的具體情況,包括當(dāng)?shù)氐牡匦蔚貏?shì)、地質(zhì)條件、交通情況、排污情況等。即使是相同的建筑物,在不同的環(huán)境中,不同的地基施工方案也會(huì)影響設(shè)計(jì)和施工的難度。在通常情況下,工作人員要盡量選擇簡(jiǎn)單有效的地基處理方式,充分發(fā)揮天然地基的良好優(yōu)勢(shì)。工作人員不但要考慮施工質(zhì)量,還要考慮工程的經(jīng)濟(jì)性。不過,具體的民用建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常常會(huì)遇到和設(shè)計(jì)需求不相符的情況,此時(shí)需要加強(qiáng)優(yōu)化處理地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),切實(shí)提高地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
1.3大型建筑物的影響
當(dāng)前,城市建設(shè)用地十分緊張。為了緩解用地緊張的問題,建筑物逐漸朝著高層、超高層方向發(fā)展,同時(shí)建筑工程建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。大型建筑物對(duì)地基承載性有著更高的要求,而天然地基往往不能承載上部結(jié)構(gòu)的荷載。如果沒有合理地進(jìn)行地基設(shè)計(jì)和處理,就很容易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降等問題。樁基礎(chǔ)是當(dāng)前常用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式,對(duì)于建筑物的安全性和穩(wěn)定性的提升有著很大的輔助作用。然而,城市中有著較為密集的建筑物,在具體應(yīng)用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)時(shí),容易受到周圍建筑物的影響,尤其是大型建筑物。同時(shí),樁基礎(chǔ)施工還會(huì)擾動(dòng)周圍的構(gòu)筑物和環(huán)境,尤其是打樁施工會(huì)產(chǎn)生噪聲污染,擾動(dòng)周圍的土體。可見,在進(jìn)行建筑基礎(chǔ)施工時(shí),設(shè)計(jì)人員、技術(shù)人員應(yīng)深入分析和研究地基處理技術(shù),盡量減少對(duì)周圍的構(gòu)筑物和環(huán)境的影響。
2建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題
2.1地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不符合相關(guān)規(guī)范
建筑物的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作較為復(fù)雜,需要綜合考慮多方面的因素,對(duì)專業(yè)性的要求較高。設(shè)計(jì)人員如果技術(shù)水平不高,那么很難建設(shè)出高質(zhì)量的建筑產(chǎn)品,甚至?xí)l(fā)一系列的質(zhì)量安全問題。有的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)人員的工作態(tài)度不認(rèn)真,沒有對(duì)建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性進(jìn)行客觀評(píng)價(jià),以致地基基礎(chǔ)的安全性無法得到保障。工作人員如果對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度沒有深刻、全面且準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí),那么在具體開展設(shè)計(jì)工作時(shí)就難以科學(xué)合理地設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),即使完成了建筑工程建設(shè),在運(yùn)營(yíng)階段也可能出現(xiàn)不同程度的問題。尤其是在較深的軟土地基區(qū)域,這會(huì)進(jìn)一步增加基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的難度。有的施工單位沒有細(xì)致勘察軟土程度和具體深度,設(shè)計(jì)師也沒有明確計(jì)算土層軟弱情況,對(duì)地基的承載能力缺乏準(zhǔn)確的掌握。如果設(shè)計(jì)不合理,則會(huì)導(dǎo)致地基發(fā)生不均勻沉降,設(shè)計(jì)方案的各種缺陷會(huì)逐漸暴露出來,造成難以彌補(bǔ)的損失。
2.2施工圖紙專業(yè)性不足
地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)繪圖非??简?yàn)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)能力,有的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)人員缺乏足夠的設(shè)計(jì)能力,其中之一便是設(shè)計(jì)圖紙繪制不專業(yè)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)要繪制多種結(jié)構(gòu)圖,如平面結(jié)構(gòu)圖、屋頂結(jié)構(gòu)圖、內(nèi)部管線圖等。在施工中,施工人員應(yīng)遵循設(shè)計(jì)圖紙做好相關(guān)施工作業(yè)。要想保證設(shè)計(jì)方案的高效落實(shí),就要詳細(xì)標(biāo)注各項(xiàng)參數(shù),明確其中的要點(diǎn),準(zhǔn)確、有效、細(xì)致地繪制設(shè)計(jì)圖紙,在不影響地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量的同時(shí)保證施工進(jìn)度。此外,在圖紙繪制過程中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度重視具體細(xì)節(jié)。有的設(shè)計(jì)人員僅僅設(shè)計(jì)出大概的地基施工圖紙,沒有細(xì)致地標(biāo)注各項(xiàng)參數(shù),以致設(shè)計(jì)圖紙的準(zhǔn)確性不足,施工人員很難看懂設(shè)計(jì)圖紙的具體要求。這會(huì)給施工階段造成較大的阻礙,導(dǎo)致施工人員難以高效、順利地進(jìn)行地基基礎(chǔ)施工作業(yè)。
2.3地質(zhì)勘查不夠全面、準(zhǔn)確
地質(zhì)勘查的結(jié)果是建筑工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的保障,只有勘查設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、全面,才能有力地支持設(shè)計(jì)工作的高效開展。有的施工單位在前期勘查設(shè)計(jì)階段并沒有進(jìn)行全面且準(zhǔn)確的勘察,勘查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度不高,導(dǎo)致無法有力地支持設(shè)計(jì)人員開展設(shè)計(jì)工作。有的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)時(shí)沒有細(xì)致分析勘查資料,也沒有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察,導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的合理性不高。建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的前提就是地質(zhì)勘查,如果地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確,得到高質(zhì)量的設(shè)計(jì)方案就無從談起。勘查設(shè)計(jì)內(nèi)容較多,如地形、地貌、地下水位、氣候條件。設(shè)計(jì)人員借助勘查資料,能夠有效避開一些不利因素,從而保證工程建設(shè)的順利開展。只有科學(xué)合理地設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,才能提高地基基礎(chǔ)的科學(xué)性和真實(shí)性,才能靈活地完成建筑地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工,才能思路清晰地建設(shè)建筑工程項(xiàng)目。不過,有些工作人員在設(shè)計(jì)階段沒有對(duì)地質(zhì)勘查工作給予足夠的重視,地質(zhì)勘查工作存在不全面、不準(zhǔn)確等問題。如果勘察工作不到位,那么設(shè)計(jì)師就無法準(zhǔn)確、深入地分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息,建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效規(guī)避一些不利因素。有的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí),更多地依靠自身的主觀判斷,沒有堅(jiān)持客觀性原則,這也會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性不足。
3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)措施
3.1基礎(chǔ)選型分析
合理選型是保證建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案合理的前提,因此,工作人員要根據(jù)工程的具體要求合理地確定基礎(chǔ)類型。當(dāng)前,獨(dú)立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和抗震性都表現(xiàn)良好,在地基變形情況適應(yīng)方面有著良好的效果。不過,有的地基缺乏足夠的均勻性,難以滿足地基承載力的需求,如果盲目選用獨(dú)立基礎(chǔ),可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果。建筑工程最常見的是鋼筋混凝土筏板結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以同時(shí)作為地下室結(jié)構(gòu)筏板和地下室底板結(jié)構(gòu),承載性能較強(qiáng),施工操作流程也較為方便。在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)過程中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)參數(shù),如基礎(chǔ)高度、最小配筋率等。同時(shí),基礎(chǔ)施工往往涉及較大體積的結(jié)構(gòu)工程,需要應(yīng)用大體積混凝土技術(shù)(見圖2)。如果施工中沒有嚴(yán)格控制工藝流程,可能引發(fā)裂縫等問題。為此,施工人員應(yīng)做好后澆帶的合理設(shè)置,有效應(yīng)對(duì)溫度裂縫問題,通常按照800mm~1000mm的寬度設(shè)置溫度裂縫。此外,有的高層建筑基礎(chǔ)處于天然基礎(chǔ)上,應(yīng)按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)控制其埋設(shè)深度,提高其抗傾覆性和抗滑性能。高層建筑對(duì)于緩解我國(guó)城市用地緊張的問題有著良好的效果,無形中促使我國(guó)的建筑層高逐漸提升。此時(shí),合理應(yīng)用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以保證建筑基礎(chǔ)的安全性,還能有效改善軟土地基的性能。很多城市建筑工程的選址距離舊建筑較近,如果新建筑物比原有建筑物的基礎(chǔ)埋深更深,則會(huì)影響已有建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,如果沒有采取合理的保護(hù)措施,甚至?xí)l(fā)既有建筑變形、坍塌等嚴(yán)重的后果。為了有效避免此類問題,設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中做好新舊建筑物安全距離的嚴(yán)格設(shè)置,參考相應(yīng)指標(biāo)確定安全距離,做好多方面因素的考量。建筑物沉降量、原有建筑物剛度等都是影響建筑與相鄰距離確定的主要因素,其中新建筑物的沉降量主要決定于地基土壓縮性能、建筑物荷載等。
3.2上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
建筑物上部結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量分布情況和整體結(jié)構(gòu)的安全性息息相關(guān),這也是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考量的因素。所以,為了有效提高建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果,設(shè)計(jì)人員需要合理設(shè)計(jì)建筑物的上部結(jié)構(gòu)。屋面部分是建筑物上部結(jié)構(gòu)的重要組成內(nèi)容,當(dāng)前斜坡結(jié)構(gòu)是很多建筑物常用的屋面結(jié)構(gòu)形式,其包括梁板式、折板式等偏心受拉構(gòu)件。在選擇具體結(jié)構(gòu)類型時(shí),設(shè)計(jì)人員需要依據(jù)建筑的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的選擇設(shè)計(jì),從而提高建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。3.3加強(qiáng)性能計(jì)算(1)承載力計(jì)算。當(dāng)前,很多建筑采用主樓和裙房基礎(chǔ)一體化設(shè)計(jì)方案。對(duì)此,設(shè)計(jì)師需要按照基礎(chǔ)兩側(cè)超載細(xì)致地計(jì)算基礎(chǔ)底面上的荷載,按照基礎(chǔ)寬度兩倍的方式計(jì)算超載寬度,盡量提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。如果工程所在區(qū)域?yàn)閹r石地基(這種地基有著較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形式,承載力也較高),那么設(shè)計(jì)人員可以先利用荷載試驗(yàn)確定其具體承載力,然后根據(jù)承載力做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。(2)穩(wěn)定性計(jì)算。當(dāng)前,很多建筑工程項(xiàng)目存在抗浮穩(wěn)定性不足的情況。對(duì)此設(shè)計(jì)師可以根據(jù)工程項(xiàng)目要求和實(shí)際情況合理設(shè)置構(gòu)件或采取增壓等措施解決這些問題。如果是局部的抗浮情況未能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,那么設(shè)計(jì)人員可以加強(qiáng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)剛度來解決這一問題。比如,設(shè)計(jì)師可以選用抗拔樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式,在抗拔樁位移增加時(shí)抗拔力也會(huì)增加。為了避免基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)位移過大,設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格控制抗拔力值。大部分建筑物可以通過單樁豎向抗拔荷載試驗(yàn)來確定抗拔樁的承載力特征值。如果建筑物對(duì)變形控制要求較高,那么設(shè)計(jì)人員可以通過變形計(jì)算來確定抗拔樁的承載力特性值。
3.4基礎(chǔ)施工材料的合理選擇
基礎(chǔ)配筋、混凝土等材料是組成建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵的部分,直接影響建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。因此,要合理選定混凝土、基礎(chǔ)配筋等材料,將其施工標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性提高,從而提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性,確保其符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí),設(shè)計(jì)師要注意在選取基礎(chǔ)配筋時(shí)保證其能夠匹配最小配筋,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖紙合理設(shè)置基礎(chǔ)配筋,并且合理調(diào)整基礎(chǔ)寬度,精準(zhǔn)定位基礎(chǔ)圖構(gòu)造柱,合理設(shè)置構(gòu)造柱,確?;A(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠。
4民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)化
為了保證建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和安全性,設(shè)計(jì)人員需要優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的可靠性。為此,設(shè)計(jì)人員要不斷加強(qiáng)自身的綜合素質(zhì),還要具備負(fù)責(zé)的態(tài)度、高度的工作責(zé)任心。同時(shí),設(shè)計(jì)人員要確定建筑工程項(xiàng)目前期勘查設(shè)計(jì)工作是否詳細(xì)充分,并做好各類材料信息的整理分析,明確建筑所在區(qū)域的具體情況,為高效開展設(shè)計(jì)工作提供有力的支持。設(shè)計(jì)人員在獲得勘查材料后,要細(xì)致地分析勘查數(shù)據(jù)信息,同時(shí)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的考察。在具體的設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)人員可以積極借助BIM等現(xiàn)代信息技術(shù)和軟件,利用建筑信息模型的碰撞檢查功能確定設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)可靠,及時(shí)查找設(shè)計(jì)方案中的不足之處,明確施工中可能存在的缺陷并有針對(duì)性地采取預(yù)防措施,從而切實(shí)保證建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。
5結(jié)語
建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)就是地基基礎(chǔ),地基基礎(chǔ)支撐著整個(gè)建筑工程項(xiàng)目體系。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前需要對(duì)地質(zhì)勘查和基礎(chǔ)選型進(jìn)行細(xì)致分析,合理計(jì)算設(shè)計(jì)方案中的各項(xiàng)參數(shù),做好圖紙的優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪制,從而提高建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)質(zhì)量,切實(shí)保證建筑工程項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量并提高建筑項(xiàng)目的建設(shè)效果。
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作者:曾海芹 單位:山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司