试析建筑结构设计中的桩基设计

试析建筑结构设计中的桩基设计

李琦,刘勇

淄博市规划设计研究院有限公司

摘要：桩基设计是我国建筑工程的主要技术之一，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;设计要点

引言

桩基属于建筑结构的基础部分，有效建设桩基对于保障上方结构稳定和建筑整体安全具有重要作用。为了充分发挥出建筑桩基施工技术的应用优势，需梳理技术的应用流程，准确把握施工要点。

1建筑桩基础及种类

桩基础包含基桩和具备连接作用的承台部分。通过对承台位置的调整,即可在一定程度上改变整体基础,见图1。建筑桩基种类主要包括三种:①人工挖孔桩。我国建筑工程施工方法中,人工挖孔桩的使用频率相对较高,且经济实惠。人工挖孔桩的施工效率相对较高,虽然对人力资源的需求较大,但基本上不会影响工程周边的生态环境,且整体上不会产生较大的成本支出。同时,在人工挖孔桩中,可增大桩基地,能及时且合理地判断地下水走向,决定是否向前继续开挖,在及时做好开挖范围的确定后,再用混凝土灌注,能为建筑工程桩基质量提供可靠保障。②钻孔灌注桩。作为常用施工技术之一的钻孔灌注桩,主要是在机械钻孔后安置钢筋笼于孔内,然后通过混凝土灌注成桩的一种桩基施工方法。该方法的关键在于施工顺序的明确,需要在成孔后再成桩,同时,要以施工现场实际情况为根据对最终成桩方法展开判断。该方法的弊端在于无法确保成桩后是否处于垂直状态,因此,在施工期间要做好机械设备的合理选用,以稳定性更高的设备为宜,做好施工点的精准判断,消除钻孔中可能出现的位置偏差情况,可适当增大桩基基础支撑面积,以便能够更精准地实施钻孔作业。③静力压桩。静力压桩的方法操作较为简易,成本耗费极低,主要是通过建筑物向下压力与桩架本身重量的运用迅速将桩压入地下完成桩基制作的方法,该方法能确保桩基处于准确的位置上,且在施工中不会产生噪音,不会产生过于明显的向下震动感。该方法在设计小型建筑物结构中得到了相当广泛的应用。

2建筑结构设计中的桩基设计要点

2.1施工场地环境勘察

（1）依据勘察单位提供的勘探资料，在施工现场对现状的土层、水文情况进行复核，充分了解施工现场的地质条件；针对有错漏区域，及时反映至业主和地勘单位，协助设计院提供真实数据，依据设计院出具的最新设计变更施工。（2）安排专人负责调查施工现场周边环境，包括施工区域外道路状况，四周建筑物的状态，植被覆盖情况等，并提前做好影像资料留存，以便平时及时观察观测，防止在地基施工过程中，对周边环境产生破坏；同时也能避免本就已经破损的建筑物等因施工被他人讹诈扯皮。

2.2优化桩平面布置

设计桩基中科学布置是一个关键环节,尤其是桩基基础结构平面间距和重心等会对建筑工程最终质量及稳定性构成直接影响,其也是决定建筑工程承载力的关键因素之一。在具体布置中,可结合工程结构特点及施工特征选择合理的施工方法,常用的方法有矩形网格状、不等距排列、梅花形网格状等,此类方法效果良好,能为建筑工程整体质量提供保障。

2.3有效控制桩基高度

桩承台的高度直接影响施工的顺利进行，因此，在施工过程中必须严格控制桩承台的标高，根据施工放线的定位要求，施工人员要根据具体情况确定各施工放线都在同一水平上，并按照整体设计方案，根据桩承台施工质量确定桩基的标高，保证施工整体稳定性。同样，在进行混凝土浇筑时，也要严格按照浇筑规范进行浇筑，并严格检查隐蔽施工，确保桩基质量，提高施工质量。

2.4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。

2.5结构设计

以桩直径、功能、承载力及材料等情况为根据选择桩基础的单个桩。在设计结构时,需要对以下内容予以考虑:①针对超过100m的建筑高度,由于在沉降和承载方面存在相对较高的要求,建议采取桩筏结构;②设计中应对荷载结构、桩基础筏板厚度及荷载力予以考虑并纳入建筑物相关计算中,同时要兼顾建筑本身的沉降问题。为促进承载力的大幅提升,建议引入弹性地基梁,并以此为基础展开相关计算,分散上层建筑压力、降低桩基础压力及变形。同时,在具体计算中需要对建筑上层结构及桩体自身刚度予以考虑。

2.6提高工作人员的专业技能和安全责任感

桩基施工技术水平与产品质量密切相关，能进一步提高施工效率。在管理工作中，不但要定期培训工作人员，提高他们的专业技能，还要经常向工作人员普及安全常识，增强工作人员的安全责任意识，科学合理地配备工作人员，以保证施工质量，提高工程项目的整体水平。

2.7灌注桩检测

灌注桩检测由业主聘请的第三方执行，主要分为两个阶段，第一阶段是对桩身承载力的检测，采用静载法。桩身检测的桩数根据桩的类型以及各类型的总数量确定，桩检测一般会单独在试桩上进行，也可以在作为地基承载的桩位上进行；静载检测持续时间根据桩身承载力要求确定；桩身承载力是否合格以检测数据反映的桩身沉降值确定。桩身检测第二阶段在基础找平打垫层前，所有的工程桩都需要做小应变测验，检测桩身完整性，判断是否有断桩或者混凝土中含泥情况，并对所有数据记录保存。

结语

作为建筑工程结构设计重要组成之一的桩基础设计,其具备控制建筑沉降、提高地基强度、抗地震液化、抵抗倾覆力等作用,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。

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