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摘要:在民用建筑工程中,建筑结构设计质量将对工程整体效果产生直观的影响,尤其是基础结构的设计更是建筑结构设计的重中之重,如果基础结构的设计质量不佳,不仅会削弱建筑使用性能,还会大幅度增加施工成本,因此对建筑基础结构设计应给予高度的重视。本文将对民用建筑结构设计中基础设计的影响因素、设计原则和具体措施加以探讨和分析,以期全面提高民用建筑的设计水平,从而确保建筑的稳定性和安全性,促使建筑为住户提供更为完善优质的服务。
关键词:民用建筑;结构设计;基础设计
引言:众所周知,我国的建筑行业正保持蓬勃发展的态势,人们对建筑质量也提出了越来越高的要求,为了满足人们的使用需求和审美需求,需要切实加强建筑结构设计,确保设计的经济性、合理性和可行性,以便为施工提供有力的依据,防止各类违规操作的发生,同时对工程造价进行严格的控制,以保证工程的质量和效益获得进一步的提升。基础结构作为建筑的重要组成部分,与建筑使用性能和使用寿命息息相关,下面将重点论述建筑基础结构的设计要点,以供建筑结构设计相关工作的参考和借鉴。
一、民用建筑基础设计的影响因素
1、上部结构
建筑工程由上部结构与地基基础两部分组成,上部结构与地基基础共同作用,变形协调。上部结构的安全与否,不仅取决于自身各种受力构件的强度,同时还受地基基础变形的影响。地基基础的设计也要充分考虑上部结构的刚度问题,不同的上部结构形式对地基基础变形的适应能力也不用,因而需要设计人员在了解上部结构的刚度特点后制定出合理的地基基础形式。
2、地质条件
在开展建筑基础设计之前,通常需要对施工现场进行勘查,了解地质特点、交通情况、管线分布等等,并以此为依据选择合适的基础形式。这是因为建筑基础的种类较多,不同的基础形式在施工成本和施工效果上存在显著的差异,只有结合工程实际情况制定基础施工方案,才能保证工程效益的最大化,施工效果也会更为理想。尤其对于一些复杂地质来说,往往要对地基进行特殊处理,增强地基强度和性能,防范地基变形的发生,唯有如此地基才能在长时间以后仍然保持良好的运行状态,即使发生地震灾害建筑也不会轻易发生位移和滑坡,建筑住户的生命财产安全也能得到可靠的保障。
3、施工环境
建筑基础施工难免会对周围环境产生影响,甚至会引起噪音、空气、土壤等各种类型的污染,严重破坏人们的生产生活秩序,给城市发展造成了一定的阻碍。随着科技的快速发展,建筑施工正向着机械化、自动化的方向转变,机械化作业有利也有弊,好处是提高了施工效率,弊端是机械施工的噪音较大,要想避免上述问题的发生,就要在设计阶段对基础施工的危害进行科学全面的分析,并制定行之有效的防控措施,最大限度的降低建筑施工对环境的不利效应,确保施工的顺利高效开展。
二、民用建筑基础设计的原则
民用建筑基础设计应坚持因地制宜、就地取材,保护环境和节约资源的原则,除此之外,还应注意的是建筑应具有以下几项功能:能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用;保持良好的使用性能;具有足够的耐久性能;当发生火灾时,在规定的时间内可保持足够的承载力;当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时,结构能保持必需的整体稳固性,不出现与起因不相称的破坏后果,防止出现结构的连续倒塌。
按此规定根据地基工作状态,地基设计时应当考虑:(1)在长期荷载作用下,地基变形不致造成承重结构的损坏;(2)在最不利荷载作用下,地基不出现失稳现象;(3)具有足够的耐久性能。
地基承载力的选取以不使地基中出现长期塑性变形为原则,同时还要考虑在此条件下各类建筑可能出现的变形特征及变形量。由于地基土的变形具有长期的时间效应,与钢、混凝土、砖石等材料相比,它属于大变形材料。从已有的大量地基事故分析,绝大多数事故皆由地基变形过大或不均匀造成。地基基础的设计使用年限应满足上部结构的设计使用年限要求。大量工程实践证明,地基在长期荷载作用下承载力有所提高,基础材料应根据其工作环境满足耐久性设计要求。
对于地基土的性质较复杂的建筑,譬如暗塘、古河道、山前洪积、熔岩等许多不良地质条件,必须强调因地制宜原则。设计人员必须根据具体工程的地质条件、结构类型以及地基在长期荷载作用下的工作形状,采用优化设计方法,以提高设计质量。对于有地下水的场地情况,在地下水位以下时应扣去水的浮力。否则,将使计算结果偏差很大而造成重大失误。在计算土压力、滑坡推力、稳定性时尤应注意。
三、民用建筑结构基础设计的措施
1、基础的埋置深度的选取
位于天然土质地基上的高层建筑筏形或箱形基础应有适当的埋置深度,以保证筏形和箱形基础的抗倾覆和抗滑移稳定性,否则可能导致严重后果;随着我国城镇化进程,建设土地紧张,高层建筑设地下室,不仅满足埋置深度要求,还增加使用功能,对软土地基还能提高建筑物的整体稳定性,所以一般情况下高层建筑宜设地下室。在城市居住密集的地方往往新旧建筑物距离较近,当新建建筑物与原有建筑物距离较近,尤其是新建建筑物基础埋深大于原有建筑物时,新建建筑物会对原有建筑物产生影响,甚至会危及原有建筑物的安全或正常使用。为了避免新建建筑物对原有建筑物的影响,设计时应考虑与原有建筑物保持一定的安全距离,该安全距离应通过分析新旧建筑物的地基承载力、地基变形和地基稳定性来确定。通常决定建筑物相邻影响距离大小的因素,主要有新建建筑物的沉降量和原有建筑物的刚度等。新建建筑物的沉降量与地基土的压缩性、建筑物的荷载大小有关,而原有建筑物的刚度则与其结构形式、长高比以及地基土的性质有关。
2、承载力计算
目前建筑工程大量存在着主裙楼一体的结构,对于主体结构地基承载力的深度修正,宜将基础底面以上范围内的荷载,按基础两侧的超载考虑,当超载宽度大于基础宽度两倍时,可将超载折算成土层厚度作为基础埋深,基础两侧超载不等时,取小值。岩石地基的承载力一般较土高得多,可用岩石地基载荷试验确定。对完整、较完整和较破碎的岩体可以取样试验时,可以根据饱和单轴抗压强度标准值,乘以折减系数确定地基承载力特征值。
3、变形计算
地基变形计算是地基设计中的一个重要组成部分。当建筑物地基产生过大的变形时,对于工业与民用建筑来说,都可能影响正常的生产或生活,危及人们的安全,影响人们的心理状态。
4、稳定性计算
建筑物抗浮稳定性不满足设计要求时,可采用增加压重或设置抗浮构件等措施。在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时,也可采用增加结构刚度的措施。采用抗浮构件(例如抗拔桩)等措施时,由于其产生抗拔力伴随位移发生,过大的位移量对基础结构是不允许的,抗拔力取值应满足位移控制条件。采用单桩竖向抗拔载荷试验的方法确定的抗拔桩抗拔承载力特征值进行设计对大部分工程可满足要求,对变形要求严格的工程还应进行变形计算。
结语:综上所述,民用建筑结构设计中的基础设计不容忽视,在设计基础结构时要对其影响因素加以全面分析,严格遵循一定的设计原则和要求,同时做好基础埋设深度、承载力、变形、稳定性的计算,确保基础设计能够符合民用建筑的运行要求,尽可能的保证建筑质量和性能最大化的发挥出来,从而为住户创建安全、舒适的居住环境。
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