高層建筑混凝土結構中的樁基礎設計探討

乜永明

【摘要】近些年來，隨著我國高層建筑的不斷發展，對樁基礎也提出了較高的要求，在混凝土結構中，做好樁基礎設計工作具有重要的意義。設計人員需要充分認識樁基礎的重要性，在具體設計中根據實際情況選擇適合的樁基礎類型，掌握相應的設計注意事項，從而保證樁基礎能夠發揮應有的作用。本文主要針對高層建筑闡述了樁基礎的特點以及常見的樁基礎類型，提出了樁基礎設計的策略。

【關鍵詞】高層建筑;混凝土結構;樁基礎設計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.032

對于高層建筑物來說，樁基礎占據著核心地位，樁基礎具有較多的優勢。通過將其應用于高層建筑中能夠在整體上保證混凝土結構的穩定性，推進了建筑行業的發展。對于樁基礎進行設計時，需要對樁基豎向安裝高度以及群樁剛度進行控制，避免受到自身重量的影響，盡量減少不均勻沉降現象，使得建筑物的不均勻沉降值能夠控制在正常范圍之內。除此之外，樁基礎具有較強的抗傾覆能力，在具體設計時需要充分發揮樁基礎的作用，能夠對風力以及地震等影響因素帶來的不良影響進行有效抵御，將樁基直穿可液化土層，使其發揮較好的抗壓承載力以及抗拔承載力，為高層建筑穩定性提供安全保障。

1、高層建筑樁基礎的特征

在高層建筑中，隨著建筑高度的增加，建筑物自身的重量也隨之增加，重心也會逐漸上移，在水平力的影響下很容易對建筑物的安全造成威脅，不管是受到了地震因素的影響，或是受到了風荷載的影響很容易出現建筑物位移、傾斜等現象，一旦發生建筑物倒塌將會造成很大的經濟損失，所以，在高層建筑物中需要對混凝土樁基礎的形式進行重點研究。根據大量實踐經驗可知，樁基礎的特征主要表現在以下幾方面：第一，對高層建筑物的樁基礎進行設計的過程中需要將樁基礎延伸至地下深處，全面了解地質的特點，保證樁基礎具有較好的承載力，保證樁基礎的穩定性，這樣才能夠承載來自建筑物上部的荷載。第二，樁基礎的豎向剛度相對較大，不管是單樁，又或者是群樁，對其進行具體設計時都需要考慮到高層建筑物的總荷載，尤其要對不均勻沉降問題給予高度重視，這對保證建筑物的穩定性具有很大的影響。第三，不管是單樁基礎，又或者是群樁基礎都需要具有較好的抵抗來自水平方向的承載力，避免發生傾斜。第四，在具體設計時，也需要對地基中的沙土以及本土進行充分分析，使得樁身能夠穿過液化土層，穿過堅硬的土層，順利到達堅硬的巖石上，這樣才能夠保證樁基礎的支撐點，從而有效抵抗地震的影響。

2、樁基礎的類型

對高層建筑進行設計時，需要對樁基礎的類型進行合理分析，根據不同的荷載分布情況以及地質情況保證地基安全性。一般來說，比較常見的樁基礎包括兩種，一是預制樁，二是灌注樁。對于預制樁來說，主要是在工廠中進行提前制作，然后，將其運輸到施工現場中，使用相應的機械設備將其打入土層中，根據材料的不同，又可以將預制樁分為鋼筋混凝土預制樁、木樁以及組合裝等等，不同的預裝有著各自的特征，設計師需要根據施工現場的具體情況選取。對于混凝土預制樁來說，對其進行制作時需要選擇適合的工藝和技術，保證樁構件的質量能夠符合相應的標準。如果遇到了地質條件比較復雜的情況需要合理裝配，保證設計方案能夠取得滿意的效果。對于灌注樁來說，在高層建筑中得到了廣泛應用，主要是利用機械鉆孔方式又或者是人工挖掘方式，在地基上形成相應的鉆孔將鋼筋籠設置在鉆孔中，在此基礎上進行混凝土澆筑，常見的灌注樁包括：干作業成孔灌注樁、成管灌注樁、泥籠護壁成孔灌注樁等等，不同的灌注樁應該使用不同的技術規范，在具體設計時需要結合施工現場實際情況進行設計，保證灌注樁的承載力。

3、樁基設計分析

3.1剛性樁基礎設計

對剛性樁基礎進行具體設計之前，需要對施工現場條件以及地質情況進行深入考察，全面了解施工現場的實際情況，以此來選擇樁基礎的類型，確定相應的參數。一般來說，需要對樁基礎平臺的尺寸進行確定，明確樁基埋入土層的深度，分析荷載以及相關因素的影響，對單樁承載力進行實際計算，對地基下的群裝進行計算。除此之外，還需要針對剛性樁基礎的樁數量進行確定，根據豎向荷載以及單樁承載力的相關特點進行分析，樁與樁之間距離應該控制在直徑的3～4倍左右。

3.2減沉樁基礎設計

對減沉樁基礎進行設計時，需要對相關參數進行準確計算，根據樁基礎的沉降量優化相關參數，使得樁基礎沉降得到有效控制。這種樁基礎一般常應用于軟土地基中，對沉降要求相對較高，在具體設計減沉樁基礎時，需要對天然地基的承載力進行合理應用，充分發揮減沉樁基礎的沉降作用，提升單樁的承載力，與天然地基基礎相互作用，以此來高層建筑物的穩定性。

3.3試樁

對樁基礎進行設計之前，需要對整個樁基礎進行試樁設計，這樣能夠在整體上把握地質情況，了解施工過程可能出現的問題。如果計算值與實際值存在很大差距，需要對樁基礎的承載力進行合理設計，適當增加樁的數量。根據具體測試數值進行試樁，這樣也能夠減少不必要的資金投入，結合現場實際數據，保證樁基礎的準確性。除此之外，還應該根據樁基礎的規則以及形式等優化設計參數。

結語：

綜上所述，對高層建筑混凝土結構進行設計時，需要對樁基礎進行重點設計，這項工作直接關系著建筑物整體的穩定性以及安全性。對樁基礎進行設計時，需要與地質情況進行密切結合，設計人員需要掌握現場實際情況，了解地質條件等等，根據具體的情況進行樁基礎設計，選擇適合的樁基礎類型，并且，還需要做好剛性樁設計工作以及減沉樁基礎設計，將試樁工作落到實處，這樣才能夠在根本上保證高層建筑物樁基礎的可靠性。

參考文獻：

[1]鐘桂松.論高層建筑混凝土結構中的樁基礎設計[J].建材與裝飾，2019，No.576（15）：143-144.

[2]董濤.高層建筑混凝土結構設計中的抗震設計[J].百科論壇電子雜志，2019，000（004）：56-57.

[3]李亞州.建筑結構中的樁基礎設計淺談[J].建筑工程技術與設計，2018，000（011）：3468.