建筑结构中桩基础设计分析

建筑结构中桩基础设计分析

 徐维

四川省成都市中储粮成都储藏研究院有限公司  

摘要：在房屋的方案设计工程中，往往需要结合考量房屋的构造类型、荷载状态、地基埋设深度、地质状况，以及施工工艺等各种因素来选定最适宜的基本方法，桩基础工程因其承载力大、变形较小、安装简单的特性，特别受到了建筑设计人员与施工单位的重视，从而获得了广泛应用。

关键词：建筑结构；桩基础；设计

前言

桩基础结构作为建筑工程施工的重要组成部分，既有助于提高建筑工程施工整体的稳定性，又能为建筑工程施工提供强有力的技术支持。为此，对桩基础设计与施工要点进行深入探究十分必要。

1桩基础设计的基本要求

第一，桩基础设计质量可影响建筑结构的可靠性，因此需准确计算荷载，合理确定弯矩、挠曲变形等参数，改进强度设计方案，以确保桩基础的承载力满足建筑荷载的相关要求，并避免过大的沉降量或不均匀沉降等问题。第二，桩基础的布置及桩身规格可影响建筑结构的稳定性及安全性，因此设计人员需结合实际情况，准确计算桩基础内力，同时确定桩身材料强度、配筋率等参数，以保证桩基础承载力符合标准要求。第三，在桩基础设计过程中，需在满足性能要求的基础上注意控制工程造价，以提升桩基础的经济性。

2建筑结构中桩基础设计要点

2.1桩型的选取方式

桩基选型是桩基础设计中的要点内容，也是一项基础性设计工作。桩基选型的合理性，对基础安全起到了决定性作用。桩基选型难度很大，需要考虑大量的因素，比如现场的地质条件、建筑物的特征、各类桩的施工难度以及地形等，唯有全面考虑才可以选取出最为合适的桩型。由于选取的基本标准存在差异，因此最终选型也会有很大区别。桩型选取方式有以下4种。

（1）根据荷载类型进行选取

一般荷载主要有竖向荷载、水平荷载等，这些都会直接影响桩的竖向、水平承载力，所以在选取桩型的过程中需要对此进行充分考虑。假如承载过大，就必须对桩径与桩长进行加大。如果单桩承载力太小，则要增加桩的数量，否则难以将地基的价值有效发挥出来。

（2）根据地质条件进行选取

在工程项目的施工中，经常会遇到各种各样的地质条件，如黏土地质、淤泥地质、硬土层等，对此需要根据地质条件选择合适的桩型。黏土地质比较适合使用冲孔灌注桩。淤泥地质适合使用预制桩，一般不建议选择灌注桩，因为其成型可靠性较低，桩身质量无法得到保障。对硬土层建议使用灌注桩。

（3）根据施工条件进行选取

在市区进行施工，建议选择静压预制桩。静压预制桩不会影响周边居民的正常生活，施工周期也不长。打入式预制桩通常有预应力管桩、预制方桩两类，前者具有较高的承载力和比较强的穿透力，经济性也比较好；后者则具有施工速度快、强度大等优势，但需要耗费大量钢材，使用的成本比较高。

2.2优化桩间距设计

桩间距设计可对桩基础的承载力、施工难易度产生较大影响，因此设计人员需结合实际情况确定桩间距。第一，设计人员需依据桩基础类型确定桩间距，摩擦桩可对桩侧土体产生较大影响。如桩间距过小则可能导致发生沉降，因此需适当增加桩间距。端承桩的承载力源自桩端，对周边土体的影响轻微，因此可适当缩小桩间距。第二，在确定桩间距过程中，设计人员需分析成桩过程中可能产生的挤土效应。如桩基软土挤土效应较大，需适当增加桩间距，建议将最小桩间距设定为3.5d（d为桩径），以避免后续施工引发桩基础上移或倾斜。第三，设计人员在确定桩间距过程中需考虑承台下方区域土层的抗力。如桩基础为非端承桩复合桩基，桩数量为3根以上，承台下方无软土、液化土、湿陷性黄土、新填土等不良地基时，桩间距需大于4.5d。第四，如建筑工程桩基础为挤密桩，核心筒下桩数量较多时，过小的桩间距可导致沉桩难度增加，相同承台下桩端标高差距过大，施工难度升高，因此在设计过程中需适当增加桩间距。

2.3桩长与桩径设计

设计人员在计算桩长过程中，需分析桩端持力层的具体情况，并依据分析结果确定其进入土层的实际深度。为保证建筑地基承载力符合相关标准要求，设计人员需选择硬度大、承载力较高的土层为桩端持力层，并合理确定嵌入持力层内部桩基的深度，保证桩基进入持力层后所遇阻力符合相关规定要求，且桩长与持力层临界深度相符。在计算持力层临界深度的过程中，设计人员需依据建筑工程地基区域土层的性质确定具体数值。比如，地基为砂土或碎石土质时，可将临界深度确定为3～10d；土层为粉土或黏土时，可将临界深度确定为2～6d。此外，桩径的具体尺寸与单桩承载力、桩基类型、岩土工程实际情况均具有相关性，因此在设计过程中需考虑承台尺寸与类型、桩长度、施工工艺、工程造价等因素。

2.4桩基承载力设计方案

2.4.1桩基竖向承载力计算

在结构设计过程中，要注意方向承载力计算，分析桩基的承载力和重力。在计算竖向承载力的过程中，应注意桩基的承载力分析，对各环节与桩基进行综合分析，以满足目前桩基的设计要求。当设计过程中出现偏心竖向荷载问题时，必须改进现行桩基设计标准，以保证结构的合理性和安全性。对建筑进行全方位的荷载分析，开发灵活分析和控制方法，以确保在发生地震等地质灾害时，确保建筑物的稳定。

2.4.2单桩竖向极限承载力计算

在桩基的各个设计环节，都要注意极限承载力。在设计过程中，要区分桩基设计是甲级还是乙级。为确认单桩静载试验及乙级桩基础设计科学合理，应结合周边地质条件和工程要求等综合情况进行相应试验。必须严格控制各个环节，确保检验的准确性和充分性。如果桩基为丙级，在决策过程中必须按照现场测量方法进行测试，以便综合分析确定各个极限端口的阻力及其承载力。对于大直径桩，其限端阻力可通过岩基平板载荷试验确定。对于岩桩，也可通过岩基荷载试验确定。一般来说，桩的单边阻力和极限阻力可以使用预测装置进行测试和确定。在试验过程中，应建立相关的描述数据曲线的标准体系，以保证根据经验参数确定单桩竖向极限承载力。

2.5桩基平面设计与数量设计

在桩基平面设计过程中，设计人员需在保证桩身能够发挥正常承载作用的基础上，采取相对紧凑的布置方案，以降低承台的总面积。同时，设计人员需保证群桩截面的几何中心与桩基荷载作用点重合，以保证各桩基均匀受力。此外，不同位置桩基可采用不同的平面设计方案。比如，墙下桩基可采用单排桩与双排桩，柱下桩可采用梅花形、矩形或三角形，在确定桩位的过程中需控制水平与竖向偏差，以保证桩基的承载力符合要求。

2.6承台设计方案

在承台设计过程中，设计人员需掌握如下要点。第一，设计人员需依据承台类型确定具体设计方案。如建筑工程采用柱下梁板承台时，需将平板结构厚跨比、梁板结构高跨比设定为1/8。如建筑工程采用梁板筏承台时，则需保证厚板在400mm以上，并控制板厚/双向板短边净跨小于1/16[9]。如建筑工程采用墙下平板承台时，需保证承台厚度在400mm以上，承台厚跨比在1/20以上。第二，在承台设计过程中，设计人员需保证独立柱下柱基承台宽度在50cm以上，承台边缘与承台边桩中心点距离不得小于单桩直径，承台边缘与桩外边缘距离不得小于150mm。在墙下条形承台梁过程中，需保证承台边缘与桩边距离在75mm以上。

结束语

桩基是建筑结构中不可或缺的重要组成部分，一旦出现问题，建筑结构也必然会出现各种问题，轻则影响结构稳定性，重则可能导致不均匀沉降、倾斜、塌陷等安全事故。所以，必须要对桩基础设计及施工要点的研
究高度重视。
参考文献：
[1]何建翰.建筑工程地基基础及桩基础施工技术[J].中国建筑金属结构,2021(12):91-92.
[2]杨华宝.建筑结构中桩基础设计方案探析[J].建材与装饰,2019(24):67-68.