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建筑结构中桩基础设计方案探析

发表时间：2020/1/8 来源：《建筑学研究前沿》2019年20期作者：黄清

[导读] 近年来人们生活水平的提高，对建筑施工质量的要求也在提高。

中信建筑设计研究总院有限公司湖北省武汉市 430014
        摘要：近年来人们生活水平的提高，对建筑施工质量的要求也在提高。桩基础作为整体建筑工程项目中重要的施工环节，其方案设计是否科学、合理直接影响建筑本身的质量。加上我国桩基础应用技术不断发展与优化，桩基础技术已经形成其独特的设计方式与结构模式。这种趋势下，桩基础设计方案已经冲破传统建筑环境的约束，其稳定性、安全性等得到很大提升。桩基础技术的提高对于建筑物本身应用效益的提高有着重要的影响。本文就建筑结构中桩基础设计方案展开探讨。
        关键词：建筑结构；桩基础；设计方案


引言
        在建筑行业飞速发展的今天，建筑工程层出不穷，各种建筑雨后春笋般崛起。在这种发展趋势下，高层建筑和大型建筑将越来越多，其安全性也纳入了人们的考虑范围，并且成为主要关注点。建筑的稳固性是建筑工程的根本，而每一栋高楼的支撑靠的都是桩基础，桩基础对于建筑工程影响十分重大。由于高层建筑在设计和施工上都很复杂，不仅需要施工方案经济合理，还需要在桩基础的设计上科学化、优质化。
        1桩基础的相关概述
        1.1桩基础的概念
        桩基与承台构成了整个桩基础，承台处在桩顶端区域，结合承台所处区域，可将桩基础划分为低承台与高承台的桩基础。低承台桩基础是承台地面与土接触，桩身埋在土中的一种桩基础。高承台桩基础主要是指承台底部处于地上面，桩身上半部分裸露出地面的一类桩基础。一般来讲，建筑工程在施工时，主要选用低承台桩基础，主要被广泛的应用到高层建筑工程建设之中。
        1.2基础的基本特点
        现阶段，很多建筑工程普遍应用的桩基类型都是钢筋混凝土和钢管结构。钢管结构可以很好的满足固体承载力，例如，石头和沙子等，由于其不会造成过度的不均匀沉降而使得建筑产生大面积的倾斜情况，因此，若是产生一些比较小的倾斜，也能够将其合理控制在一定的范围之内，有着很好的稳定性，其还具有非常大的抗倾覆能力以及水平方向分散力，可以使地震和风力所在水平面所造成的变形得以平衡，在一定意义上可以确保其实现抗压效果。由于其一部分是埋置于土体当中，所以有着很好的稳定性，在一定意义上可以防止楼层产生沉陷以及倾斜。
        1.3根据施工方式
        施工方式具有差异，可以将桩基分成混凝土灌注桩和混凝土预制桩。预制桩需要在事先在工厂或施工现场制成各种形式的桩，之后利用打桩机将其打进基底，这种桩基通常被用于土层较软的地区或施工较容易打进的土层。而灌注桩需要事先绑扎好钢筋笼，按照相关要求在施工现场进行钻孔，达到一定深度时，放进钢筋笼，再浇灌混凝土[2]。二者的各有其优缺点，如预制桩桩身强度高，施工方便，现场工期短，经济效益好，不存在缩颈，夹泥等质量问题，但不能穿透硬夹层，桩径、桩长、单桩承载力可调范围小。而灌注桩的承载力大，适应能力强，受力相对稳定，抗压又抗拔，但施工时间较长，工艺复杂，有可能对环境产生污染和扰民现象。
        2在建筑施工时对桩基础的设计
        2.1根据现场情况
        为了提高桩基础的作用效果，也为了提高其价值，在建筑结构中，对于桩基础的设计要提前对相应建筑工程项目的具体情况进行了解，对施工现场的地质条件进行分析。然后根据所在区域的地质条件和特点和基础结构处理的需求，进行桩基础的设计。充分考虑土壤的成分、地质的构造和周边环境，在设计桩基础的时候结合相应要素。

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例如，在进行一个6层的砖混结构建筑时，勘察结果土壤是不均匀黏土层，在地质分析后发现需要运用到桩基础，但是周围居民区又比较密集，这个时候就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音影响，而且施工方便，成本低廉。
        2.2明确建设需求
        建筑工程项目中基础结构的作用就是承担建筑物上部传来的荷载，这也是其核心价值的体现。因此在桩基础的设计和应用过程中要对建筑整体建设需要明确，才能进行接下来的设计工作。承载力方面一定要和预期标准相符，不能让建筑物出现沉降、倾斜等。为了明确建筑物整体建设需求，就要对相关力学知识深入了解，加上建筑物桩基础各种作用力的产生，并且作用力的大小是由上部结构决定的，因此要从力学角度开展分析，同时进行计算，当完成这些时所设计出的方案才能更加合理、科学，桩基础建设的可靠性才能提高。建设需求的明确是最能够贴合建筑工程实际桩基础设计的。
        2.3设定好桩的规格
        对桩基础规格进行确定，这是桩基础设计的主要部分，通常需要根据相应的指标对其合理确定，在这当中主要就是结构长度和横截面积等，以此来确保桩基础结构的质量符合要求。在实际的设计中，需要对结构自身标准进行明确，对于不同区域的基础标准合理分析，比如，埋深需要符合要求之后才可以进行计算，这样才能够将桩基础设计工作完成。
        2.4做好平面布置
        在桩基础的设计中，整个桩基础结构不止需要对相应规格进行规定，还要掌控整个平面布置状况。桩基础平面布置上，重心和相应距离是保证整个基础机构稳定性的重要因素，在这方面把握好能够使建筑物的承载力得到加强。目前在实际应用中，网格状里的梅花形和矩形的桩平面布置方式效果比较好，不等距排列方式也比较理想。但是具体设计方案还是要根据建筑工程项目的具体情况而定，在分析好基础结构特点和需求后，进行合理的设计。
        2.5桩土复合性方案
        在应用桩技术设计方案时，要满足相关工作的要求，对于建筑物产生沉降问题和超载问题展开深入研究，同时有效处理相关问题，将对规范性方案的处理工作有效落实，这就要考虑到沉降值的变化状态，对于各种数值进行有效地处理，让该数值能够满足系数简化处理在使用过程中的要求。该工作过程中，可以转换垂直桩土的平面，转变成同性平面，在分析建筑物沉降时，可以对群桩荷载作用展开分析，做好计算工作的合理简化。从实际发展情况来看，单桩基础和等效复合桩基之间存在的差异性非常明显，这种状态下，就要对同等效果的模型和计算参数进行分析，计算工作中，要研究平面结构的属性。使用过程中，模拟形式和规范标准会有所差异，这就需要考虑桩土分担荷载的比例关系，而分担荷载的比例直接影响建筑结构的稳定性与安全性，这时就要对复杂性的计算流程进行简化，建立总体设计概念，以此提高建筑物的安全性和稳定性。
        2.6验算承载力
        桩基础的主要作用就是确保建筑的承载力稳定，所以在这当中就需要强化对桩基础承载力的合理计算，以此来确保结构的稳定。并且设计人员还需要确保设计思维的敏捷，对结构设计需求合理控制，使得承载力能够和相关要求相符合，并且还需要确保桩基础在应用方面比较可靠。在完成验算之后对最终的设计方案进行确定，确保在实施当中能够顺利完成。在这当中，需要确保参数的准确性，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。
        结语
        由于桩基础的设计较多，也就对相关设计人员在具体的工作中要重点分析建筑工程中基础结构的要求，同时与基础结构的特点相结合，进而设计出更加合理、科学的方案，才能全面合理的规划布置，才能提高桩基础的承载能力，达到预期效果。文章对于桩基础设计方案中的问题进行分析，并且提出桩基础设计方案的优化措施，希望能够为相关人员提供有价值性的参考内容。

        参考文献
        [1]崔晶晶.桩基础施工技术在建筑工程中的应用研究[J].城市周刊，2018（022）：80-81.
        [2]邢增涯.建筑结构中桩基础设计简述[J].建筑工程技术与设计，2017（11）：1806.