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

何国海1彭来官2

1身份证号：330123197908293017

2身份证号：330327198009232019

摘要：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。

关键词：建筑结构设计；桩基设计；要点研究

引言

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。

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。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。

2建筑结构设计中的桩基设计要点

2.1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。

2.2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。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。

2.3深入调研施工现场

设计桩基时,要求设计师提前深入了解桩基,在对建筑现场实际情况展开全面勘察后,采用科学合理的设计方法,确保能够充分发挥桩基的作用。实际作业中,对设计人员提出了较高的技术水平及专业素养的要求,应准确把握各区域地质条件与特点,以现场施工需求为根据对存在的隐患及时提出解决方法。同时,在勘察现场时需要详细地记录获取的数据,如周边水质条件及环境条件等。在对各方面因素予以充分考虑的前提下,促进设计方案准确性的提升,进而促进建筑工程施工质量的提高。

2.4桩身规格设计

1）桩长计算。计算桩长时，设计人员应根据桩端持力层确定持力层进入土层的深度。桩端持力层是影响建筑地基承载力的重要因素，应选择承载力高且硬度较大的土层作为持力层，并控制好桩基嵌入持力层的深度。使其进入持力层后，阻力大小符合桩基设计规定，并且桩长符合持力层临界深度。桩端进入持力层深度较小时，桩端阻力会变小，容易导致桩端剪切破坏。具体的临界深度可根据建筑地基范围内的土层性质决定。地基土质为碎石、砂土时，临界深度一般为3~10d（d为桩径）。黏性土与粉土层中，临界深度一般为2~6d。2）桩径选择。桩径取决于建筑桩基承载力、地质条件、桩基选型。桩基设计为端承桩时，建筑基础层土质、工艺水平都会导致桩径存在差异。

2.5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。

结束语

综上所述，为设计可靠的建筑桩基础结构，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。

参考文献

[1]王建国.高速公路桥梁设计要点[J].交通世界,2017(10):82-83.

[2]何浪.分析岩溶地区桥梁桩基设计要点[J].四川建材,2017,43(06):105+107.

[3]王丽群.建筑结构中桩基础设计探微[J].四川水泥,2017(01):61.

[4]高军,刘勇.浅析桥梁桩基础的设计与施工要点[J].中国高新技术企业,2016(20):100-101.

[5]徐伟.公路桥梁桩基设计要点分析[J].城市道桥与防洪,2014(10):93-95+10.