建筑结构设计中的桩基设计要点研究

建筑结构设计中的桩基设计要点研究

李昊阳

新疆银泰房地产开发有限公司  新疆维吾尔自治区  830000

摘要：桩基设计能为建筑带来良好的承载力保障，有利于建筑结构稳固性的提高，进而带动建筑整体质量的提升。但是，因建筑施工体系复杂性相对较高，在设计桩基时也同样过于复杂，要从专业思维角度出发展开全方位考量，以便为桩基设计提供有效保障。同时，要求设计人员密切结合建设实际情况展开方案的设计，在保证施工可行性的基础上，赋予建筑结构安全性与稳定性保障。

关键词：建筑结构设计；桩基设计；控制要点

1导言

桩基础设计作为建筑结构设计重要组成之一，其设计质量的优劣会直接影响建筑结构整体使用性能及安全性。但是，因桩基设计存在较高的复杂性，相关单位及人员在设计实践中必须予以足够的重视，从工程现场的实际情况出发，在综合考虑各方面因素的前提下展开科学、准确的设计工作，确保设计方案能最大化发挥桩基应有的作用与价值，为建筑工程整体质量提供保障。

2桩基础设计的主要工作内容

第一，桩基础的核心参数。对桩基进行科学、合理的设计是保证工程生命周期工作的一个重要先决条件。首先，设计者要对施工环境、现场条件进行现场勘察，参考地质、水文数据，同时，对周边各种建筑物进行了全面的分析，以求出合理的桩基础设计。其次，在设计时要充分考虑上一层结构对基础的承载能力，并采用验算方法确定桩长，为了保证桩的承载力与稳定，在设计时尽量将桩尖插入土壤中。第二，通过地基结构等级核算单桩的竖向承载能力。根据工程实际情况，我国的建筑地基分为甲、乙、丙三个级别。A类建筑一般是30层以上的超高层建筑，或者在复杂的地下工程环境中，施工条件不佳；而乙级结构可用于一般的民用工程，而丙类结构的施工，一般情况下，采用的是较浅的地基。在为甲等级时，桩基设计应充分考虑单桩静载荷试验结果，并掌握单桩极限承载力数据；当工程级别为B级时，在场地条件较为适宜时，可参照类似工程的类似规模，进行相应的复原试验；在C级时，由于C型结构相对简单，因此可以从B组的复原测试中获得必要的数据。在某些工程中，桩直径较大时，可通过深平板加载法进行单桩竖向承载力测试，而在工程结构设计中，则采用嵌岩桩，可以通过特殊的岩石板荷载测试来测定单桩的竖向承载力。

3建筑结构中桩基础的设计要求

第一，为确保建筑结构设计的可靠性，桩基础、地基土层的作用力应相对稳定，确保桩基在承受建筑物荷载时，桩基础的承载能力符合建筑荷载要求，不会出现不均匀沉降、沉降量过大等问题。因此，设计人员应重视桩基础的荷载计算，控制好桩基础的挠曲变形、弯矩等设计参数，加强桩基础强度设计，使桩基础结构内力处于建筑基础结构材料强度的容许范围内，保障建筑桩基础的稳定性。第二，桩身规格设计、基础桩布置、持力层选择会直接影响建筑桩基结构设计的合理性。设计人员应通过以上参数的控制，增强桩基结构的承载能力。同时根据建筑结构的设计要求，计算桩基内力、确定桩身配筋率、局部材料强度等数据。第三，桩基设计时，还应考虑建筑项目的建设成本。设计人员可基于合理的设计方案，在把握桩基整体性能的基础上，对比分析设计方案，选择造价较低的方案，确保建筑桩基结构设计的经济性。

4建筑结构设计中的桩基设计控制要点

4.1确定基础设计思想

桩基承载力效果良好，主要用于承载建筑物上部的压力，能有效缓解上部建筑物不均匀沉降的情况。在设计建筑结构中的桩基时，要求从建筑结构对桩基的需求出发，立足于力学角度展开分析，在准确把握桩基受到的建筑物上部结构作用力的基础上，合理确定桩基设计方式，突出桩基结构设计的合理性，以此为建筑整体施工提供可靠性与稳定性保障。因此，该过程中需要对上部结构荷载展开细致研究，明确桩基受力点、作用点，突出桩横截面积确定的合理性。在桩基具体设计中，需要着重关注安全性能。集中设计桩基桩群时，形心坐标应尽量向中心区域位置贴近，以便向较为稳定的中心结构处疏导整个桩群的力量，从而使桩基受上层建筑压力的影响减轻并避免与中心存在较远距离引起的附加弯矩，该情况主要是与中心距离偏远，中部上层挑空位置压力会通过桩基向地下结构疏导，而疏导过程中间隔越远的位置，效果也就越差，时间一长会造成中心坍塌的情况。桩基核心桩群位置引起的安全隐患，通常都是附加轴力与桩基单独承重能力间存在不协调的数值，造成桩基压力承受效果不佳进而出现崩毁的情况，导致安全事故的产生。

4.2桩型选择

建筑桩基结构设计时，设计人员应结合建筑结构、建筑荷载、桩基础区域土层类别、施工环境、地下水分布情况选择桩型。通常情况下，对于设计为排架结构、框架结构，且建筑地基为坚硬土层、桩基埋深不大的建筑，可设计为灌注桩，以预防建筑沉降，提升建筑桩基础的承载力，桩基结构可设置为单桩单柱。民用建筑、工业建筑的桩型选择相对复杂，建筑楼层设计高度、场地条件、建筑荷载性质都会影响桩基选型。比如，设计人员可根据楼层高度选择桩基结构，楼层数小于10层的建筑，桩基可设计为桩径为500mm的灌注桩或300mm的混凝土预制桩。楼层数为10~20层的建筑物，灌注桩直径应在600~1000mm，预制桩直径应控制在400~500mm。按照现场地质条件选择桩型时，硬土层、岩层工况下，桩基埋深浅时，一般采用灌注桩。存在淤泥、淤泥土等软土地基的建筑物，为避免桩基础出现缩颈问题，通常可设计为预制桩。黏土、砂土、粉土等地质中，冲孔灌注桩较为多见。

4.3复合计算与受力分析

设计桩基础时，在对每根桩承载力予以考虑的基础上，需要考虑所有桩构成的整体能否满足建筑的要求。通过有限元法的运用虽然能完成单桩情况的计算，但在其整体性能的计算中，应立足于宏观方面予以考虑，通过计算整体桩群的承载力，确保其能承受建筑主体施加的压力，控制受力后的形变情况处于可控范围内。所以，在计算和检验中可引入桩土复合计算法，在完成单根桩体计算后，通过连续计算的方式展开复合计算。通过适当增加各单位间跨度，减少细化，使计算量减少，突出计算的高效性。此外，为了充分发挥建筑整体功能及确保其稳定性与牢固度，确保能稳妥承受上层建筑施加的压力，在受力分析时必须突出科学性和严谨性。具体分析中需立足于不同角度对受力变形原因及情况展开分析，为解决措施的制定提供可靠的参考依据。同时，要重点关注结构压力，突出设计方案的针对性、可行性。

4.4基于现场情况，校正桩基承载力

初步完成建筑桩基设计后，设计人员应对建筑施工场地进行全面勘察，并结合具体的水文信息、地质信息、现场环境调整桩基设计参数校正桩基承载力。勘察时需要做好记录，评估周围环境对桩基施工的影响，排除其他干扰。测量最佳放线距离和位置，精确计算单桩承载力的特征值。综合评估影响桩基设计与施工的因素，有利于提高桩基设计施工质量。确定桩基分布方案后，还应考虑建筑结构设计、布桩方案，再次验算桩基承载力，记录分析布桩时的桩基结构设计参数，包括桩身垂直度、桩基钻孔深度等。另外，建筑地基基础设计等级为甲级的桩基，以及体形复杂、荷载不均匀、桩端下存在软弱土层且设计等级为乙级的桩基，还应提前进行沉降验算，桩基沉降值不得超过该类建筑物的沉降允许值。

结束语

总之，想要确保建筑桩基础结构设计质量，设计人员应结合建筑项目的实际需求、现场地质条件，对桩基础进行合理选型。然后，依据建筑结构相关设计规范，确定桩基础结构中桩身、桩径的设计规格，总结完善桩基设计方案的方法，以此保障建筑桩基础结构设计的合理性，为建筑结构设计水平的提升创造有利条件。

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