建筑結構設計中樁基設計研究

李宜祥

（風脈能源（武漢）股份有限公司，湖北 武漢430206）

新時期，建筑工程項目不斷增加，在有效的進行建筑結構設計過程，應該結合建筑項目實際，科學的開展有效設計，以此才能全面提高建筑建設質量。在具體研究過程，設計內容包括諸多方面，作為設計人員，要全面了解個部分的設計內容，從而才利于不斷提高設計水平，下面通過對樁基設計的分析，具體總結有效的設計措施。

1 建筑樁基工程概述

在現代化的建筑工程之中，樁基作業是諸多作業的基礎，也是整個施工中的核心環節。如果建筑物的樁基出現穩定性較差的問題，在外力作用下會引發建筑物倒塌等危險事故，造成難以挽回的經濟財產甚至人身安全問題。建筑樁基包括了樁身和承臺兩個部分，二者相互連接并置入地下，共同對建筑物的荷載產生建筑力。目前來看我國最為主要的樁基有兩類，分別是預制樁和灌注樁。后者灌注樁施工的過程之中，大多要采用鉆孔壓漿的方法，完成泥漿噴注的要求。樁基承載這建筑物穩定的主要功能，在外力作用下，會使得建筑物形成豎向壓力，樁基則將壓力進行分散，土層做好豎向壓力的承載工作同時，降低對建筑物的壓力。此外，在建筑物的正常使用過程之中，天氣等自然原因也會造成對建筑物的壓力，存在引發垮塌等問題。樁基施工的過程中，需要做好對其穩定性的研究，如果發生沉降等問題，會導致其使用穩定性不足，造成安全隱患。所以，在建筑施工的過程之中，需要加強對施工地點的勘察工作，充分了解建筑物的需求以及基本狀況，制定專門的施工策略與方法。針對建筑工程的每一個細節都要有具體的實施方法，嚴格根據相關的規章制度來運作，保證工程的正常推進。

1.1 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁是目前建筑結構中運用較多的一種基礎類型。其施工工序是首先做好打孔工作，在孔洞結構中放置專門的鋼筋籠，在進行施工作業的方式，混凝土最終會形成專門的樁體。鉆孔灌注樁是一類非常有特點的工程方法，其先成孔后制樁的方式較為別致，因此對施工的技術人員要求也相對較高，成樁的形式相對較為固定，但其成孔的垂直度無法起到應有的保障作用與價值。對此，在施工的過程中要格外加強鉆機使用的可靠性和安全措施，要保證整個鉆孔作業中加強鉆機的穩定任務，在保證其成型的過程中不會出現偏移可能性的同時，還能夠以此保證操作施工的安全性，確保技術人員能夠以穩定的方式完成整個結構的建造。

1.2 人工挖孔樁

區別于鉆孔灌注樁技術，人工挖孔樁技術顧名思義需求建筑人員自行挖空，其優勢在于挖孔的效果相對較強，且其成本相對較低、可靠性強。還有一個最大的優勢在于，人工鉆孔的方式不會對周邊的環境產生負面影響，但其對人力資源的要求則相對較高，目前仍然是我國最為主要的鉆孔樁方式。該技術的要點在于，需要首先確定規模以及施工時間后，再進行人員分配和混凝土的制備，保證工程的效果。

1.3 靜壓力樁

顧名思義，所謂的靜壓力樁即為使用樁架的本身質量以及建筑物的向下壓力所制成樁基的一種方法，這種方式能夠保證樁基的位置準確，且工藝具備無噪音的特點，其產生的向下震動感也不會較為明顯，操作也較為簡易。最后，靜壓力樁的方式是所有方式中成本最低的一類，在小型建筑物的結構設計中應用最為廣泛。

2 進行樁基設計完善的措施

2.1 加強數學函數有限元法的應用

當前在樁基設計的過程中有限元法的應用比較廣泛，有限元法能夠將集合內的元素進行合理的分割，然后進行近似方程或者是函數的計算。有限元法的計算方式能夠滿足不同的樁基設計的計算需求，并且通過有限元法的應用也能夠使設計人員獲取樁體幾何信息的效率得到提升，所以在進行樁基承載力的計算過程中有限元法的作用非常重要。相較于過往的設計與計算方法，有限元法的出現能夠更為精準地表現出樁基的實際狀態。過往的建筑設計的流程之中，由于重視程度不足所以針對樁基以及土地結構的作用力的計算工作上，往往以相對較為簡易的方式推進，通常技術人員僅僅采用文克爾假定法完成對土地受力分析的計算任務。在計算的流程之中，只需要針對樁基打壓的下方土層展開最為主要的計算工作。但在實際建筑物的使用過程之中，土地產生形變的原因并非只有上述一類條件，土地變形與其荷載實際上成正比關系。該計算方法盡管相對較為高效、快捷，但其誤差的情況較大。尤其是針對規模較大的建筑物，將無法客觀地反饋流程，使得進化的結果出現較大誤差。

2.2 提高樁土符合計算結果的準確程度

樁基設計的流程之中，需要注意不能僅僅對單個樁基的承載力進行計算，而是要從整體出發確保整個地基群落的性能，有限元法的計算方式能夠對單根樁基的性能參數進行分析，而為了從根本上對地基結構發揮作用，需要以全體的承載力進行計算，需要以隨機應變的方式應對樁基結構的變化。樁體整體群落承載力的計算流程之中，要以復合計算的方式進行相應的流程，該模式的運作是建立在單獨的樁基展開計算為基礎的，通過不同的運算方式與法則，進行復合化的計算流程，達到整體結構的強度計算。為了進一步提升運算的效率以及效果，在原有基礎上可進行離散單元的跨度整體計算工作，減少模擬計算量，達到快速計算的目的。根據以往的經驗來看，部分規模相對較小的樁基會出現沉降效果與預期不符合的問題，而這一不足大多是由于在進行樁基計算的時候，樁基施工與承載力之間的比例沒有計算正確。為了有效避免這一問題的發生，就需要利用好地基結構中針對“土體彈性模量”與泊松比相互結合的方式，做好材料參數的荷載沉降。

2.3 優化樁體基礎結構設計

依據不同的建筑工程施工需求，樁承臺基礎結構在建筑高度較低、上部荷載較小的乙丙級樁基的設計當中，若建筑高度在100m 以上，則對樁體的承載力和沉降設計提出了較高的要求，為此，施工人員可以采取樁筏基礎結構。若樁的持力層較深，樁的長度較長，則樁基的承載力較大，在墻柱下布設樁結構時要先選擇樁筏基礎，或者可采用間距相等的樁筏基礎。

樁筏基礎的施工過程之中，要以荷載結構出發進行考量，同時同步將厚度、建筑物的沉降量等納入計算的考慮范圍之內。為了提升結果的準確性，大多需要以彈性的脊梁作為運算的第一步驟，只有降低了地基結構的梁變形情況，才能減少壓力。計算的時候需要完成上層結構壓力與樁體豎向結構的剛度分析，對此要一定程度上做好上層結構壓力的分析，對樁筏基礎進行針對性地設計作業，使得大平面的剛度得到保證，使得沉降不均勻或受力不平均的問題解決，優化結構。在地基結構的內部計算過程之中，要適度減少針對樁基內部的配筋，使得工程發揮最大程度上的價值。此外，樁體的安裝方向也會不同程度上影響整個結構的變化，尤其是對承載力上限有一個明確的影響，所以需要以國家相關法律規章制度以及標準進行設計，如果技術人員私自提升厚度，也會對建筑物的使用帶來一定的安全隱患。

總之，在樁基設計過程，要結合建筑工程實際，科學的引入更加完善的設計方案，以此才能不斷提高設計效率。在進行實踐研究過程，作為設計人員，應該不斷提高專業能力，要重視不斷加強設計能力，以此才能有效的提高樁基設計水平。