建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中樁基設(shè)計研究

文/梅江紅 常德市規(guī)劃建筑設(shè)計院有限責任公司 湖南常德 415000

建筑行業(yè)飛速發(fā)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(chǔ)可以提供非常理想的穩(wěn)固和支撐作用。其中，對于樁基礎(chǔ)的相關(guān)設(shè)計，會對建筑物的整體性產(chǎn)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(shè)計，可以實現(xiàn)相應的工程效益。

1、建筑樁基礎(chǔ)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(chǔ)施工。對于該項技術(shù)的應用，有著非常獨特的優(yōu)勢，要先成孔之后慢慢成柱，之后根據(jù)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(yè)的位置安全牢固，不會產(chǎn)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(yè)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(guān)的作業(yè)，所產(chǎn)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(huán)境產(chǎn)生較大的影響。所以，該項技術(shù)的經(jīng)濟性非常強，并且安全[2]。對于人工作業(yè)形式的應用，可將樁基進行擴大，并根據(jù)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(zhì)量。

1.3 靜力壓樁

靜力壓樁會借助自重和樁架產(chǎn)生的影響，對樁產(chǎn)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(shù)的應用，不會產(chǎn)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(jié)構(gòu)樁基的設(shè)計中施工中，應用十分廣泛。

2、樁基設(shè)計以及優(yōu)化調(diào)整策略

2.1 數(shù)學函數(shù)有限元法的使用

目前，針對有限元法的應用，已經(jīng)成為了樁基設(shè)計當中，工作人員進行模擬測試的關(guān)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(shù)以及近似方程，可對多種樁基設(shè)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(fā)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?qū)⒖陀^情況進行有效反應，但是對于傳統(tǒng)計算方式的應用，會對地下樁基與土體結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)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(shè)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(gòu)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(jié)合建筑施工的具體結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(chǔ)之上，利用連續(xù)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(chǎn)生的沉降效果與載荷實際需求不符，產(chǎn)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(guān)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(chǔ)軸線當中的樁土當作各項同性材料，并結(jié)合樁體以及土體彈性模量與泊松比互相復合產(chǎn)生的各向同性材料參數(shù)，最后應用等效材料的具體參數(shù)，使群樁的載荷分析工作得以完成[4]。

2.3 樁基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)合承載的實際情況，樁身材料以及用途等等，建筑樁體的結(jié)構(gòu)可以對不同的基礎(chǔ)類型進行應用，其中需要對上層荷載與樁基產(chǎn)生的承受力進行充分的考慮，挑選出樁體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并對其進行說明，其中需要對高、低樁承臺基礎(chǔ)等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行闡述。其一，依照不同的施工要求，樁承臺當中的基礎(chǔ)設(shè)計在建筑高度不高，上部荷載沒有超過乙丙樁基設(shè)計，建筑高度未達到一百米，那么對于樁體承載力的設(shè)計以及沉降的設(shè)計，需要非常高的標準要求，所以需要使用樁筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。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(chǔ)進行優(yōu)先使用。

樁筏基礎(chǔ)的相關(guān)設(shè)計，對自身的荷載結(jié)構(gòu)、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(fā)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?qū)Φ鼗Y(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)當中的壓力進行合理的疊加，在實施樁筏基礎(chǔ)的計算以及設(shè)計時，便可將基礎(chǔ)平面當中的高度進行提高，使建筑上層的布局不均勻現(xiàn)象進行消除，預留出一定的剛度，可對變形現(xiàn)象進行避免和減少。同時，還要將樁基內(nèi)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(fā)揮。

結(jié)語：

總之，在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，樁基礎(chǔ)的相關(guān)設(shè)計屬于非常系統(tǒng)的一項工作內(nèi)容，并有著非常強的復雜性。相關(guān)的施工效果會對工程建筑的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。所以，設(shè)計人員需要對樁基設(shè)計給予高度的重視，利用合理以及科學的方式，將樁基基礎(chǔ)設(shè)計的效果以及質(zhì)量進行提升，發(fā)揮出更大的價值作用。