建筑結構設計中樁基設計研究

文/梅江紅 常德市規劃建筑設計院有限責任公司 湖南常德 415000

建筑行業飛速發展，人們對建筑工程的安全性給予了高度的重視。站在建筑工程的角度進行分析，樁基礎可以提供非常理想的穩固和支撐作用。其中，對于樁基礎的相關設計，會對建筑物的整體性產生直接的影響。因為建筑工程在施工的過程中存在很強的復雜性，所以要對樁基進行科學設計，可以實現相應的工程效益。

1、建筑樁基礎種類

1.1 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁的使用非常普及，具體來說便是對鉆孔進行相應的處理，在孔中對鋼筋籠進行放置，之后便可應用混凝土澆筑成柱的方式進行相應的基礎施工。對于該項技術的應用，有著非常獨特的優勢，要先成孔之后慢慢成柱，之后根據具體的情況對成樁的形式進行確定。但是對于該項方式的應用，不能對成孔的垂直度給予保障。所以要應用安全可靠的鉆機，使作業的位置安全牢固，不會產生任何的鉆孔偏移問題[1]。此外，還可擴大鉆孔的支撐面，使成孔作業更加精確。

1.2 人工挖孔樁

人工挖孔樁，具體來說便是利用人工的方式實施相關的作業，所產生的效果非常理想。盡管人工挖孔樁會耗費大量的人力，但需要支出的成本并不是很多，更不會四周環境產生較大的影響。所以，該項技術的經濟性非常強，并且安全[2]。對于人工作業形式的應用，可將樁基進行擴大，并根據水的流量，對是否需要開挖進行確定，可全面保障樁基的施工質量。

1.3 靜力壓樁

靜力壓樁會借助自重和樁架產生的影響，對樁產生相應的反作用力，以便樁能迅速到達地下，科學對偏移的程度進行控制。

在正式施工當中，對于該項技術的應用，不會產生較大的噪聲以及震動，施工工藝比較簡單并且方便，也沒有很高的成本，所以在結構樁基的設計中施工中，應用十分廣泛。

2、樁基設計以及優化調整策略

2.1 數學函數有限元法的使用

目前，針對有限元法的應用，已經成為了樁基設計當中，工作人員進行模擬測試的關鍵性手段。對于該項方式的應用，可離散分割集合當中的元素，之后在計算函數以及近似方程，可對多種樁基設計的需求給予滿足。同時，對于樁體的幾何拓撲信息的獲取也更加便利，將其在樁基整體承載力求解的計算中進行應用，可發揮出巨大的價值作用[3]。

與以往應用的計算方式進行比較，有限元法能夠將客觀情況進行有效反應，但是對于傳統計算方式的應用，會對地下樁基與土體結構之間產生的某些作用力有所忽視，這樣可以盡量對參與計算的元素進行減少。

2.2 樁土復合計算

在對樁基進行設計的過程中，需要對單個樁基所能承載的能力進行充分考慮，還需要對構成的整體群落是否與建筑要求相互給予分析。利用有限元法可以對單個樁基的性能進行計算和比較，之后結合建筑施工的具體結構情況，站在宏觀的角度對樁基的承載能力進行研究，以便使樁基在承受建筑上方大負荷的過程中，產生的受力變形在可以控制的范圍當中。因此需要利用樁基負荷計算的形式，在應用有限元計算的基礎之上，利用連續的計算方式，可以使樁基復合計算工作有效完成。此外，還可以對各離散單元當中的跨度進行合理提升，將細化的程度進行減少，這樣便可對群樁當中的計算量進行模擬，以便使工作的效率進行提升。

在具體進行計算的過程中，非常容易遇到的問題便是樁基產生的沉降效果與載荷實際需求不符，產生這一原因的問題的主要原因便是，在計算樁基的過程中，并沒有對樁基施工與承載力之間的關系進行計算。因此，為了對沉降量的控制有所提升，可以將垂直于樁基礎軸線當中的樁土當作各項同性材料，并結合樁體以及土體彈性模量與泊松比互相復合產生的各向同性材料參數，最后應用等效材料的具體參數，使群樁的載荷分析工作得以完成[4]。

2.3 樁基基礎結構設計

結合承載的實際情況，樁身材料以及用途等等，建筑樁體的結構可以對不同的基礎類型進行應用，其中需要對上層荷載與樁基產生的承受力進行充分的考慮，挑選出樁體的基礎結構設計方案，并對其進行說明，其中需要對高、低樁承臺基礎等基礎結構進行闡述。其一，依照不同的施工要求，樁承臺當中的基礎設計在建筑高度不高，上部荷載沒有超過乙丙樁基設計，建筑高度未達到一百米，那么對于樁體承載力的設計以及沉降的設計，需要非常高的標準要求，所以需要使用樁筏基礎結構。如果該樁的持力層非常深，并且有著很長的樁長長度，在將樁基承載力進行計算之后，如果承載力非常大，那么在墻柱下實施布樁的過程中，需要對布樁樁筏基礎進行優先使用。

樁筏基礎的相關設計，對自身的荷載結構、筏板厚度等進行了充分的考慮和分析。為了將承載能力進行有效發揮，一般會應用彈性地基梁作為計算以及分析的前提，這樣可以將建筑上層的壓力進行整體分散，并且能夠對地基結構當中，梁的變形以及承載能力進行減少。在對其進行計算的過程中，會受到各種影響因素的影響。其一，建筑上層結構壓力帶來的影響。其二，樁體自身的豎向剛度帶來的影響。其中可以將上層結構當中的壓力進行合理的疊加，在實施樁筏基礎的計算以及設計時，便可將基礎平面當中的高度進行提高，使建筑上層的布局不均勻現象進行消除，預留出一定的剛度，可對變形現象進行避免和減少。同時，還要將樁基內部的配件進行合理處理，將工程的成本資金投入價值進行最大程度的發揮。

結語：

總之，在對建筑結構進行設計的過程中，樁基礎的相關設計屬于非常系統的一項工作內容，并有著非常強的復雜性。相關的施工效果會對工程建筑的質量產生直接的影響。所以，設計人員需要對樁基設計給予高度的重視，利用合理以及科學的方式，將樁基基礎設計的效果以及質量進行提升，發揮出更大的價值作用。