結(jié)構(gòu)設(shè)計中的樁基設(shè)計研究

謝勇威

摘? 要：建筑行業(yè)發(fā)展速度越來越快，人們越發(fā)重視建筑工程的安全性。目前，高層建筑基礎(chǔ)常常采用樁基礎(chǔ)形式，其工期可控，施工技術(shù)也相對成熟。在設(shè)計過程中，樁基礎(chǔ)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(chǎn)開發(fā)公司和設(shè)計院等都非常重視樁基設(shè)計的合理性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中選擇適合的樁基礎(chǔ)類型，對整個項目的建設(shè)起到至關(guān)重要的作用。因此，加強樁基設(shè)計研究具有重要的意義，需給予更多關(guān)注。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計;樁基設(shè)計;要點

在建筑工程施工過程中，樁基結(jié)構(gòu)不僅能夠給項目提供優(yōu)質(zhì)的支持和固定作用，而且會對項目施工的品質(zhì)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(jié)構(gòu)也趨于繁雜。為了從本質(zhì)上確保建筑項目的建設(shè)成效，必須強化樁基結(jié)構(gòu)的設(shè)計與管理，融合建設(shè)項目的現(xiàn)實搭建需求，進一步完善建設(shè)方案，從而保證項目可以獲取更大的經(jīng)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(dāng)前鉆孔灌注樁和沉管灌注樁是應(yīng)用最為廣泛的兩種技術(shù)。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(shù)通常應(yīng)用于20m以內(nèi)樁長工程中，通常設(shè)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(chǔ)應(yīng)用的重要性

近年來建筑業(yè)的快速發(fā)展，也導(dǎo)致當(dāng)前建筑市場上建筑公司的混雜，使得施工的施工質(zhì)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(dāng)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(wěn)定就不可避免地受到威脅。在整個建筑結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)都處位于地面以下，只有少數(shù)部分位于地面以上，該結(jié)構(gòu)的樁基能夠密切聯(lián)系建筑的地基部分和主體部分，使之成為更加穩(wěn)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(dāng)前國內(nèi)大多數(shù)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(wěn)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(chǔ)施工技術(shù)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(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，有利于推動國內(nèi)建筑業(yè)相關(guān)技術(shù)的升級及全行業(yè)的良性健康發(fā)展。

3樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

3.1全面分析施工現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(shè)計人員根據(jù)相關(guān)的施工標準，在對當(dāng)?shù)亟ㄖh(huán)境和水文條件詳細了解的前提下，科學(xué)改進建筑樁基，使其設(shè)計與具體的施工能夠相吻合。此外，要實地勘察施工區(qū)域，更精確地掌握該地區(qū)的土質(zhì)成分、地形狀況以及周邊的各種設(shè)施，進一步改進樁基結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計，從而促進施工的有效進行。

3.2確定樁基礎(chǔ)規(guī)格

在確立樁基狀況時，必須掌握樁基在現(xiàn)實項目中的運用狀況，并開展嚴格的數(shù)據(jù)核查。除此之外，還需要調(diào)研建設(shè)項目在施工場地的實際狀況，結(jié)合樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強度以及載荷能力等，確保樁基礎(chǔ)的設(shè)計效果。而保證樁基礎(chǔ)的設(shè)計效果，合理確定樁基礎(chǔ)的規(guī)格非常關(guān)鍵，如樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)橫截面積和長度等。進行樁基設(shè)計前，根據(jù)了解的項目實際情況，結(jié)合建筑行業(yè)標準設(shè)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(shù)人員在設(shè)計過程中需要全面了解情況，并深入分析現(xiàn)場情況，了解建筑結(jié)構(gòu)的荷載、承載力需求，從而確保樁基礎(chǔ)的設(shè)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(shù)據(jù)。同時結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)及時校正樁基載荷狀況，確保樁基結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(dǎo)致附加內(nèi)力出現(xiàn)，致使樁基穩(wěn)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(wù)量增加，進一步引起經(jīng)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(shè)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(shè)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(shè)計相符。

3.5積極使用數(shù)學(xué)函數(shù)有限元法

在建設(shè)結(jié)構(gòu)的樁基設(shè)計中運用有限元法進行模擬實驗。在樁基設(shè)計中，運用有限元法結(jié)合各類要素進行離散分割以及函數(shù)運算，有利于設(shè)計人員更加便捷地獲取樁基數(shù)據(jù)和樁基綜合承載數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)，為之后的樁基設(shè)計提供主要信息。相關(guān)人員可以利用有限元軟件開展樁基以及土層結(jié)構(gòu)的三維信息解析，模擬樁基結(jié)構(gòu)受到承載后出現(xiàn)的沉降狀況以及載荷施加在樁基結(jié)構(gòu)后的傳遞狀況。經(jīng)過有限元模擬，保證樁基結(jié)構(gòu)策劃的科學(xué)性和有效性，防止發(fā)生不良風(fēng)險。

3.6提高樁基土復(fù)合計算的準確性

為了確保樁基設(shè)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(jù)樁基的相關(guān)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(xù)計算，這樣在進行樁土復(fù)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(yōu)化布置樁平面

在前期的設(shè)計過程中，對于樁基礎(chǔ)的設(shè)計，首先要對結(jié)構(gòu)平面尤其是對重心和間距進行科學(xué)布置，保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，樁基也擁有良好的承載力。建筑行業(yè)發(fā)展至今，樁基的平面布置有許多方式，如梅花形網(wǎng)格狀、矩形網(wǎng)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(jù)不同施工的特點進行選擇和優(yōu)化調(diào)整。

3.8樁基選型、布置應(yīng)合理化

砂層優(yōu)選空心方樁，層數(shù)高的選用鉆孔樁，樁的直徑應(yīng)和房屋層數(shù)、重量相匹配。為減小底板抗浮配筋，可將承臺下樁距適當(dāng)放大或?qū)⒅保ǔ信_）增大。預(yù)應(yīng)力管樁及空心方樁的接頭不宜超過3個，不應(yīng)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(shè)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(chǔ)設(shè)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(nèi)力組合，針對不同筏板的厚度，按照底板配筋量和基礎(chǔ)變形展開具體分析，優(yōu)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?；A(chǔ)混凝土的強度指數(shù)是C35，按照當(dāng)前的計算，在筏形基礎(chǔ)上產(chǎn)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(jié)語

綜上所述，樁基設(shè)計對工程建筑有很大的影響作用，只有依據(jù)相關(guān)的設(shè)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(shè)計出符合實際需求且科學(xué)有效的樁基。因此，專業(yè)工作人員要對施工區(qū)域開展精準勘測，詳細了解當(dāng)?shù)氐牡匦魏退|(zhì)狀況等，并在此基礎(chǔ)上改進樁基設(shè)計，確保樁基設(shè)計能夠跟現(xiàn)場施工一致，從而促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的有效提升。

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