关于建筑结构设计中的桩基设计研究

关于建筑结构设计中的桩基设计研究

朱健辉

河源市建筑工程施工图审查中心有限公司517000

摘要：现阶段，房屋建筑的质量既会对住户的居住满意度产生影响，又会对我国建筑行业的发展产生冲击，为此要强化力度做好房屋建筑结构设计工作。在房屋建筑结构设计中，基础设计具有重大意义，因此本文将具体地研究当前存在的问题，制定优化基础设计的有效措施，以期能有效确保建筑结构的实用性和安全性。

关键词：建筑结构；桩基设计；设计策略

随着房屋建筑的建设量的逐步扩大，房屋建筑的结构设计变得愈来愈复杂化。在结构设计中，基础设计是最为关键的一环。能否做好基础设计工作，将对整个房屋结构起到决定性影响，在后续设计房屋建筑结构时应重点关注基础设计工作地开展。

1建筑结构中桩基设计需注意的因素

1.1上部结构因素

桩基设计过程中，应充分考虑上部结构的基本情况，确保桩基可以承载上部结构的荷载，从而保障建筑的整体稳定性。当今土地资源日益短缺的背景下，建筑工程出现了巨大的变化，高层建筑在建筑工程中占据的比例越来越大，同时人们对建筑结构设计提出了新的要求，促使建筑工程结构设计越来越多样化、复杂化，地上建筑高度、结构形式以及墙体厚度不同，对桩基的类型、埋深、截面积的要求也会有所不同。所以说，上部结构是桩基设计的主要影响因素。因此，桩基设计中，应上部结构当作重点考虑。

1.2现场环境因素

在桩基设计中，应充分考虑现场环境因素，对地下管线分布情况、地下水情况进行仔细分析，避免环境因素给桩基设计造成的负面影响。具体来说，一是应从自然环境考虑，做好现场勘查工作，全面搜集地质信息，并将其当作桩基设计的依据，确定合适的抗震等级，确保建筑的稳定性与安全性;二是从人工环境考虑，综合考虑周围环境、人员出行等方面的因素，预测桩基施工中有可能出现的问题，并做好应急预案，确保桩基设计、结构设计的合理性，避免外部人为因素带来的不良影响。

1.3地质条件因素

桩基设计受到地质条件因素的直接影响，必须根据施工现场的地质条件合理、科学开展桩基设计，才能确保桩基的承载性能，预防不均匀沉降等病害的出现。不同的建筑工程，所面临的地质条件也存在着很大的不同，因此，所采取的桩基施工工艺也要有所差异，桩基设计的要求也会有所不同。地质条件给桩基设计所带来的影响，主要有两个方面，也就是基础连接以及地基持力层。桩基是承载建筑负荷的主要构件，桩基设计过程中，必须综合考虑土质特点、压缩模量以及持力层承载能力等基本情况，合理设置各项参数。同时，还应充分考虑桩基穿越土层的具体情况，综合分析桩基穿越能力、地下水分布特点，确保桩基选型的合理性。

2建筑结构设计中桩基设计策略

2.1运用数学函数有限元法

现阶段，桩基设计人员在进行模拟测试时可考虑采取有限元法。通过运用有限元法，离散分割处理集合中的元素，求出近似方程与函数，便于得到桩体的几何拓扑信息。相较于传统的桩体强度设计计算方式，此法能直接体现出客观实情，更注重土地结构和地下桩基之间的作用力，能缩减计算的元素，减小计算的复杂程度。比方说，在计算时相关主体往往会选用文克尔假定法求算土体所受法向力，首先作假设，桩基打压时受作用力影响的土层有且仅有处于桩体下方的土层，假定承受荷载和土体变形之间有地基反力洗漱存在，且两者呈正向相关性，采取此计算方式只能求出近似值，无法彻底地将客观实况体现出来，它的设计结果或许会产生误差。采取有限元法，充分思量了影响因素与作用力，不管是受作用力影响的空间结构或者是桩体材料，均可借助有限元法进行受力的非线性分析，借助计算机软件建模予以模拟，由此得到的仿真数据的可信度更高，能有助于改善桩体性能。

2.2桩土复合计算

桩基设计过程中需充分考虑两个方面，一是单根桩体的承载能力，二是桩体组合之后的群落与建筑需求是否相符。对单根桩体性能的计算可使用有限元法进行计算，但考虑到建筑的整体结构，还要对桩体群落进行宏观分析，充分计算其承载能力，从而有效保障桩基承载能力，在承受建筑上层荷载的同时，能够在施工允许范围内承受桩体出现的受力变形情况。因此，在对桩体群里进行设计时有必要运用桩土复合计算方式，在对单根桩体进行有限元计算的基础上充分分析桩体群落承载力，通过连续计算处理从而获得复合计算结果，完成桩体设计工作任务。有限元法计算过程中可适当增大离散单元的跨度，使其细化程度得到控制，从而减少群桩计算量，有效提高计算工作效率。=当然，在实际计算时可能出现桩基沉降效果与建筑实际载荷要求不相符合的情况，出现这种情况的主要原因在于桩基设计阶段对桩基施工与桩基承载力没有进行深入的分析，因此，必须要加强控制桩基沉降量，可通过选择各向同性材料用于垂直桩基础轴线，并根据桩体和土体弹性模量与泊松比，各类材料复合并形成新的同性材料参数，在群桩载荷沉降最后的分析工作中充分运用这些等效材料参数，保障桩基群落的施工质量。

2.3桩体基础结构设计

在选择建筑桩体基础类型的时候，应当充分考虑桩体直径、用途、承载性状以及桩身材料等诸多因素。在下文中，将采取几类桩体基础结构设计方式，从低桩、高桩承台基础以及桩筏基础结构入手思量桩基整体承载力和建筑上层荷载。首先，结合建筑施工需求，在上部荷载小、建筑高度低的乙丙级桩基设计时可使用桩承台基础结构。倘若建筑的高度高出100m，对沉降设计、桩体承载力提出了相当高的要去，故而需使用桩筏基础结构。倘若桩的持力层深，桩的长度值较大，通过求算得到的桩基承载力较大，那么在墙柱下布桩的过程中，应尽可能地优先使用柱、墙下布桩桩筏基础。在进行桩筏基础设计的过程中，要全面思量筏板厚度、载荷结构、建筑物沉降等诸多因素。考虑到桩筏的承载力，一般应以弹性地基梁为计算与研究的基础，从而使建筑上层的压力得以分散，减小地基结构中梁的承受盈利与变形。在进行计算时，还需考虑桩体竖向刚度与建筑上层结构的压力这两方面因素，合理地叠加上层结构的压力，科学设计桩筏基础，并将相应的数求算出来，如此即可增加基础平面的刚度，同时能恰当地将桩基中的配筋抽离开来，把工程的成本资金投入价值全面地发挥出来。此外，在设计配筋状况与筏板厚度时，桩体的竖直方向上的刚度起到重大影响，应重点设计桩筏基础承载力，扩大其上线。依据企业的施工能力、投资以及国家制定的行业标准要求开展设计工作，盲目地增加筏板厚度并非明智之举，必然会影响配筋的性能与设计效果。在设计桩的竖向刚度时，应当在考虑到数年的工作经验与国家发布的相关标准数据的同时，应解饿桩基极限承载力与工程设计的沉降量，确保桩的竖向刚度介于50至100Ra之间。

2.4桩基受力分析

桩基是有效保障建筑施工质量与建筑功能，保持建筑稳定的关键部分，桩基承载着上层建筑的大部分压力。桩基受力分析是否科学、严谨，直接影响着桩基设计性能的发挥，为充分保障桩基承载力，控制建筑物出现不均匀的沉降现象，要充分考虑桩基可能出现的受力变形情况，从而设计出具有针对性的、可行的、有效的解决方案，实现以最少的投入，实现最佳的设计效果。

3结语

综上所述，在具体地设计建筑结构的过程中，要重点开展桩基础设计工作，且复杂程度较高，其设计施工的质量以及成效会在一定程度上影响到整个建筑工程的质量。所以，相关设计人员在开展设计工作的过程中，要高度注重桩基础的设计工作，采取合理的对策改善桩基础设计的质量水平，优化桩基础设计的成效，令其在建筑结构中起到的作用得到充分发挥。

参考文献

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