建筑結構樁基礎設計研究

 ［摘要］近年來，城鄉一體化進程的加速，城鎮化的步伐越來越大，因此，建筑行業得到了迅猛的發展，成為城市發展中的主流。伴隨而來的是，人們對建筑的要求也越來越高，不僅外觀上要符合現代人的審美，還要滿足對建筑功能和質量的要求。樁基礎技術在建筑工程中的應用，從很大的層面上滿足建筑使用和安全的需求，工程的管理者要結合具體建筑的施工特點，選擇合理的樁基礎施工技術，提升建筑的經濟和社會效益?；诖?，主要對建筑結構中的樁基礎設計進行了簡要的分析。

［關鍵詞］建筑結構；樁基礎；設計

建筑工程與人們的生活密不可分，其中土建施工是建筑項目中的重要組成部分。在高層和大型建筑結構的施工過程中樁基礎被廣泛應用。樁基礎施工技術非常先進，而且在很多建筑工程項目中成效顯著。對樁基礎的技術進行研究，不僅可以保證建筑地基的實用性和穩固性，同時還能提高建筑物的美觀度。

1樁基礎設計形式分析

1.1“樁土分離模式”簡化

對單樁進行設計時，有限元設計方式囊括眾多的方面。為了更好地完成簡化操作，在具體設計時，需對傳統設計以及計算模式給予科學的探討，加強結構相互作用。如果在地基反作用下，反力系數對樁基起到相應的反作用，此時可利用Winker完成假定設計。受到反力系數的制約，有限元所有的設計指標會在一定程度上制約客觀存在條件，因此，需對各類條件給予有效探討。以堅持力學線性形式為前提，探討空間差異以及復雜的幾何邊界，并給予全面的分析，在最短周期內給予有效的銜接，保證二次開發。與以往計算方式相比較能夠發現，現存的樁基設計對關鍵點具有明確的規定，需進一步簡化樁土分離方式，保證其自身價值的最大發揮。單樁簡化操作主要是將樁以及土劃分為不同的單元，2中單元保持不變，并對其完成細微處理。通過有限元對樁基完成探討以及處理，在此過程中，需科學地劃分其單元數量，有效防止增加計算的難度。

1.2“樁土復合模式”簡化

按照現存的有限元分析方式的具有規范，對沉降以及荷載二者間的聯系完成探討，為了更好保證結果的科學性，需遵循現存標準處理方式，并探討沉降值的實際改變狀況，對所有數值給予科學的處理。在此環節，為了保證數值臨建簡化處理系統，需將垂直樁土平面作為同性平面，二維結構體系作為橫觀體系，彈性模量和樁土材料對沉降的要求也具有一定的差異，因此，需加強群樁荷載效果，保證計算形式的簡化。其中現存的有限元分析模式與靜力樁基具有不同之處，需將等效的復合模型以及參數計算設置為科學的程序，計算環境需加強屏幕結構屬性探討。在具體應用環境，因模擬方式的不同于標準，兩者相比，其更為精準，對項目具體測量指標具有一定的更新，因此，需完成簡化操作，保證其符合結構的具體規范。

1.3抗壓承載力的確定

1.3.1試驗樁在施工圖紙設計環節，可利用靜載試驗獲得樁基承載力以及相關參數值。其中，精準試驗作為目前應用普遍的基礎技術之一，不但理論知識亦或檢測手段均符合相關標準。單樁極限承載力指標設計具有相關規定，需按具體地質狀況選取相符合的檢驗方法。1.3.2試打樁在施工操作的前期，相關人員需對樁基行為給予科學的探討，將變動方式以及測定體現相互融合額，從而保證數值的精準度。此設計方式直接影響到管莊設計，因此，在測量環節需全面了解變動測試的需求，科學把控誤差，最大限度地保證其符合15%范圍內。與靜載試驗方式相對比能夠發現，此試驗具有成本低，操作簡便等優勢。

2在建筑施工時對樁基礎的設計

2.1根據現場情況

為提高樁基礎的作用效果與價值，在建筑結構中，對于樁基礎的設計要提前對相應項目的實際狀況給予全方位的掌握，對現場地質狀況給予全面調查，并按照所在地區的地質條件、特點及基礎結構處理的需求進行樁基礎設計。在此基礎上，全面分析土壤成分以及地質構造、周圍環境等方面，確保樁基基礎設計滿足相關標準。如在某6層的磚混結構項目在具體施工的過程中，勘察數據分析可知，此區域土壤屬于不均勻粘土層，對地質進行探討后發現需要運用到樁基礎，但周圍居民區又較密集，這時可選用人工挖孔樁而不是鉆孔灌注樁，這樣既不會給周圍居民造成噪聲影響，而且施工方便，成本低廉。

2.2明確構建需求

在建筑工程項目里，基礎結構的作用是承擔建筑物頂端的壓力。因而，在設計以及具有應用的過程中，需明確結構需求。在承載力設計環節應滿足預期標準，不可讓建筑物出現沉降等問題，所以對于樁基礎的設計需全面考慮并提出一定要求。明確建筑物的整體構建需求，需要涉及到力學知識，由于建筑物樁基礎的具體作用力是由上部結構來決定其大小，所以需從力學方面進行分析，并且對此做出計算，從而使樁基礎的設計更加合理，提升其可靠性的同時，需加強構造設計，保證其設計方案滿足項目具體樁基礎需求。

2.3設定好樁的規格

定好樁基礎的規格，作為樁基礎設計關鍵部分，需按照其指標給予科學的確定，主要包含結構長度、橫截面積等內容，從而保證基礎結構的整體質量。在具體設計時，需明確狀結構自身相應標準，對其不同區域的基礎標準給予有效的分析，如埋深達到理想效果則需完成相關計算，方可對樁基礎完成設計工作。

2.4做好平面布置

對樁基礎進行設計的過程中，保證其整體結構滿足相關規范，并了解平面整體布局。對其平面布局時，其中最為關鍵的環節即為重心以及有效距離，從而為其穩固性奠定堅實的基礎。在此過程中，需加強建筑物承載力的整體把控，通過實踐分析可知，當前效果最佳的方式主要包含網格狀里的梅花形和矩形樁2種平面布局，而不等距排列模式在實際設計時需安裝項目實際狀況，對結構整體特征以及具體需求給予全面的探討后方可完成科學的設計。

2.5驗算承載力

樁基礎主要目的在于提升項目承載力，對項目完成科學的基礎布置，因此，需加強樁基礎承載力驗算，從而保證其結構的穩定性。同時相關工作人員需保證設計思維的敏捷性，精準把控結構設計需求，從而保證承載力符合相關要求，同時需保證樁基礎使用性以及可靠性。在驗算合格后確定最終設計方案，保證在具體實施環節能夠順利完成。在此環節需保證參數的合理性，其中建孔底沉渣小于100mm，樁身垂直度小于1%，樁徑偏差小于50mm，同時安扎后樁位偏差滿足JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》規范。

3樁基礎設計及其應用案例分析

3.1工程概況

某市建筑項目為商業住宅區，共20層，其中地上19層，地下1層。設計工作者在設計的過程中，需與項目所在地的具體地質勘查數為參考，選取D400型號的預應力管樁，管樁長約20m，同時估算出單樁承載力。在具體操作過程中，利用試樁獲得具體承載力，比估算值高出33%。通過試驗值，進一步縮減了項目投資成本，最大限度地獲得經濟效益的實現。在施工過程中，需利用試樁減小樁基礎施工的困難性，并采取有效方式、施工材料、機械設備等防止資源的浪費。

3.2傳統設計誤區

當前高層建筑規模不斷擴大，不同的住宅樓、辦公樓以及酒店現高聳林立，大部分的住宅樓為剪力墻結構，因此，具有剛度大，荷載分布均勻等優勢。由于建筑結構上部剛度就基礎沉降而言具有非常重要的影響，為結構設計提供了便利，但是辦公樓等此類高層檢測屬于框架核心筒、框架剪力墻結構，框支剪力墻或筒中筒結構，此類剛度相對比較差，同時荷載分布不均，上部結構以及樁基地基直接具有作用力相對繁瑣，導致設計難度增高。設計不當則會導致問題的發生。

3.3變動剛度的設計細則

3.3.1調整樁土支撐剛度在設計過程中需以遵循樁土支撐剛度調節為原則，根據地質狀況、荷載以及上部結構完成科學的布置，同時全方位探討三者之間存在的聯系以及作用力，通過強弱結合的手段，實現增沉和減沉融合。利用此類剛柔并重的方式，根據項目實際狀況，通過差異沉降最大限度地降低承臺內力。樁土支撐剛度在具體實施過程中需全面保證度量的嚴密性，就單樁承載力與支撐剛度保持正比例關系，其中的群樁因支撐剛度與樁的數量成反比例關系，導致群樁效應的出現。3.3.2剪力墻結構的變剛度設計就剪力墻結構來說，其剛度相對較好，同時荷載利用墻體傳輸到基礎，分布較為平均，而荷載角度的樓梯間以及電梯井，需增加布樁。在布樁時，要將基樁布置在墻下，而墻體的交叉處和墻體的拐角處更易于布樁，若承臺和基土之間未脫空，也可采用復合型樁基。3.3.3樁基施工壓樁力低于設計的承載力某市建筑的高層建筑采用D400型號的預應力管樁，要對地質進行仔細的勘察，根據報告顯示的單樁承載力是660kN，在進行試打樁試驗時，4根樁連接起來最大壓樁力是300kN，相比于承載力要小很多。經設計者研究分析，各土層的設計均與建筑要求相符合，并且周邊工程的地質勘察結果均為準確。經過一段時間后再次試樁表明，試驗的承載力與之前的結果相一致，滿足設計要求。

4結束語

綜上所述，高層建筑越來越多，其成為城市的典型標志，樁基礎在高層建筑中應用廣泛，作為一項較繁瑣的工程，設計和施工者要統籌各環節，將其科學合理的應用，保證建筑質量高，造價低。

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