地基结构设计论文

2022-05-05

想必大家在写论文的时候都会遇到烦恼,小编特意整理了一些《地基结构设计论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。【摘要】建筑地基工程的质量直接关系到建筑的安全和稳定,是建筑结构的根本,在结构设计中必须进行全面细致的设计,以保证建筑的安全性。其属于地下隐蔽工程,是建筑结构的根本,一旦发生事故就会造成灾难性后果。基于此,本文简述了建筑地基工程存在的问题,对建筑工程中地基结构设计的计算以及建筑工程中的地基结构设计进行了探讨分析。

地基结构设计论文 篇1:

如何加强住宅地基结构设计

【摘要】钢筋和混凝土指标作为重要的工程造价指标,对工程的设计、施工及造价控制都有十分重要的参考意义。本文基于结构设计视角,对常见的建筑类型(结构形式)的钢筋和混凝土指标进行测算收集,得出基本规律,将其应用于工程设计实践。对建筑工程结构设计方案优化、常见指标对比、工程造价控制提供积极有效的帮助。

【关键词】钢筋;混凝土;指标;工程造价;结构设计

建筑工程造价资料是工程造价管理人员在工程设计、建设过程中宝贵经验的总结,应当作为一种财富充分加以搜集、利用全面系统地积累工程造价资料是工程造价管理基础工作的一个重要组成部分。在工程项目的设计阶段,设计过程所形成的成本在建筑工程总费用中所占的比例不到1%,但设计是否科学、合理,对工程造价的影响却高达75%以上,在建筑设计阶段,对工程造价进行控制的有效性能够达到88%,这说明在能够满足建筑工程预期效果的前提下,通过对建筑项目科学、合理设计,尤其对建筑结构进行优化设计,是对工程造价进行有效控制的关键。钢筋和混凝土是建筑工程中最为重要的材料组成,相较于其他材料,它们在工程造价中所占比例较高,其含量的高低对工程的造价影响亦较大,钢筋与混凝土的指标是重要的工程造价资料。结构设计优化的重点在于满足结构受力的情况下,如何节省钢筋和混凝土的用量。因而在设计阶段,钢筋和混凝土的单位指标对于前期结构设计优化和后期项目建设的造价控制均有着十分重要的参考价值和借鉴意义。

1、收集工程造价指标的意义

从宏观角度上,收集工程造价指标资料,可以为政府立项审批部门、主管部门在拟建建设项目宏观决策上提供参考数据;为监管、审计建设项目的合理性提供参考数据;为建设项目的工程造价管理部门提供技术经济基础资料;为建设项目工程前期阶段的投资决策、评估、建设项目建议书、可行性研究、初步设计概算提供技术经济基础资料。

从中观角度上,收集工程造价指标资料,可以為建设项目工程前期工程概算的造价控制和限额设计以及设计方案优化、比选提供技术经济支撑;为建设单位、设计单位、中介服务单位、房地产评估机构、施工企业的相关工程造价人员提供工程管理、经济分析等技术经济参考数据。

从微观角度上,收集工程造价指标资料,可以为建设项目实施阶段的编审项目招标控制价和投标报价分析作参考;为实施前期施工总计划的编制和后期阶段的工程竣工结算审核预判以及总成本分析提供参考;为施工企业申请劳力、材料、机具进场提供参考数据;为主要材料的快速估算和预测提供数据基础。

2、造价资料的收集原则

工程造价资料在积累的过程中,为了保证工程造价资料的作用能充分发挥出来,在对工程造价资料进行收集时,要坚持以下几个原则:

(1)统一性原则。管理者应该将收集的资料进行分类管理,并建立统一的管理模式,让收集的资料能够被有效利用。

(2)科学性原则。要一切从实际出发,实事求是,按照市场客观规律进行资料的收集,收集的资料要与现代社会需求相符合,保证收集的造价资料具有真实性和有效性。

(3)普遍性原则。要涉及到社会各个领域、各个行业,保证收集的资料是全面、完整的。

(4)代表性原则。要收集具有代表性的资料,不能将有价值的、没有价值的进行笼统的收集,保证收集资料有效和独特。

(5)系统性原则。一定要建立一个完整的系统,这样造价资料的作用才能充分发挥出来。

(6)实效性原则。因工程建设的动态性非常强,所以要保证资料的实效性,以此保证工程建设的正常进行。

3、钢筋混凝土指标的收集

广泛收集结构设计阶段的各类典型建筑的结构设计方案、结构施工图、特殊部位结构选型对比图纸等一手资料,对其中的典型建筑进行指标测算,包括公用与民用建筑的钢筋及混凝土含量指标,分析其对造价水平的影响。

按照结构形式(框架、框剪)、建筑形式(办公楼、写字楼、多层住宅、高层住宅)、建筑高度(高层、超高层)等标准进行分类测算分析,为结构设计专业提供参考。

在2011-2016年的研究周期内,共测算收集了若干项目,具体分类及指标如下表1:

根据研究的统计数据可得:

统计的结构形式主要是框架剪力墙结构和剪力墙结构,收集资料涵盖范围主要是主要分为住宅、办公楼(写字楼、商业)、地下室等。

住宅高层建筑(建筑总高在100m以下)的平均钢筋指标为42.638 kg/m2,平均混凝土指标为0.344 m3/m2;住宅超高层建筑(建筑总高在100m以上)的平均钢筋指标为63.466 kg/m2,平均混凝土指标为0.477 m3/m2。

办公楼高层建筑(建筑总高在100m以下)的平均钢筋指标为48.008 kg/m2,平均混凝土指标为0.307 m3/m2;办公楼超高层建筑(建筑总高在100m以上)的平均钢筋指标为80.352 kg/m2, 平均混凝土指标为0.331 m3/m2。

地下室的平均钢筋指标为143.369 kg/m2, 平均混凝土指标为1.157m3/m2。

4、指标应用在结构设计各阶段对工程造价的影响

工程设计是影响和控制工程造价的关键环节,其中尤以结构设计影响最大,具体表现为以下几个方面:

(1)结构设计方案阶段对投资的影响

研究表明,单项工程设计中,建筑结构方案的选择对投资有较大影响,通过对比常见结构类型钢筋混凝土,可以改善基础形式与结构形式的选型,节省成本,提高结构体系的利用效率。

(2)结构设计过程阶段对工程造价的影响

在结构设计过程中,建筑结构的细部设计及工程师根据实际情况对设计过程的掌控能力也直接影响着工程造价。如截面尺寸选取、钢筋类别、钢筋连接方式等。通常,结构设计人员会在完成整体设计前对单位体(元),如标准层进行细化设计,通过指标测算得出钢筋混凝土的单位指标,此时,常见结构类型的钢筋混凝土指标便可以为结构设计人员提供较为直观的参考。

(3)结构设计在施工阶段对工程造价的影响

结构设计质量的好坏直接影响建设费用的多少的施工工期的长短,直接决定人工、机械、材料的投入成本。据统计,引起工程质量事故的诸多原因中,设计责任所占比例颇高,一些建设项目因设计师功能设置不合理影响正常使用或受力不合理引起应力集中,导致投资浪费;更有甚者,因为缺乏与必要的钢筋混凝土指标进行对比参考,导致设计失误,甚至会造成停工、返工等严重影响工程造价控制的设计事故。

结语:

通过基于结构设计视角的钢筋混凝土含量指标的测算和收集,我们得出了几种常见建筑类别的指标区间与平均值,反映出了一定的设计规律和技术经济特点。这些宝贵的工程造价资料无论对建设单位、设计单位、咨询单位、施工单位还是各级建设主管部门,在今后类似项目的结构设计、工程造价控制以及项目施工成本管理等方面都有着重大的参考价值和现实意义。

参考文献:

[1]秦兴勇.基于工程造价控制的钢筋砼建筑结构优化设计[D].广州:华南理工大学,2012.

[2]冯斌.工程造价资料积累技术经济分析指标及在Excel软件环境下的应用[J].内蒙古工业大学学报,2005,24(1):73-76.

作者简介:

刘博,男,湖南株洲人,工学硕士,湖南省建筑设计院工程师,主要从事工程造价管理研究与工作。

[课题来源] 湖南省建筑设计院科研项目:典型建筑的混凝土及钢筋含量测算与分析研究(编号:HNJY-RD-201123)

作者:余云翔

地基结构设计论文 篇2:

关于建筑工程中地基结构设计的探讨

【摘要】建筑地基工程的质量直接关系到建筑的安全和稳定,是建筑结构的根本,在结构设计中必须进行全面细致的设计,以保证建筑的安全性。其属于地下隐蔽工程,是建筑结构的根本,一旦发生事故就会造成灾难性后果。基于此,本文简述了建筑地基工程存在的问题,对建筑工程中地基结构设计的计算以及建筑工程中的地基结构设计进行了探讨分析。

【关键词】建筑工程;地基结构设计;地基计算;桩基设计;

建筑工程地基结构设计等级分为甲级、乙级、丙级三种。甲级用于30层以上的高层建筑、大面积的多层地下建筑物、开挖深度大于15m的基坑工程等;乙级用于除甲级、丙级以外的基坑工程、工业与民用建筑物;丙级用于次要的轻型建筑物、场地和地基条件简单且开挖深度小于5.0m的基坑工程等。

一、建筑地基工程存在的问题

导致建筑工程地基问题有因素,笔者认为主要有以下几方面:(1)强度及稳定性问题。地基的强度问题直接决定了房建的质量好坏,当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏。(2)由于动荷载引起的地基问题。当遇到不可避免的因素,例如地震或爆破等时,这种动载荷动力会引起地基土、特别是饱和无黏性土的液化、失稳和震陷等。(3)压缩及不均匀沉降问题。建筑不可避免的问题是沉降问题,这一直是专家学者研究的课题之一。当地基在上部结构的自重及外荷载作用下产生过大变形时,会影响建筑物的正常使用,特别是超过规范所容许的不均匀沉降时,结构可能会开裂。

二、建筑工程中地基結构设计的计算

1、地基计算前首先应确定基础埋深:(1)建筑物的用途,有无地下室、设备基础和地下设施,基础的形式和构造;(2)作用在地基上的荷载大小和性质;(3)工程地质和水文地质条件;(4)相邻建筑物的基础埋深;(5)地基土冻胀和融陷的影响。除岩石地基外,基础埋深不应小于0.5米。高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。在抗震设防区,除岩石地基外,天然地基上箱形和筏形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15;桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18。当存在相邻建筑物时,新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础。

2、地基稳定性计算;地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。具体可按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.4.1条、5.4.2条、5.4.3条相关规定进行验算,山区地基(包括丘陵地带)的设计,还必须按照第6.1.1条中可能出现的设计条件进行分析认定,避免发生滑坡、泥石流、崩塌等引起房屋倒塌的事故。

3、地基承载力计算应满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.2.1条、5.2.2条相关规定。

4、地基变形计算;地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。建筑物地基变形值,不应大于地基变形允许值。建筑物地基变形允许值按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.3.4条中表5.3.4规定采用,建筑物地基最终变形量按照第5.3.5条进行计算。

三、建筑工程中的地基结构设计

3.1建筑工程中无地下室的地基结构设计

建筑工程属于砌体结构应优先采用刚性条形基础,如毛石条形基础、四合土条形基础、灰土条形基础、混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础等,当基础宽度大于2.5m时,可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。多层框架结构,无地下室,荷载过大,地基较差的情况时,这时需采用十字交叉梁条形基础,以便减少不均匀沉降、增强整体性;框架结构地基较好,无地下室,荷载较小时,可选用独立柱基,在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》设柱基拉梁。框剪结构无地下室,地基较好,荷载较均匀时,可选用框架柱独立柱基,剪力墙下条基,抗震设防地区,柱基下设拉梁并与剪力墙下条基连结在一起。剪力墙结构不论有无地下室,地基较好,这种情况下可以选用交叉条形基础。如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求,又不宜采用桩基或人工地基时,可采用筏板基础。

3.2建筑工程中有地下室的地基结构设计

现在的高层建筑一般都设有地下室。一般情况下有地下室的建筑物可采用筏板基础;在有地下室,地基较好,建筑物无防水要求,柱网、荷载较均匀的情况下,应使用筏板基础、钢筋混凝土交叉条形基础,或是选用独立柱基,抗震设防区加柱基拉梁;当基础地基较差,为满足地基强度和沉降要求,可采用桩基或人工处理地基;当有防水要求时,可选用筏板基础或箱形基础;另外建筑物属于框架结构,有地下室且上部结构对防水要求高,不均匀沉降要求严格,柱网均匀时,可采用箱型基础,柱网不均匀时,就采用筏板基础;如果地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时,采用箱形基础;要注意建筑物地基结构施工时无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点。

3.3桩基础设计

建筑工程地基结构设计过程中,当天然地基或人工地基的地基承载力或变形不能满足设计要求,可采用桩基础。

(1)桩平面布置原则:同一结构单元不应同时采用摩擦桩和端承桩;各桩桩顶受荷均匀,上部结构的荷载重心与桩的重心相重合,群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩;大直径桩宜采用一柱一桩;筒体采用群桩时,在满足桩的最小中心距要求的前提下,桩宜尽量布置在筒体以内或不超出简体外缘一倍板厚范围之内;在伸缩缝或防震缝处可采用两柱共用同一承台的布桩形式;剪力墙下的布桩量要考虑剪力墙两端应力集中的影响,而剪力墙中和轴附近的桩可按受力均匀布置;在纵横墙交叉处都应布桩,横墙较多的多层建筑在横墙两侧的纵墙上布桩,门洞口下面不宜布桩。

(2)桩端进入持力层的最小深度:应选择较硬土层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度,对于粘性土、粉土不宜小于2d(d为桩径);砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d;对于碎石土及强风化硬质岩不宜小于1d,且不小于0.5m。桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩,桩全断面进入岩层的深度不宜小于0.5m,嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时,嵌岩深度可适当减少,但不宜小于0.2m。当场地有液化土层时,桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定土层,进入深度应由计算确定。

(3)桩型选择原则。桩型的选择应根据建筑物的使用要求,上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定。预制桩(包括混凝土方形桩及预应力混凝土管桩)适宜用于持力层层面起伏不大的强风化层、风化残积土层、砂层和碎石土层,且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性粘性土,穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区、从软塑层突变到特别坚硬层的岩层地区均不适用。其施工方法有锤击法和静压法两种。

四、结束语

地基在建筑工程中的结构设计和施工过程中是最重要的。建筑工程中地基结构设计的关键是基础类型的选择,在地基结构设计的过程中,应该根据工程实际情况进行选型,以保证其设计的科学、合理。

参考文献:

[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011.

[2]丁瑜婷.探索地基结构设计及处理方法[J].江西建材,2012

[3]张家康,黄文萃.我国建筑结构设计规范编制与进展[J].建筑结构学报,2010

[4]丁瑜婷.探索地基结构设计及处理方法[J].江西建材,2012

作者:秦桂兰

地基结构设计论文 篇3:

关于建筑地基结构设计的探讨分析

【摘要】建筑结构的设计和施工中地基和基础是最为重要的,本文阐述了建筑地基结构设计等级,主要研究了建筑物基础类型的选择和设计,并简要分析了地基的计算进行。

【关键词】建筑地基;建筑结构;基础设计

一、地基结构设计等级

地基结构设计等级分为甲级、乙级、丙级三种。甲级用于30层以上的高层建筑、大面积的多层地下建筑物、体型复杂层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物、复杂地质条件下的坡上建筑物、对地基变形有特殊要求的建筑物、对原有工程影响较大的新建建筑物、场地和地基条件复杂的一般建筑物、位于复杂地质条件上地下室的基坑工程、开挖深度大于15m的基坑工程以及周边环境条件复杂、环境保护要求高的基坑工程等;乙级用于除甲级、丙级以外的基坑工程、工业与民用建筑物;丙级用于次要的轻型建筑物、场地和地基条件简单,荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物以及非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小于5.0m的基坑工程。

二、建筑物基础类型的选择和设计

1、建筑物无地下室。建筑物属于砌体结构应优先采用刚性条形基础,如毛石条形基础、四合土条形基础、灰土条形基础、混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础等,当基础宽度大于2.5m时, 可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。多层框架结构,无地下室,荷载过大,地基较差的情况时,这时需采用十字交叉梁条形基础,以便减少不均匀沉降、增强整体性;框架结构地基较好,无地下室,荷载较小时,可选用独立柱基,在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》设柱基拉梁。框剪结构无地下室,地基较好,荷载较均匀时,可选用框架柱独立柱基, 剪力墙下条基, 抗震设防地区,柱基下设拉梁并与剪力墙下条基连结在一起。剪力墙结构不论有无地下室,地基较好,这种情况下可以选用交叉条形基础。如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求,又不宜采用桩基或人工地基时, 可采用筏板基础。

2、建筑物有地下室。建筑行业的不断发展,建筑物功能更为全面。现在的高层建筑一般都设有地下室。一般情况下有地下室的建筑物可采用筏板基础;在有地下室,地基较好,建筑物无防水要求,柱网、荷载较均匀的情况下,应使用筏板基础、钢筋混凝土交叉条形基础,或是选用独立柱基,抗震设防区加柱基拉梁;当基础地基较差,为满足地基强度和沉降要求,可采用桩基或人工处理地基;当有防水要求时,可选用筏板基础或箱形基础;另外建筑物属于框架结构,有地下室且上部结构对防水要求高,不均匀沉降要求严格,柱网均匀时,可采用箱型基础,柱网不均匀时,就采用筏板基础;如果地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时,采用箱形基础;要注意建筑物地基结构施工时无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点。

3、桩基础设计。当天然地基或人工地基的地基承载力或变形不能满足设计要求,或经过经济比较采用浅基础反而不经济时,可采用桩基础。 (1)桩平面布置原则:同一结构单元不应同时采用摩擦桩和端承桩;各桩桩顶受荷均匀,上部结构的荷载重心与桩的重心相重合,群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩 ;大直径桩宜采用一柱一桩;筒体采用群桩时,在满足桩的最小中心距要求的前提下,桩宜尽量布置在筒体以内或不超出简体外缘一倍板厚范围之内;在伸缩缝或防震缝处可采用两柱共用同一承台的布桩形式;剪力墙下的布桩量要考虑剪力墙两端应力集中的影响,而剪力墙中和轴附近的桩可按受力均匀布置;⑺在纵横墙交叉处都应布桩,横墙较多的多层建筑在橫墙两侧的纵墙上布桩,门洞口下面不宜布桩。 (2)桩端进入持力层的最小深度:应选择较硬土层或岩层作为桩端持力层。桩端进入持力层深度, 对于粘性土、粉土不宜小于2d ( d为桩径) ;砂土及强风化软质岩不宜小于1.5d; 对于碎石土及强风化硬质岩不宜小于1d, 且不小于0.5 m。桩端进入中、微风化岩的嵌岩桩, 桩全断面进入岩层的深度不宜小于0.5 m, 嵌入灰岩或其他未风化硬质岩时, 嵌岩深度可适当减少, 但不宜小于0.2 m。当场地有液化土层时, 桩身应穿过液化土层进入液化土层以下的稳定土层, 进入深度应由计算确定, 对碎石土、砾、粗中砂、坚硬粘性土和密实粉土且不应小于0.5 m, 对其他非岩石土且不宜小于1.5 m。当场地有季节性冻土或膨胀土层时, 桩身进入上述土层以下的深度应通过抗拔稳定性验算确定, 其深度不应小于4倍桩径, 扩大头直径及1.5 m。(3)桩型选择原则。桩型的选择应根据建筑物的使用要求,上部结构类型、荷载大小及分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定。预制桩(包括混凝土方形桩及预应力混凝土管桩)适宜用于持力层层面起伏不大的强风化层、风化残积土层、砂层和碎石土层, 且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性粘性土, 穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区、从软塑层突变到特别坚硬层的岩层地区均不适用。其施工方法有锤击法和静压法两种。沉管灌注桩(包括小直径d < 500 mm, 中直径d =500 mm~600 mm) 适用持力层层面起伏较大、且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性粘性土; 对于桩群密集, 且为高灵敏度软土时则不适用。

三、地基计算

地基计算包括地基承载力计算,地基变形计算,地基稳定性计算。

1、地基计算前首先应确定基础埋深,基础埋深根据下列相关条件进行确定:(1)建筑物的用途,有无地下室、设备基础和地下设施,基础的形式和构造;(2)作用在地基上的荷载大小和性质;(3)工程地质和水文地质条件;(4)相邻建筑物的基础埋深;(5)地基土冻胀和融陷的影响。除岩石地基外,基础埋深不应小于0.5米。高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。在抗震设防区,除岩石地基外,天然地基上箱形和筏形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15;桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18。

2、地基承载力计算应满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.2.1条、5.2.2条相关规定。

3、地基变形计算;地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。建筑物地基变形值,不应大于地基变形允许值。建筑物地基变形允许值按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.3.4条中表5.3.4规定采用,建筑物地基最终变形量按照第5.3.5条进行计算。

4、地基稳定性计算;地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。具体可按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.4.1条、5.4.2条、5.4.3条相关规定进行验算,山区地基(包括丘陵地带)的设计,还必须按照第6.1.1条中可能出现的设计条件进行分析认定,避免发生滑坡、泥石流、崩塌等引起房屋倒塌的事故。

结束语

地基和基础是地下隐蔽工程,一旦发生事故就容易造成灾难性后果。而建筑基础设计关键是基础类型的选择,基础的设计对整个结构设计至关重要,应该根据工程实际情况进行具体的选型,以保证地基结构设计的科学、合理

参考文献:

[1]丁瑜婷. 探索地基结构设计及处理方法[J]. 江西建材,2012,06:37-38.

[2]张家康,黄文萃. 我国建筑结构设计规范编制与进展[J]. 建筑结构学报,2010,S2:355-364.

[3]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011.

作者:张文

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