結構設計中的樁基設計研究

謝勇威

摘? 要：建筑行業發展速度越來越快，人們越發重視建筑工程的安全性。目前，高層建筑基礎常常采用樁基礎形式，其工期可控，施工技術也相對成熟。在設計過程中，樁基礎的合理選擇對整個工程的造價和工期都有極大影響，因此房地產開發公司和設計院等都非常重視樁基設計的合理性。在建筑結構設計中選擇適合的樁基礎類型，對整個項目的建設起到至關重要的作用。因此，加強樁基設計研究具有重要的意義，需給予更多關注。

關鍵詞：結構設計;樁基設計;要點

在建筑工程施工過程中，樁基結構不僅能夠給項目提供優質的支持和固定作用，而且會對項目施工的品質和工期造成影響。隨著科技的不斷進步，建筑工程項目不斷增加，很多建筑結構也趨于繁雜。為了從本質上確保建筑項目的建設成效，必須強化樁基結構的設計與管理，融合建設項目的現實搭建需求，進一步完善建設方案，從而保證項目可以獲取更大的經濟利益。

1樁基種類

鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沉管灌注樁是建筑工程主要三種樁基類型。當前鉆孔灌注樁和沉管灌注樁是應用最為廣泛的兩種技術。沉管灌注樁樁孔形成主要依賴電動機震動或者錘擊，然后先在樁孔中下放鋼筋籠和鋼管，再灌注混凝土，最后邊振動邊拔出鋼套管。該技術通常應用于20m以內樁長工程中，通常設置200mm左右的直徑。鉆孔灌注樁的長度能夠達到7m，需要依賴鉆機成孔。

2樁基礎應用的重要性

近年來建筑業的快速發展，也導致當前建筑市場上建筑公司的混雜，使得施工的施工質量無法得到保證，增加了不熟練施工的可能性，不可避免地對人們造成了嚴重的影響。例如，由于地下水和擁堵等因素，當今的建筑物存在不同程度地沉降問題。一旦沉降超過既定標準，建筑物的安全和穩定就不可避免地受到威脅。在整個建筑結構中，樁身部分位于地面以下，連接了地基部分和建筑地面主體部分，以該方式構成的樁基，大多為低承臺樁基。而在某些建筑中，樁基主體的大部分結構都處位于地面以下，只有少數部分位于地面以上，該結構的樁基能夠密切聯系建筑的地基部分和主體部分，使之成為更加穩固的整體，這是由于樁身既有位于地面上的部分，也有處于地面以下的部分。當前國內大多數高層建筑都使用了高承臺的樁基方式，這不僅能夠增強地面建筑的穩固定和安全性，也能大大提升建筑在地震中的抗震性能。在建筑施工過程中，正確使用樁基礎施工技術是建筑施工的前提，其不僅能夠保證建筑正常開展施工，還能提升建筑結構整體的穩定性，有利于推動國內建筑業相關技術的升級及全行業的良性健康發展。

3樁基結構設計要點分析

3.1全面分析施工現場實際情況

在具體施工過程中，因受地理因素的影響，原有的樁基結構仍需進行再處理，以便在具體操作中能正常實施。因此，要求設計人員根據相關的施工標準，在對當地建筑環境和水文條件詳細了解的前提下，科學改進建筑樁基，使其設計與具體的施工能夠相吻合。此外，要實地勘察施工區域，更精確地掌握該地區的土質成分、地形狀況以及周邊的各種設施，進一步改進樁基結構的相關設計，從而促進施工的有效進行。

3.2確定樁基礎規格

在確立樁基狀況時，必須掌握樁基在現實項目中的運用狀況，并開展嚴格的數據核查。除此之外，還需要調研建設項目在施工場地的實際狀況，結合樁基礎結構的強度以及載荷能力等，確保樁基礎的設計效果。而保證樁基礎的設計效果，合理確定樁基礎的規格非常關鍵，如樁基礎結構橫截面積和長度等。進行樁基設計前，根據了解的項目實際情況，結合建筑行業標準設計樁基。初步確定樁型后，全面計算樁基承載力、樁基截面以及長度。技術人員在設計過程中需要全面了解情況，并深入分析現場情況，了解建筑結構的荷載、承載力需求，從而確保樁基礎的設計效果。

3.3校正樁基承載力

樁基的載荷能力直接反映建筑物的載荷成效，因此必須計算建筑物樁基的載荷能力，以獲得準確的載荷數據。同時結合有關數據及時校正樁基載荷狀況，確保樁基結構穩固。

3.4控制偏差

樁基施工時需要控制偏差，特別是條狀承臺樁。偏差會導致附加內力出現，致使樁基穩固性變差。如果施工有偏差，則需要運用補樁等手段，造成施工任務量增加，進一步引起經濟損失。對于較為明顯的問題，可以采用多種手段，比如樁頂標高設計過高，可以采用截樁手段，截斷超出的部分。而樁頂標高比設計標高低時，要開展補樁工作，會進一步影響施工進度。因此，施工部門必須嚴格把控標高，確保和設計相符。

3.5積極使用數學函數有限元法

在建設結構的樁基設計中運用有限元法進行模擬實驗。在樁基設計中，運用有限元法結合各類要素進行離散分割以及函數運算，有利于設計人員更加便捷地獲取樁基數據和樁基綜合承載數學數據，為之后的樁基設計提供主要信息。相關人員可以利用有限元軟件開展樁基以及土層結構的三維信息解析，模擬樁基結構受到承載后出現的沉降狀況以及載荷施加在樁基結構后的傳遞狀況。經過有限元模擬，保證樁基結構策劃的科學性和有效性，防止發生不良風險。

3.6提高樁基土復合計算的準確性

為了確保樁基設計的合理性，不僅需要計算單根樁體所能承受的壓力，還要根據樁基的相關標準全面分析整個樁基。先利用有限元對一個樁體進行測定，然后進行連續計算，這樣在進行樁土復合測定時效果更好。另外，在使用有限元法時，如果改變其跨度，則不必進行較多的模擬計算，從而加快計算速度。

3.7優化布置樁平面

在前期的設計過程中，對于樁基礎的設計，首先要對結構平面尤其是對重心和間距進行科學布置，保證基礎結構穩定性的同時，樁基也擁有良好的承載力。建筑行業發展至今，樁基的平面布置有許多方式，如梅花形網格狀、矩形網格狀以及不等距排列方式等，這些布置方法都具有良好的效果，可以根據不同施工的特點進行選擇和優化調整。

3.8樁基選型、布置應合理化

砂層優選空心方樁，層數高的選用鉆孔樁，樁的直徑應和房屋層數、重量相匹配。為減小底板抗浮配筋，可將承臺下樁距適當放大或將柱帽（承臺）增大。預應力管樁及空心方樁的接頭不宜超過3個，不應超過4個，注意相鄰樁的高差按1/10樁長取。鉆孔樁配筋率宜按最小配筋率設置，承臺條形樁外邊緣至承臺邊不小于75mm，板式承臺樁邊緣至承臺邊一般為0.5倍樁徑。

3.9筏形基礎設計

利用PKPM-JCCAD和有限元分析軟件得出在樁筏中的整體受力。通過多種內力組合，針對不同筏板的厚度，按照底板配筋量和基礎變形展開具體分析，優化計算得出筒體筏板厚3.4m，在框架柱的地方，選擇處筏板的厚度為2.6m。基礎混凝土的強度指數是C35，按照當前的計算，在筏形基礎上產生了顯著的差異沉降。但是因為厚筏存在的壓力，在沉降傾斜值的計算上，需要選擇二跨以上的沉降差，在主裙房間中，最大差異沉降傾斜值需要在0.002以下。

4結語

綜上所述，樁基設計對工程建筑有很大的影響作用，只有依據相關的設計標準，并綜合考慮施工過程中各方面的影響因素，才可以設計出符合實際需求且科學有效的樁基。因此，專業工作人員要對施工區域開展精準勘測，詳細了解當地的地形和水質狀況等，并在此基礎上改進樁基設計，確保樁基設計能夠跟現場施工一致，從而促進建筑結構設計質量的有效提升。

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