建筑结构桩基础设计研究

 ［摘要］近年来，城乡一体化进程的加速，城镇化的步伐越来越大，因此，建筑行业得到了迅猛的发展，成为城市发展中的主流。伴随而来的是，人们对建筑的要求也越来越高，不仅外观上要符合现代人的审美，还要满足对建筑功能和质量的要求。桩基础技术在建筑工程中的应用，从很大的层面上满足建筑使用和安全的需求，工程的管理者要结合具体建筑的施工特点，选择合理的桩基础施工技术，提升建筑的经济和社会效益。基于此，主要对建筑结构中的桩基础设计进行了简要的分析。

［关键词］建筑结构；桩基础；设计

建筑工程与人们的生活密不可分，其中土建施工是建筑项目中的重要组成部分。在高层和大型建筑结构的施工过程中桩基础被广泛应用。桩基础施工技术非常先进，而且在很多建筑工程项目中成效显著。对桩基础的技术进行研究，不仅可以保证建筑地基的实用性和稳固性，同时还能提高建筑物的美观度。

1桩基础设计形式分析

1.1“桩土分离模式”简化

对单桩进行设计时，有限元设计方式囊括众多的方面。为了更好地完成简化操作，在具体设计时，需对传统设计以及计算模式给予科学的探讨，加强结构相互作用。如果在地基反作用下，反力系数对桩基起到相应的反作用，此时可利用Winker完成假定设计。受到反力系数的制约，有限元所有的设计指标会在一定程度上制约客观存在条件，因此，需对各类条件给予有效探讨。以坚持力学线性形式为前提，探讨空间差异以及复杂的几何边界，并给予全面的分析，在最短周期内给予有效的衔接，保证二次开发。与以往计算方式相比较能够发现，现存的桩基设计对关键点具有明确的规定，需进一步简化桩土分离方式，保证其自身价值的最大发挥。单桩简化操作主要是将桩以及土划分为不同的单元，2中单元保持不变，并对其完成细微处理。通过有限元对桩基完成探讨以及处理，在此过程中，需科学地划分其单元数量，有效防止增加计算的难度。

1.2“桩土复合模式”简化

按照现存的有限元分析方式的具有规范，对沉降以及荷载二者间的联系完成探讨，为了更好保证结果的科学性，需遵循现存标准处理方式，并探讨沉降值的实际改变状况，对所有数值给予科学的处理。在此环节，为了保证数值临建简化处理系统，需将垂直桩土平面作为同性平面，二维结构体系作为横观体系，弹性模量和桩土材料对沉降的要求也具有一定的差异，因此，需加强群桩荷载效果，保证计算形式的简化。其中现存的有限元分析模式与静力桩基具有不同之处，需将等效的复合模型以及参数计算设置为科学的程序，计算环境需加强屏幕结构属性探讨。在具体应用环境，因模拟方式的不同于标准，两者相比，其更为精准，对项目具体测量指标具有一定的更新，因此，需完成简化操作，保证其符合结构的具体规范。

1.3抗压承载力的确定

1.3.1试验桩在施工图纸设计环节，可利用静载试验获得桩基承载力以及相关参数值。其中，精准试验作为目前应用普遍的基础技术之一，不但理论知识亦或检测手段均符合相关标准。单桩极限承载力指标设计具有相关规定，需按具体地质状况选取相符合的检验方法。1.3.2试打桩在施工操作的前期，相关人员需对桩基行为给予科学的探讨，将变动方式以及测定体现相互融合额，从而保证数值的精准度。此设计方式直接影响到管庄设计，因此，在测量环节需全面了解变动测试的需求，科学把控误差，最大限度地保证其符合15%范围内。与静载试验方式相对比能够发现，此试验具有成本低，操作简便等优势。

2在建筑施工时对桩基础的设计

2.1根据现场情况

为提高桩基础的作用效果与价值，在建筑结构中，对于桩基础的设计要提前对相应项目的实际状况给予全方位的掌握，对现场地质状况给予全面调查，并按照所在地区的地质条件、特点及基础结构处理的需求进行桩基础设计。在此基础上，全面分析土壤成分以及地质构造、周围环境等方面，确保桩基基础设计满足相关标准。如在某6层的砖混结构项目在具体施工的过程中，勘察数据分析可知，此区域土壤属于不均匀粘土层，对地质进行探讨后发现需要运用到桩基础，但周围居民区又较密集，这时可选用人工挖孔桩而不是钻孔灌注桩，这样既不会给周围居民造成噪声影响，而且施工方便，成本低廉。

2.2明确构建需求

在建筑工程项目里，基础结构的作用是承担建筑物顶端的压力。因而，在设计以及具有应用的过程中，需明确结构需求。在承载力设计环节应满足预期标准，不可让建筑物出现沉降等问题，所以对于桩基础的设计需全面考虑并提出一定要求。明确建筑物的整体构建需求，需要涉及到力学知识，由于建筑物桩基础的具体作用力是由上部结构来决定其大小，所以需从力学方面进行分析，并且对此做出计算，从而使桩基础的设计更加合理，提升其可靠性的同时，需加强构造设计，保证其设计方案满足项目具体桩基础需求。

2.3设定好桩的规格

定好桩基础的规格，作为桩基础设计关键部分，需按照其指标给予科学的确定，主要包含结构长度、横截面积等内容，从而保证基础结构的整体质量。在具体设计时，需明确状结构自身相应标准，对其不同区域的基础标准给予有效的分析，如埋深达到理想效果则需完成相关计算，方可对桩基础完成设计工作。

2.4做好平面布置

对桩基础进行设计的过程中，保证其整体结构满足相关规范，并了解平面整体布局。对其平面布局时，其中最为关键的环节即为重心以及有效距离，从而为其稳固性奠定坚实的基础。在此过程中，需加强建筑物承载力的整体把控，通过实践分析可知，当前效果最佳的方式主要包含网格状里的梅花形和矩形桩2种平面布局，而不等距排列模式在实际设计时需安装项目实际状况，对结构整体特征以及具体需求给予全面的探讨后方可完成科学的设计。

2.5验算承载力

桩基础主要目的在于提升项目承载力，对项目完成科学的基础布置，因此，需加强桩基础承载力验算，从而保证其结构的稳定性。同时相关工作人员需保证设计思维的敏捷性，精准把控结构设计需求，从而保证承载力符合相关要求，同时需保证桩基础使用性以及可靠性。在验算合格后确定最终设计方案，保证在具体实施环节能够顺利完成。在此环节需保证参数的合理性，其中建孔底沉渣小于100mm，桩身垂直度小于1%，桩径偏差小于50mm，同时安扎后桩位偏差满足JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》规范。

3桩基础设计及其应用案例分析

3.1工程概况

某市建筑项目为商业住宅区，共20层，其中地上19层，地下1层。设计工作者在设计的过程中，需与项目所在地的具体地质勘查数为参考，选取D400型号的预应力管桩，管桩长约20m，同时估算出单桩承载力。在具体操作过程中，利用试桩获得具体承载力，比估算值高出33%。通过试验值，进一步缩减了项目投资成本，最大限度地获得经济效益的实现。在施工过程中，需利用试桩减小桩基础施工的困难性，并采取有效方式、施工材料、机械设备等防止资源的浪费。

3.2传统设计误区

当前高层建筑规模不断扩大，不同的住宅楼、办公楼以及酒店现高耸林立，大部分的住宅楼为剪力墙结构，因此，具有刚度大，荷载分布均匀等优势。由于建筑结构上部刚度就基础沉降而言具有非常重要的影响，为结构设计提供了便利，但是办公楼等此类高层检测属于框架核心筒、框架剪力墙结构，框支剪力墙或筒中筒结构，此类刚度相对比较差，同时荷载分布不均，上部结构以及桩基地基直接具有作用力相对繁琐，导致设计难度增高。设计不当则会导致问题的发生。

3.3变动刚度的设计细则

3.3.1调整桩土支撑刚度在设计过程中需以遵循桩土支撑刚度调节为原则，根据地质状况、荷载以及上部结构完成科学的布置，同时全方位探讨三者之间存在的联系以及作用力，通过强弱结合的手段，实现增沉和减沉融合。利用此类刚柔并重的方式，根据项目实际状况，通过差异沉降最大限度地降低承台内力。桩土支撑刚度在具体实施过程中需全面保证度量的严密性，就单桩承载力与支撑刚度保持正比例关系，其中的群桩因支撑刚度与桩的数量成反比例关系，导致群桩效应的出现。3.3.2剪力墙结构的变刚度设计就剪力墙结构来说，其刚度相对较好，同时荷载利用墙体传输到基础，分布较为平均，而荷载角度的楼梯间以及电梯井，需增加布桩。在布桩时，要将基桩布置在墙下，而墙体的交叉处和墙体的拐角处更易于布桩，若承台和基土之间未脱空，也可采用复合型桩基。3.3.3桩基施工压桩力低于设计的承载力某市建筑的高层建筑采用D400型号的预应力管桩，要对地质进行仔细的勘察，根据报告显示的单桩承载力是660kN，在进行试打桩试验时，4根桩连接起来最大压桩力是300kN，相比于承载力要小很多。经设计者研究分析，各土层的设计均与建筑要求相符合，并且周边工程的地质勘察结果均为准确。经过一段时间后再次试桩表明，试验的承载力与之前的结果相一致，满足设计要求。

4结束语

综上所述，高层建筑越来越多，其成为城市的典型标志，桩基础在高层建筑中应用广泛，作为一项较繁琐的工程，设计和施工者要统筹各环节，将其科学合理的应用，保证建筑质量高，造价低。

参考文献

[1]朱兴旺，张旺锋.建筑结构中桩基础设计分析[J].建筑安全，2016，31（1）：19–21.

[2]邓全喜.关于建筑结构中桩基础设计的若干思考[J].四川水泥，2016（7）：104.

[3]刘晓峰，程耿东.桩基础优化设计的模块化方法[J].计算力学学报，2012，29（4）：487–493.

[4]陈国兴，金永彬，宰金珉.高层建筑桩基础沉降分析与优化设计方法研究[J].南京建筑工程学院学报：自然科学版，2000（1）：1–9.

[5]方顺女.桩基础设计施工中的常见问题分析[J].中华民居旬刊，2014（3）：396.

[6]丁昕.高层住宅桩基选型及设计实例[J].建筑技术，2015，46（9）：794–796.

[7]张荆晶，夏张琦.基于不同后注浆方法的桥梁桩基沉降分析[J].建筑技术，2017，48（3）：233–235.

[8]豆素芬.特殊地质情况基础施工难点分析及方案的选择[J].建筑技术，2016，47（3）：222–224.

[9]周茗如，杨鑫，王晋伟，等.陇东黄土塬场地高层建筑复合桩基应用研究[J].建筑技术，2016，47（9）：812–815.

[10]谢红兵，朱峰，林翰，等.高层住宅及地下车库桩基设计浅析[J].建筑技术，2015，46（S2）：144–147.