建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑的使用功能、建筑的質(zhì)量、建筑的外觀結(jié)構(gòu)等多方面的問(wèn)題，因此，在建筑工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要符合相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求，特別是框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，涉及到建筑的框架基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，更需要設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)關(guān)注，文章將就框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，主要內(nèi)容包括基礎(chǔ)的類型及其選型、基礎(chǔ)分析模型、條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等主要的部分。
　　框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是建筑框架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在建筑設(shè)計(jì)中有著重要的地位。為了保證設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要對(duì)基礎(chǔ)的類型有清晰的了解，然后在根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行正確的選型，此外，還需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治�，�?duì)其中的條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等具體內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化分析和選擇。
　　1.基礎(chǔ)的類型及其選型
　　首先，在設(shè)計(jì)時(shí)需要了解基礎(chǔ)的主要作用�；�礎(chǔ)的作用就是要把上部結(jié)構(gòu)的荷載可靠地傳遞給地基。這就意味這基礎(chǔ)一方面要滿足承載力要求，另一方面要有足夠的剛度，保證其能夠順利的調(diào)節(jié)可能出現(xiàn)的地基不均勻沉降的情況。一般而言，基礎(chǔ)都是采用鋼筋混凝土。在多層房屋的框架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，條形基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)是常用的形式。前5種基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)，而樁基礎(chǔ)屬于深基礎(chǔ)。如果建筑的層數(shù)不多、而且荷載不大，場(chǎng)地土地質(zhì)條件較好時(shí)，多層框架結(jié)構(gòu)也可采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。但是，如果柱距、荷載較大，或者說(shuō)當(dāng)?shù)鼗�承載力不高時(shí)，單個(gè)基礎(chǔ)的底面積就會(huì)非常大，此時(shí)可以考慮把單個(gè)基礎(chǔ)在一個(gè)方向連成條形，做成柱下條形基礎(chǔ)。
　　與獨(dú)立基礎(chǔ)相比，條形基礎(chǔ)可以適當(dāng)調(diào)節(jié)地基可能產(chǎn)生的不均勻沉降，能夠有效的減輕不均勻沉降對(duì)上部結(jié)構(gòu)造成的危害，這樣一方面保證了一定的底板面積，另一方面就增加了基礎(chǔ)的剛度，以及調(diào)節(jié)地基不均勻沉降的能力，柱下條形基礎(chǔ)常做成肋梁式的。一般來(lái)說(shuō)，在布置時(shí)條形基礎(chǔ)的向與承重框架方向是一樣的，也就是說(shuō)對(duì)于橫向框架承重方案，就把條形基礎(chǔ)布置在橫向方向，而在縱向布置構(gòu)造連系梁；如果是縱向框架承重方案，就需在縱向布置條形基礎(chǔ)，而在橫向則布置構(gòu)造連系梁。一般來(lái)說(shuō)，縱橫向框架承重方案，需要在兩個(gè)方向布置條形基礎(chǔ)，也就稱為十字形基礎(chǔ)。
　　當(dāng)上部荷載不斷增加的時(shí)候，所要求的底板面積也就會(huì)相應(yīng)的增大，而到一定程度時(shí)，底板會(huì)連成一片，此時(shí)我們就稱為片筏基礎(chǔ)。片筏基礎(chǔ)有兩種形式，即平板式和梁板式。平板式片筏基礎(chǔ)，施工便捷，不過(guò)需要用大量的混凝土；梁板式片筏基礎(chǔ)的主要優(yōu)點(diǎn)在于，能夠通過(guò)布置肋梁來(lái)有效的增加基礎(chǔ)的剛度，所以能夠減小板的厚度，但是其也有其缺點(diǎn)，比如說(shuō)施工較為復(fù)雜。
　　如果房屋設(shè)有地下室，那在設(shè)計(jì)中可以考慮把地下室底板、側(cè)板和頂板連成整體，同時(shí)根據(jù)需要設(shè)置一定數(shù)量的隔板，以便能夠形成箱形基礎(chǔ)。使用箱形基礎(chǔ)的主要優(yōu)勢(shì)就在于其剛度大，調(diào)節(jié)地基不均勻沉降的能力很強(qiáng)。一般而言，箱形基礎(chǔ)主要用于高層建筑。當(dāng)然，必須要說(shuō)明的是，為了能夠形成整體工作，必須要設(shè)置箱形基礎(chǔ)的隔墻。因?yàn)�，要是沒有隔墻，那地下室的底板就只能按一般片筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；頂板按一般樓蓋設(shè)計(jì)；側(cè)板則按承受土壓力的板設(shè)計(jì)。
　　當(dāng)選用片筏基礎(chǔ)后地基的承載力和變形仍達(dá)不到要求時(shí)，就需要考慮采用樁基礎(chǔ)把上部荷載傳至較深的持力層。高層建筑的主要基礎(chǔ)形式是樁基礎(chǔ)，有時(shí)也會(huì)結(jié)合地下室，常常采用樁一箱復(fù)合基礎(chǔ)的形式。在正常情況下，淺基礎(chǔ)的工程造價(jià)比深基礎(chǔ)低，但假如持力層較深，那為了減少挖土量，使用樁基礎(chǔ)或是更為經(jīng)濟(jì)。
　　在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)類型的選擇，需要進(jìn)行綜合的考慮，包括考慮場(chǎng)地土的工程地質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基不均勻沉降的敏感程度、上部糾陶荷載的大小以及現(xiàn)場(chǎng)施工條件等因素。如果是大型工程，那在設(shè)計(jì)時(shí)就需要進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，在進(jìn)行綜合考慮后在選定。
　　2.基礎(chǔ)分析模型
　　因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基其實(shí)是一個(gè)整體，在整個(gè)結(jié)構(gòu)中是共同作用的，所以較為理想的方法就是把三者作為一個(gè)整體進(jìn)行分析。然而工程中往往采用簡(jiǎn)化分析模型，把上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)分開分析，這主要為了減輕計(jì)算工作量。一般來(lái)說(shuō)，任意一種分析模型都需要滿足上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)、基礎(chǔ)與地基之間的力的平衡和變形協(xié)調(diào)條件�；�礎(chǔ)主要是受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載以及地基反力的作用。通過(guò)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析可以得到前者；而后者需要運(yùn)用到地基模型。
　　2.1地基模型
　　地基模型主要是對(duì)地基沉降與基底壓力之間關(guān)系的描述。地基的模型的種類很多，最簡(jiǎn)單、使用最廣泛的地基模型是文克勒模型。這種模型是通過(guò)假定地基上某一點(diǎn)所受到的壓強(qiáng)與該點(diǎn)的地基沉降成正比，把其比例系數(shù)稱為基床系數(shù)。這種模型主要是認(rèn)為，任意一點(diǎn)的沉降只是和該點(diǎn)受到的壓強(qiáng)有關(guān)，和其它點(diǎn)的壓強(qiáng)沒有關(guān)系，實(shí)質(zhì)上其是忽略了地基土的剪應(yīng)力。這就使得地基相當(dāng)于是由一根根單獨(dú)的彈簧組成，所以這一模型也會(huì)被稱為彈簧地基模型。
　　因?yàn)檫@種模型忽略了剪應(yīng)力的存在，所以如果根據(jù)該模型地基中的附加應(yīng)力，是絕對(duì)不可能向四周擴(kuò)散分布的，也就不會(huì)出現(xiàn)基地以外的地表發(fā)生沉降的情況，這顯然不太符合實(shí)際情況。然而因?yàn)檫@種模型簡(jiǎn)單，所以現(xiàn)在仍被廣泛地使用。如果厚度不超過(guò)基礎(chǔ)寬度一半的薄壓縮層地基，那就可以選擇這種模型。
　　半空間地基模型另一種較為常用的地基模型。這種模型把地基假定為半無(wú)限空間勻質(zhì)彈性體，地基上的任意一點(diǎn)的沉降都與整個(gè)基底反力的分布有關(guān)。盡管彈性半空間模型注意到了應(yīng)力和變形的擴(kuò)散，單身其計(jì)算所得的沉降量和地表的沉降范圍，往往會(huì)超過(guò)實(shí)測(cè)結(jié)果。通常我們會(huì)認(rèn)為這是因?yàn)閷?shí)際地基的壓縮層厚度都是有限的原因造成的。另外，就算是同種土層組成的地基，其力學(xué)指標(biāo)也是隨深度變化的，并不會(huì)是勻質(zhì)體。
　　壓縮層地基模型假定地基沉降等于壓縮層范圍內(nèi)，各計(jì)算分層在完全側(cè)限條件下的壓縮量之和。這種模型可以很好的反映地基土擴(kuò)散應(yīng)力和變形能力，而且也充分的考慮了土層沿深度和平面上的變化以及非勻質(zhì)性。不過(guò)，因?yàn)樗�只能�?jì)及土的壓縮變形，所以也是沒有辦法考慮地基反力的塑性重分布。所以，為了更進(jìn)一步了解實(shí)際地基反力與沉降的關(guān)系，一些典型工程會(huì)通過(guò)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的前提下，提出基底反力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。
　　3.條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
　　在條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，首先要進(jìn)行的是條形基礎(chǔ)的內(nèi)力分析，這也是設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。
　　3.1確定基底反力和基礎(chǔ)底面尺寸
　　根據(jù)文克勒地基模型，再加上剛性基礎(chǔ)假定，我們可以迅速的推出基底反力為線性分布。如果設(shè)條形基礎(chǔ)的長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為B，那按照基礎(chǔ)的平衡條件，可以得到基底反力的最大值和最小值為：
　　3.2靜力法
　　因?yàn)檠亻L(zhǎng)度方向等截面的基礎(chǔ)梁，它的自重和覆土重，一般不會(huì)在梁內(nèi)造成彎矩和剪力，所以在進(jìn)行基礎(chǔ)內(nèi)力分析時(shí)，基底反力采用通常是不包括基礎(chǔ)自重和覆土重的凈反力的。在基底凈反力和柱子傳來(lái)的豎向力、力矩作用下，基礎(chǔ)梁的任一截面的彎矩和剪力都可以通過(guò)理論力學(xué)中的截面法求出。通常會(huì)選取若干個(gè)截面進(jìn)行計(jì)算，然后繪制彎矩圖、剪力。
　　3.3倒梁法
　　倒梁法主要是把基礎(chǔ)梁作為以柱子為鉸支座的連續(xù)梁，通過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)中力法、位移法或彎矩分配法可以準(zhǔn)確的計(jì)算出來(lái)。但是，我們要注意的是用倒梁法計(jì)算所得的支座反力，往往不會(huì)等于上部柱子傳來(lái)的豎向荷載。也就是說(shuō)在上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間，不滿足力的平衡條件，計(jì)算的結(jié)果就需要進(jìn)行調(diào)整。而在實(shí)用中，利用調(diào)整局部基底反力可以完全消除這種差異。首先可以把支座反力與軸力間的差值均勻分布在相應(yīng)支座兩側(cè)各1／3跨度范圍內(nèi)，當(dāng)成基底反力的調(diào)整值，接著再進(jìn)行一次連續(xù)梁分析。假如調(diào)整后柱子軸力與支座反力的差異還是很大，那就需要繼續(xù)調(diào)整，直至兩者基本吻合。
　　4.結(jié)語(yǔ)
　　總而言之，框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要專業(yè)的技術(shù)作為支撐，需要科學(xué)的設(shè)計(jì)原理作為指導(dǎo)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建造的結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的觀察和研究，根據(jù)原有的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有的技術(shù)，結(jié)合工程建設(shè)的需要，設(shè)計(jì)出合理的施工方案。
　　參考文獻(xiàn)
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