簡論住宅建筑的工程地質勘察工作
【摘 要】地質環境條件是影響住宅建筑設計的重要因素之一，分析地質因素對住宅建筑設計的影響，探討地質學原理在住宅建筑設計中的應用，不但具有理論價值，而且對于住宅的建設工作也十分重要。從地基承載力、地質建材，地質災害等方面探討了地質對高層住宅建筑設計的重大影響。
【關鍵詞】地質；地基承載力；建筑設計
現今，隨著城市建筑物的日益增多，尤其是高層建筑不斷增多。對于高層建筑，最引人注目的是居住型高層建筑。家庭住宅高層建筑是建立特定范疇基礎上的居住型高層建筑，是為了滿足家庭生活需要，利用技術手段創造的建筑物。高層住宅在傳統大城市里受到青睞，顯示高層住宅具有較大的市場需求和發展潛力。高層住宅樓設計是一項復雜的、綜合的系統工程，住宅建造設計工作十分重要。高層住宅建筑設計必須根據使用要求，通過調查研究擬訂出高層住宅建筑的建造方案。另外，高層住宅建筑與周圍的環境是一個統一的整體，而且高層住宅建筑環境有其人文背景，所以在高層住宅建筑設計中，需要統籌考慮。影響高層住宅建筑設計的環境因素比較多，其中地質條件是影響住宅建筑設計最重要的因素。本文主要從地基承載力、地質建材、地磁場效應、地震災害等方面討論地質條件對高層住宅建筑設計的影響。并對將來高層住宅樓設計發展中的前瞻性問題提出設計建議，最后對高層居住外部環境的發展趨勢做出展望。
1 高層住宅樓的特點
過去由于構成建筑物的物質手段與技術措施，住宅樓大多局限于土木石磚等比較原始材料，大都陷于底層空間的不大建筑。隨著經濟高速發展及城市人口的普遍增長，建筑理念的更新以及城市社會功能的多樣化發展，現代建筑的形式發生了巨大變化。當今世界各地修建的各類高層住宅樓技術先進，同時具有很強的藝術性。目前，許多高層住宅樓高度越來越高，組成縱橫交錯的復雜空間，已經相當于過去多種功能組合起來的復雜建筑群。此外，充分接近自然等更具人性化的高層住宅樓正被許多設計師所采用。但是由于高層住宅樓的地質勘察研究滯后，造成高層住宅樓建造難以實施；一旦發生地質災害，極易造成較大的損失及傷亡事故。所以高層住宅樓對建筑的工程地質勘探設計提出了更高的要求。
2 地基承載力與高層住宅樓的基礎設計
住宅建筑與土層直接接觸的部分是基礎，因此，基礎的作用就是承上傳下地傳遞荷載。房屋的屋頂、樓板層、墻壁等組成部分的荷載，最后都通過墻壁傳給了基礎。所以，所選用的材料必須要有足夠的強度。而基礎又把建筑物的全部荷載傳到承受荷載的地基上，以承受荷載和地基的反作用力。并且地基不能經受地下水等的侵蝕，或者產生不均勻沉降。如果地基受到破壞，房屋就會產生裂縫、傾斜，甚至倒塌。所以與地基承載力有關的基礎設計是否合理相當重要。基礎所選擇的形狀應盡量使建筑物的荷載能夠均勻地傳到地基上。因此，基礎的設計直接關系到住宅建筑的安全使用和造價投入。
由于地基的承載能力一般都要比磚、石、混凝土等基礎材料的抗壓能力差得多。在同樣的地基承載能力條件下，基礎通常做成逐步加寬的形式，以擴大基礎底面與地基直接接觸的面積，使基礎傳給地基的單位面積上的壓力減小，而能與地基的承載能力相適應。對于工程地質條件比較復雜的場地，地質較差的地方布置綠地，地質較好的地方布置高層建筑，在交界的地方布置高層建筑應注意，讓一幢高層建筑跨越兩種性質的土層是不合理的。如果建筑上部荷載較大，基礎的底面積也應相應的增大，可以通過加固、打樁等辦法來改善地基的承載能力。同理，即使上部荷載相同，在承載力較高的巖土層埋深較淺的地段要充分發揮其承載力，基礎也應當以不同大小的底面積去適應地基的不同的承載能力。
3 地質建材與高層住宅樓的結構設計
高層住宅樓的建材都直接或間接與區域地質狀況有關，被統稱地質建材。地質建材比較笨重，搬運不便。地質環境提供了石、土、磚、瓦等建材，所以當地大興土木時，除了加工制作產品，大部分屬于未經制作的原始材料，建筑高層住宅樓是就地取材。在施工時一般只需在建筑現場加工便可使用。這對于形成高層住宅建筑結構特色十分有意義。
我國高層民居建筑普遍采用梁柱式構架結構，這種結構對太陽能的應用不是十分有利。國外認為被動式太陽能采暖與制冷技術將是下世紀建筑設計的方向。目前，國外正在試驗太陽能集熱式墻體，由兩層保護性玻璃和中間透明塑料體復合而成，其原理是利用透明絕熱材料吸收太陽能用于高層建筑中的理論。為了很好的降低能耗，在設計中運用被動式低能耗技術與場地氣候和氣象數據相結合。同時，使停車場的地面混凝土具有良好的透水性能，使雨水存留于地下，增加環境中的水分，與停車場內的樹林形成一種供水循環系統，提高小區的綠化效果，提高生活質量。分隔房間的墻壁上留有通風口，并配置有通風設備，其具體方法是通過建筑外形的塑造、材料的選擇等。總之，一個地方的住宅結構設計必須要充分考慮該地的地質建材條件。
4 地震災害與高層住宅樓的防震設計
住宅建筑災害有地震、洪水、雷擊等自然災害，必須采取設沉降縫和樁基等措施，減少不均勻沉降引起的對高層建筑物的危害。人為災害地質環境直接影響地震等大災害防范，是住宅建筑設計中必須考慮的一個問題。高層住宅建筑的群體設計在震區布設住宅群時。應根據地質調查，從抗震的角度考慮，除了在建筑場地的地質條件選擇上、住宅的平面和高度設計上予以特別重視外。布置建筑要避開危險和不利地段。在住宅群中必須留有適當的疏散場地作為震害發生時的避難場所。除了公共綠地外。由于房屋的自振周期短，須在居住小區中專門劃出一些臨時疏散場地；在房屋的可能倒塌范圍之間留出一定寬度的通道備用。震區房屋倒塌情況的調查資料表明，若房屋的自振周期與地基的末震周期接近，可根據這一指標設計通道寬度，以備震害發生時救災人員和車輛通行之用。如果在小區范圍內地基有硬有軟，則應該在軟土區布置剛性較大的建筑，這樣對建筑整體抗震有好處。為了抗震需要，住宅周圍的道路也要合理布設，一般情況為了使用上的方便，把宅前道路布設在臨近住宅出入口的一側，但在震區就必須把住宅群的道路布設在兩幢住宅之間，道路易于清理和使用。
5 磁場與住宅建筑的設計
地表磁場與生物體相互作用的效應有熱效應，所以地表磁場強度分布的地域差異是影響住宅布局的一個地質物理因素。如果地表磁場能量變化不是很強時，人類經過長期演化已適應了這一地質環境。但地表磁場強度的分布具有地域差異性，在生物體內部產生的能量和溫升并不明顯的情況下，一旦局地磁場強度發生較大變化，會使組織的傳熱機能產生混亂，對居住者的生理狀況產生不良影響。當地磁強度過大時，受地磁場影響的組織內吸收的能量遠大于生物體的新陳代謝能力時，球形紅細胞形成速度達到最高值，當超過組織的調節能力，紅細胞溶血速度明顯增大。科學家們還發現，很多疾病的發病率及造成的死亡率，都是因為局部體溫上升，最后導致組織的破壞和死亡。隨住宅建筑周圍的地磁強度月均值的增強而升高，會對居民造成一定的影響。可見，在高層住宅建筑布局設計時，必須要注意選擇地磁強度適中的地方進行建造。
6 結語
總之，在高層住宅樓工程地質勘察過程中，要充分的研究地基承載力與住宅樓的基礎設計、地質建材與住宅樓的結構設計、地震災害與住宅樓的防震設計。采用現代化的科技作為高層建筑物基礎，滿足設計及工程建設的要求，并在全國進行推廣應用。并對將來高層住宅樓設計發展中的前瞻性問題提出設計建議，最后對高層居住外部環境的發展趨勢做出展望。
【關鍵詞】地質；地基承載力；建筑設計
現今，隨著城市建筑物的日益增多，尤其是高層建筑不斷增多。對于高層建筑，最引人注目的是居住型高層建筑。家庭住宅高層建筑是建立特定范疇基礎上的居住型高層建筑，是為了滿足家庭生活需要，利用技術手段創造的建筑物。高層住宅在傳統大城市里受到青睞，顯示高層住宅具有較大的市場需求和發展潛力。高層住宅樓設計是一項復雜的、綜合的系統工程，住宅建造設計工作十分重要。高層住宅建筑設計必須根據使用要求，通過調查研究擬訂出高層住宅建筑的建造方案。另外，高層住宅建筑與周圍的環境是一個統一的整體，而且高層住宅建筑環境有其人文背景，所以在高層住宅建筑設計中，需要統籌考慮。影響高層住宅建筑設計的環境因素比較多，其中地質條件是影響住宅建筑設計最重要的因素。本文主要從地基承載力、地質建材、地磁場效應、地震災害等方面討論地質條件對高層住宅建筑設計的影響。并對將來高層住宅樓設計發展中的前瞻性問題提出設計建議，最后對高層居住外部環境的發展趨勢做出展望。
1 高層住宅樓的特點
過去由于構成建筑物的物質手段與技術措施，住宅樓大多局限于土木石磚等比較原始材料，大都陷于底層空間的不大建筑。隨著經濟高速發展及城市人口的普遍增長，建筑理念的更新以及城市社會功能的多樣化發展，現代建筑的形式發生了巨大變化。當今世界各地修建的各類高層住宅樓技術先進，同時具有很強的藝術性。目前，許多高層住宅樓高度越來越高，組成縱橫交錯的復雜空間，已經相當于過去多種功能組合起來的復雜建筑群。此外，充分接近自然等更具人性化的高層住宅樓正被許多設計師所采用。但是由于高層住宅樓的地質勘察研究滯后，造成高層住宅樓建造難以實施；一旦發生地質災害，極易造成較大的損失及傷亡事故。所以高層住宅樓對建筑的工程地質勘探設計提出了更高的要求。
2 地基承載力與高層住宅樓的基礎設計
住宅建筑與土層直接接觸的部分是基礎，因此，基礎的作用就是承上傳下地傳遞荷載。房屋的屋頂、樓板層、墻壁等組成部分的荷載，最后都通過墻壁傳給了基礎。所以，所選用的材料必須要有足夠的強度。而基礎又把建筑物的全部荷載傳到承受荷載的地基上，以承受荷載和地基的反作用力。并且地基不能經受地下水等的侵蝕，或者產生不均勻沉降。如果地基受到破壞，房屋就會產生裂縫、傾斜，甚至倒塌。所以與地基承載力有關的基礎設計是否合理相當重要。基礎所選擇的形狀應盡量使建筑物的荷載能夠均勻地傳到地基上。因此，基礎的設計直接關系到住宅建筑的安全使用和造價投入。
由于地基的承載能力一般都要比磚、石、混凝土等基礎材料的抗壓能力差得多。在同樣的地基承載能力條件下，基礎通常做成逐步加寬的形式，以擴大基礎底面與地基直接接觸的面積，使基礎傳給地基的單位面積上的壓力減小，而能與地基的承載能力相適應。對于工程地質條件比較復雜的場地，地質較差的地方布置綠地，地質較好的地方布置高層建筑，在交界的地方布置高層建筑應注意，讓一幢高層建筑跨越兩種性質的土層是不合理的。如果建筑上部荷載較大，基礎的底面積也應相應的增大，可以通過加固、打樁等辦法來改善地基的承載能力。同理，即使上部荷載相同，在承載力較高的巖土層埋深較淺的地段要充分發揮其承載力，基礎也應當以不同大小的底面積去適應地基的不同的承載能力。
3 地質建材與高層住宅樓的結構設計
高層住宅樓的建材都直接或間接與區域地質狀況有關，被統稱地質建材。地質建材比較笨重，搬運不便。地質環境提供了石、土、磚、瓦等建材，所以當地大興土木時，除了加工制作產品，大部分屬于未經制作的原始材料，建筑高層住宅樓是就地取材。在施工時一般只需在建筑現場加工便可使用。這對于形成高層住宅建筑結構特色十分有意義。
我國高層民居建筑普遍采用梁柱式構架結構，這種結構對太陽能的應用不是十分有利。國外認為被動式太陽能采暖與制冷技術將是下世紀建筑設計的方向。目前，國外正在試驗太陽能集熱式墻體，由兩層保護性玻璃和中間透明塑料體復合而成，其原理是利用透明絕熱材料吸收太陽能用于高層建筑中的理論。為了很好的降低能耗，在設計中運用被動式低能耗技術與場地氣候和氣象數據相結合。同時，使停車場的地面混凝土具有良好的透水性能，使雨水存留于地下，增加環境中的水分，與停車場內的樹林形成一種供水循環系統，提高小區的綠化效果，提高生活質量。分隔房間的墻壁上留有通風口，并配置有通風設備，其具體方法是通過建筑外形的塑造、材料的選擇等。總之，一個地方的住宅結構設計必須要充分考慮該地的地質建材條件。
4 地震災害與高層住宅樓的防震設計
住宅建筑災害有地震、洪水、雷擊等自然災害，必須采取設沉降縫和樁基等措施，減少不均勻沉降引起的對高層建筑物的危害。人為災害地質環境直接影響地震等大災害防范，是住宅建筑設計中必須考慮的一個問題。高層住宅建筑的群體設計在震區布設住宅群時。應根據地質調查，從抗震的角度考慮，除了在建筑場地的地質條件選擇上、住宅的平面和高度設計上予以特別重視外。布置建筑要避開危險和不利地段。在住宅群中必須留有適當的疏散場地作為震害發生時的避難場所。除了公共綠地外。由于房屋的自振周期短，須在居住小區中專門劃出一些臨時疏散場地；在房屋的可能倒塌范圍之間留出一定寬度的通道備用。震區房屋倒塌情況的調查資料表明，若房屋的自振周期與地基的末震周期接近，可根據這一指標設計通道寬度，以備震害發生時救災人員和車輛通行之用。如果在小區范圍內地基有硬有軟，則應該在軟土區布置剛性較大的建筑，這樣對建筑整體抗震有好處。為了抗震需要，住宅周圍的道路也要合理布設，一般情況為了使用上的方便，把宅前道路布設在臨近住宅出入口的一側，但在震區就必須把住宅群的道路布設在兩幢住宅之間，道路易于清理和使用。
5 磁場與住宅建筑的設計
地表磁場與生物體相互作用的效應有熱效應，所以地表磁場強度分布的地域差異是影響住宅布局的一個地質物理因素。如果地表磁場能量變化不是很強時，人類經過長期演化已適應了這一地質環境。但地表磁場強度的分布具有地域差異性，在生物體內部產生的能量和溫升并不明顯的情況下，一旦局地磁場強度發生較大變化，會使組織的傳熱機能產生混亂，對居住者的生理狀況產生不良影響。當地磁強度過大時，受地磁場影響的組織內吸收的能量遠大于生物體的新陳代謝能力時，球形紅細胞形成速度達到最高值，當超過組織的調節能力，紅細胞溶血速度明顯增大。科學家們還發現，很多疾病的發病率及造成的死亡率，都是因為局部體溫上升，最后導致組織的破壞和死亡。隨住宅建筑周圍的地磁強度月均值的增強而升高，會對居民造成一定的影響。可見，在高層住宅建筑布局設計時，必須要注意選擇地磁強度適中的地方進行建造。
6 結語
總之，在高層住宅樓工程地質勘察過程中，要充分的研究地基承載力與住宅樓的基礎設計、地質建材與住宅樓的結構設計、地震災害與住宅樓的防震設計。采用現代化的科技作為高層建筑物基礎，滿足設計及工程建設的要求，并在全國進行推廣應用。并對將來高層住宅樓設計發展中的前瞻性問題提出設計建議，最后對高層居住外部環境的發展趨勢做出展望。
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