高层建筑结构桩基础设计浅析

高层建筑结构桩基础设计浅析

焦力

西安天华建筑设计有限公司  710000   陕西西安

摘要：随着当前建筑行业的不断发展，各种高层建筑、异型结构建筑项目层出不穷，对建筑结构设计的质量、安全提出了更高的要求，桩基设计的重要性逐渐得以凸显。但由于实际建设情况的不同，在实际桩基设计的过程中需要加强对现场环境情况、建筑结构情况以及承载力等多方面进行研究和分析。相信随着对桩基设计的深入研究和实践探索，我国建筑结构设计水平将会得到良好提升。

关键词：建筑工程；桩基结构；设计

引言

在建筑工程的设计及其施工中，如果建筑结构的基础设计不够合理，便会直接影响到基础的强度及其承载力，导致不规则沉降的产生，对整体建筑工程质量造成不良影响，缩短其使用寿命，严重情况下甚至会引发不必要的安全事故，对用户的生命和财产安全造成威胁。因此，在对建筑工程进行基础设计的过程中，设计者一定要充分意识到此项设计的重要性，明确不同类型建筑工程的基础设计，并根据实际情况、结合实际需求，采取合理的方法与措施来进行建筑工程结构基础的设计。通过这样的方式，才可以有效确保建筑工程基础设计的科学性与合理性，实现整体建筑工程质量及其安全的良好保障。

1建筑结构桩基础分类

桩基础按照分类基准不同，划分类别存在较大差异，应明确其类别划分标准，熟知各类桩基础优劣，为后续设计提供保证。（1）承台位置高低划分，其主要包含高、低承台桩基础，前者多用于桥梁、码头等工程中，后者适用于房屋建筑中。（2）承载性质不同分为端承桩和摩擦桩。端承桩是指穿过软弱土层，并将建筑结构实际载荷依托桩端坚硬土层中，对桩身产生的摩擦力较小；摩擦桩主要是指沉入软弱土层中一定深度，受桩侧土实际摩擦作用下，完成上部载荷分散至周围土体中，桩端土具有一定的支撑作用，桩与土存在相对位移，具有摩擦桩作用。（3）桩身材料不同划分，主要包含钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等，钢筋混凝土桩可进行预制或现浇，应按照实际设计要求，桩长度和截面实际尺寸进行任意选择；钢桩自身承载力较大，运输、沉桩等操作十分便捷，但耗损钢材量较大，经济性不佳，仅在少量重点工程中应用；木桩使用频次较低，仅用于部分加固或临时工程中。（4）制作工艺划分，包含钢筋混凝土预制桩、灌注桩，前者主要是在工厂或现场完成预制，利用锤子进行击打、振动沉入等方式，促使其最终沉入地下；后者又称为现浇桩，可直接在设计桩地基完成成孔，在孔内放置相应的钢筋笼，最终灌注混凝土形成桩，其与预制桩相较，可节省钢材使用量，持力层起伏平整性不佳时，长度可按照现场实际状况设计。

2高层建筑结构桩基础设计浅析 

2.1确定基础的预埋深度

在基础设计中，设计人员首先要确定民用建筑地基基础预埋深度。在确定地基的基础预埋深度时，需要对位于天然土质地基上的高层建筑的筏形和箱形基础进行合理预埋深度设计，只有埋置深度达到民用建筑的施工标准时，才能够保证筏形和箱形基础具备足够的抗震动能力和抗滑动能力，保证基础和民用建筑上部结构的整体稳定，进而保证民用建筑的施工与使用安全，降低异常沉降、墙体裂缝等负面现象的发生概率，延长民用建筑的使用寿命。现阶段，我国城市化建设的加快，城市建筑用地面积越来越小，上部建筑的高度越来越高，地基深度越来越深成为我国民用建筑的建设趋势。所以基础设施必须要在保证民用建筑稳定性的同时，还要保证地基拥有足够的实用性和稳定性。在基础设计时需要从民用建筑的沉降量和周边建筑的刚性进行整体计算，保证民用建筑与周边建筑之间的距离处在合适的范围内，且民用建筑的地基埋置深度应该大于周边建筑的基础深度，以减少和避免民用建筑对周边建筑的不利影响。

2.2科学选择建筑结构地基基础设计方案

选择建筑结构地基基础设计方案和建筑结构安全性有直接关联。因此，工作人员要结合建筑工程实际情况，选择科学的建筑地基基础造型和布局，再利用建筑工程总造价、施工难度系数等因素来选择地基基础。首先，要针对建筑工程进行全方面调研工作，详细调查现场地质工程具体情况，如地基承载力、地形条件、地质情况等数据，再和建筑结构相互结合，来分析不同方面的数据，这样才能从不同方面来考虑到具体因素，从而制定健全的地基基础设计方案，加强方案的合理性和科学性；其次，要合科学考虑到上部结构和地基的动力情况，按照不同结构的优缺点，再利用专业工具计算出实际动力值和预估值的差异性，然后通过分析两者间的关系来制定安全施工措施，也可根据开裂数据或者次应力数据来采用合理预防措施，从而确保整个方案能顺利进行。

2.3柱下条形基础与十字交叉基础设计

在对建筑工程结构基础进行设计的过程中，设计者需要对建筑工程所在区域中的具体条件加以综合考虑。如果建筑工程所在区域中的地基条件相对较差，或者是建筑工程的柱荷载相对较大，便不可仅仅通过独立基础的方式来进行设计，因为这样的结构基础设计形式并不能让建筑工程结构具备足够的复合承载能力，其质量和安全也得不到良好保障。同时，如果施工现场并没有预留出足够的回旋空间，或者是施工现场的环境条件十分杂乱，不能对基础面积加以合理扩大，要想有效确保结构基础设计效果，设计者就需要通过柱下条形基础的形式来进行设计。相比较其他形式的地基基础而言，柱下条形基础的刚度条件十分良好，通过此类基础的应用，可以让建筑工程地基基础的不规则沉降情况得以有效避免。但是在具体的结构基础设计过程中，设计者也需要对柱基础的荷载偏心距加以重点考虑，如果其偏心距太大，条形基础所具有的刚度条件并不能满足实际需求，地基基础所产生的不规则沉降也将得不到有效控制。在具体的结构基础设计过程中，为实现柱下条形基础实际作用的充分发挥，设计者需要对以下两个方面的内容作重点考虑：（1）需要对其梁截面高度加以合理控制，通常情况下，其梁截面高度应控制在柱距的1/8～1/4之间；（2）应该让条形基础中的端部朝外部伸出一段长度，一般情况下，这段长度需要控制在第一跨距的0.25倍。在此过程中，如果地基基础并不具备足够的负荷承载能力，或者是柱基础所承受的荷载力太大，设计者就需要将地基基础的面积适当扩大，通过这样的方式，让地基基础所具有的负荷承载能力及其抗变形能力得以显著提升。而在这样的情况下，最合理的选择便是十字交叉基础，通过此类基础的应用，便可让整体建筑结构基础的空间刚度得以有效提升。但是十字交叉基础并不是在所有建筑工程中都适用，因此在具体的建筑结构基础设计中，设计者一定要对其实际情况加以综合考虑，如果实际条件允许，便可对十字交叉基础加以合理的选择和应用，如果实际条件不允许，则不可选用此类基础。通常情况下，如果其地基土质并不是均匀分布，不具备足够的负荷承载能力，且在建筑工程上部结构的重力荷载比较大的情况下，设计者便可对十字交叉基础加以合理应用。

结语

桩基础设计合理性及科学性，关乎建筑结构稳定性及可靠性，需对其加以关注。桩基础设计过程中，应掌握设计各要点，并严格依照相关要求做好取值及试验，综合性考量现场地质条件，保证设计与后续施工吻合性，确保桩基设计合理性及可靠性，为建筑施工安全性及质量保证予以支撑。

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