建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計分析

郗 雯

（國策眾合（北京） 建筑工程設(shè)計有限公司，山西 太原 030000）

建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計將影響整個建筑施工質(zhì)量。因而，為保證建筑安全性及穩(wěn)定性，設(shè)計人員需加強樁基礎(chǔ)設(shè)計。從樁基礎(chǔ)的特點作為切入點，分析樁基礎(chǔ)的設(shè)計要點。

1 樁基礎(chǔ)的特點

在建筑結(jié)構(gòu)中，樁基礎(chǔ)包括承臺和樁基兩個部分。根據(jù)樁頂端承臺的位置不同，可將樁基礎(chǔ)分為高承臺樁基礎(chǔ)和低承臺樁基礎(chǔ)。其中，高承臺樁基礎(chǔ)的承臺底部位于地上，部分樁身裸露在地面；低承臺樁基礎(chǔ)的承臺與地面相接，樁身埋于土中。在大部分建筑工程中，普遍采用低承臺的樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)的特點如下。

1） 承載力強，在建筑結(jié)構(gòu)中，樁可深入到巖石層、基巖等土質(zhì)堅硬的持力層，能夠保證單樁或群樁具備較強的承載力，可承載起建筑主體全部的豎向載荷和偏心荷載，避免建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降。

2） 豎向剛度大樁基礎(chǔ)本身的豎向剛度較大，不會受自身重量和鄰近荷載的影響而產(chǎn)生建筑結(jié)構(gòu)不均勻沉降。同時，借助樁基礎(chǔ)較大的豎向剛度，還可將建筑物傾斜控制在設(shè)計規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

3） 穩(wěn)定性好，樁基礎(chǔ)具備較大的側(cè)向剛度和較強的抗傾覆力，能夠抵抗風(fēng)力、地震等外力作用產(chǎn)生的建筑物水平荷載，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免因建筑物受外力作用引發(fā)結(jié)構(gòu)性破壞。

4） 抗壓抗拔，樁基礎(chǔ)穿過液化的土層直接深入到堅硬的持力層，使建筑結(jié)構(gòu)的根部與持力層形成一體，借助持力層的穩(wěn)固性，可增強建筑樁基礎(chǔ)對外界的抗壓能力和抗拔能力，避免建筑物出現(xiàn)傾斜、沉陷問題。

2 建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)的設(shè)計要點

2.1 樁基礎(chǔ)設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)中，對樁基礎(chǔ)進行設(shè)計的過程，除了要考慮建筑所在地的地質(zhì)情況之外，還應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)及外部施工作業(yè)條件，對所有可能影響樁基礎(chǔ)設(shè)計質(zhì)量的因素進行綜合分析，進而確定出最為合理的樁基和樁型。具體包括承臺尺寸及埋設(shè)深度；樁基的數(shù)量、類型及平面布局；對單樁承受的荷載進行驗算，看是否超過其最大承載能力。在對樁基的數(shù)量進行確定時，應(yīng)以豎向荷載作為主要依據(jù)，樁間距應(yīng)以樁徑的3～4 倍為宜。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，在建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計中，應(yīng)確保承臺地面的所有荷載均能夠通過樁基傳給地基持力層，基于此，在設(shè)計時，必須考慮承臺的自重。由于樁基礎(chǔ)需要承載來自承臺及上部結(jié)構(gòu)的雙重作用力，所以必須保證樁基礎(chǔ)具有足夠的強度，以免樁身變形。同時，在對樁基的參數(shù)進行確定時，需要考慮基礎(chǔ)本身的沉降量，對此可以采用減沉樁設(shè)計，從而發(fā)揮出樁控制沉降的作用。部分建筑工程所在地的地基沉降較大，對此，在樁基礎(chǔ)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)加以注意，并采取如下措施：對天然地基的承載力進行合理利用，借助單樁的承載力，使二者有機結(jié)合，共同控制地基沉降，并適當(dāng)增大樁間距。在建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計中，常常會出現(xiàn)樁基承載力超過估算值的情況，這樣會導(dǎo)致工程量增大，工程造價也會隨之提高。為避免此類問題的發(fā)生，可以采取試樁的方法，獲得實際承載力，作為樁基礎(chǔ)設(shè)計的指導(dǎo)依據(jù)，由此能夠減少樁基工程量，節(jié)約成本。

2.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計實例

1） 工程概況，某建筑工程為高層建筑，總建筑面積約為16.05 萬m2。地下三層，基礎(chǔ)埋深14m，采用的樁基礎(chǔ)+筏板的結(jié)構(gòu)形式。本工程施工場地的地勢相對比較平坦。為確保樁基礎(chǔ)的承載力，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程特點，對樁基礎(chǔ)進行優(yōu)化設(shè)計。

2） 樁基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計，在本工程中，對樁基礎(chǔ)進行設(shè)計前，應(yīng)當(dāng)選擇適宜的持力層。結(jié)合工程場地的土層分布情況，按照各個土層的承載力大小，考慮建筑結(jié)構(gòu)的受力特點，對樁基持力層進行選擇。依據(jù)工程勘查報告，選擇埋深合理的細砂層作為持力層，由于蓋層在整個土層中的起伏變化相對較小，故此，樁端進入持力層的長度應(yīng)當(dāng)不小于樁徑的3 倍，據(jù)此可對樁長進行確定。在設(shè)計樁徑時，除了應(yīng)對樁長與樁徑的比值予以充分考慮之外，還應(yīng)綜合考慮以下影響因素：單樁豎向承載力、樁身強度、每延米樁身混凝土的經(jīng)濟性以及試樁要求等。通過對三種不同的樁徑（850mm、900mm 和1000mm） 進行對比后，最終決定采用900mm 作為樁基礎(chǔ)的樁徑。選擇依據(jù)如下：當(dāng)樁基礎(chǔ)的樁徑減小時，每延米樁身混凝土的經(jīng)濟效率會隨之提升。樁徑為850mm 時，單樁豎向承載力的設(shè)計值會受到樁身強度的限制，并且每延米樁身混凝土的經(jīng)濟效益要低于900mm 的樁徑。樁徑為850mm 時，樁的長徑比較大，由此容易導(dǎo)致施工中出現(xiàn)斷樁等情況，會影響樁基礎(chǔ)的整體質(zhì)量。樁徑為1000mm 時，試樁的極限值過高，由此會增大后續(xù)的施工難度。由此，最終選定900mm 作為樁徑。

3 結(jié)語

對于建筑結(jié)構(gòu)而言，樁基礎(chǔ)尤為重要，若是樁基礎(chǔ)的承載力不足，則會使上部結(jié)構(gòu)受到影響。為此，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)選擇樁基礎(chǔ)時，必須采取合理可行的方法和措施，確保設(shè)計質(zhì)量，從而使樁基礎(chǔ)的作用得以最大限度地發(fā)揮，提高建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。