摘要：近年来，我国经济发展水平飞快，人们对于生活质量的要求也越来越高，城市化的建设进程也与过去相比有了进步。本文采用案例分析法，结合某实际案例，深入研究了建筑结构设计阶段桩基设计的相关内容。
关键词：建筑工程；桩基设计；桩基结构
城市化进程的加快推动了人们生活的进步，在一定程度上满足了人们对于生活质量的追求，桩基的设计是建筑物在设计过程中必不可少的一部分，受到了人们越来越多的关注。除此之外，建筑物的设计也要考虑多方面的因素，要根据周围环境的不同对建筑物的设计方案及时的做出调整。桩基设计作为建筑物设计的关键一步，理应受到人们的关注。
1某工程桩基优化设计
1.1工程概况
某工程是一个由两个单体建筑组成的建筑物，其中塔楼采用了钢筋混土框架-核心筒结构，裙房与地下室则采用框架结构。根据该工程项目的基本情况，设计认为整个建筑物裙房、纯地下室结构的荷载差异较大，为了保证建筑物的安全，控制沉降就成为整个工程项目的重点，因此将桩基设计作为整个工程项目的重点。
1.2桩的选型
按照地质条件，在主楼中，能用来桩端持力层的主要有2个。一是相对自然地坪标高，在下边的55m深左右的中风化凝灰岩，其载力很高，但是其也存在着缺点，需要通过砾砂层，在20m以上浅处，存在着施工困难的特点，并且桩长较长，很难对桩身进行质量控制，要利用较大桩径。二是土层的厚度在5~10m左右的砾砂层。其优点是施工简单，并且成本低，桩长较短。缺点是存在大量的夹层，并且压缩模量低，能直接影响到沉降，有着很低的承载力。比较2个的特点就会发现，浅处砾砂层作为持力层，有很多的优点，缺点能使用桩底注浆来弥补，因此有很高的性价比。在纯地下室处有很大浮力，因此必须要有足够长的桩，这样才可形成一定的抗拔力。根据场地的条件，利用稳定土层，然后在纯地下室和裙房处，利用砾砂层。促进桩承载力的提高，并且增强压缩模量，需要降低主楼沉降，得出主楼和裙房以及纯地下室存在的沉降差异。在主楼桩底，利用注浆进行施工。
1.3桩的设计
按照在上部的结构荷载和桩的长度以及桩侧阻力与桩端阻力之间比例，能得到直径600~1200mm7种桩径的承载力。在展开技术经济分析后，主楼中利用直径800mm桩，在桩底进行注浆。在裙房和纯地下室中，利用直径700mm、直径800mm的抗压、抗拔桩，其有效桩长是35m左右。布置主楼处桩的过程中，要按照核心筒内力，得出需要的桩数，然后按照框架柱内力，得出在每根柱中需要的桩数，并且把所需的桩数，都布置在核心筒及框架柱下。在纯地下室处，需要按照柱内力，也包含压力及浮力，得出需桩，浮力作为在纯地下室柱中的控制内力。计算出柱的净浮力，需要利用SATWE及JCCAD软件进行。柱净浮力=浮力–0.9×自重，按照净浮力的一般值，进行抗拔桩的布置。利用柱浮力，通过手算，对软件计算结果进行验证。
2完善桩基设计的主要策略
2.1科学应用数学函数有限元法
现阶段，有限元法在装机设计中得到了广泛应用。有限元法合理地分割了集合内的元素，并以此为基础计算函数和近似方程，其可充分满足不同桩基设计的基本需求，同时也可更加便利地获取桩体的几何拓扑信息，其在桩基承载力计算中也扮演着十分重要的角色。与传统的桩体强度计算方式相比，有限元法可更加清晰明确地反映实际情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆传统的计算方式忽视了地下桩基和土体结构间的作用力，从而简化了计算的流程。设计人员通常采取文克尔假定法来计算土体承受的法向力。先假设桩基打压中只有桩体下方的土层受到影响，土体变形与承受的荷载存在地基反力系数，从而使二者成正比例关系。这种计算方式无法得到精确值，同时也不能全面地反映出客观实际，设计结果误差较大，而采用有限元设计方式则可充分考虑到容易被忽略的作用力，利用专业的计算软件建模，得出可靠的仿真数据，不断优化桩体的性能。
2.2提高桩土复合计算的准确性
桩基设计中，一方面要考虑单根桩体的承载力，另一方面还需考虑其所组成的整体群落能否满足建筑的基本要求。采用有限元法能够明确单根桩体的性能参数。为了保证结构的整体性，应当考虑桩体群落的承载力，确保桩基在承受较大建筑荷载的基础上，施工人员可以将其变形控制在合理的范围内。因此在桩体群落分析的过程中，可采用桩土复合计算模式。以有限元单根桩体计算为前提，采用连续计算的方式提高桩土复合计算的质量。且计算时可适度调整有限元法离散单元的跨度，从而减少群桩的模拟计算量，有效提高计算的效率。计算时桩基的沉降效果可能无法满足荷载的需求，出现这一现象主要是由于桩基计算设计中并未明确桩基施工与承载力的关系，因此为了有效保证沉降量的控制效果，应将与桩基础轴线的桩土作为同性材料，利用土体的弹性模量以及泊松比结合后所形成的同性材料参数，做好群桩的荷载沉降分析。
2.3优化桩体基础结构设计
依据不同的建筑工程施工需求，桩承台基础结构在建筑高度较低、上部荷载较小的乙丙级桩基的设计当中，若建筑高度在80m以上，则对桩体的承载力和沉降设计提出了较高的要求，为此，施工人员可以采取桩筏基础结构。若桩的持力层较深，桩的长度较长，则桩基的承载力较大，在墙柱下布设桩结构时要先选择桩筏基础，或者可采用间距相等的桩筏基础。
桩筏基础设计的过程中，要充分考虑荷载结构、筏板的厚度和建筑物沉降等诸多因素。为了增大筏板的承载力，一般以弹性地基梁为计算的基础，从而有效分散建筑上层的压力，有效降低地基结构当中的梁变形情况，减少其所承受的应力。计算时会受到建筑上层结构压力和桩体的竖向刚度的影响。对此可适度叠加上层结构的压力，然后再完成桩筏基础的设计和计算工作。这种方式可有效增大基础平面的刚度，从而减少上层传力不均的问题，控制结构变形。在设计和计算的过程中也可适度地减少桩基内部的配筋，进而充分发挥出工程的价值。同时，桩体竖直方向的刚度直接影响了筏板的厚度和配筋设计，其对桩筏基础承载力上限也有着较为显著的影响，因此要根据国家的行业标准以及企业的实际完成筏板设计。若盲目地提高筏板的厚度，则会严重影响配筋设计。再者，桩的竖向刚度要与工程设计的沉降量和桩基极限承载力充分结合，规定其在50Ra-100Ra之间。
2.4做好桩基受力分析
桩基的质量对建筑的稳定性有着较大响。桩基需要承受较大的上层压力，因此在设计中必须做好桩基受力分析，有效优化桩基的综合性能。且为了保证桩基的承载力，控制建筑物的不均匀沉降，在受力分析中，需考虑桩基受力变形的基本情况，尤其要重视上层结构压力。结合实际制定针对性的解决方案，从而减少成本投入，保证计算的准确性。
3结语
总之，在建筑结构设计中，桩基础设计是系统化的工作内容，具有一定的复杂性，其设计施工的效果将对整个建筑工程产生重要的影响。因此，设计人员必须要提高对桩基础设计的重视程度，通过科学的方法提高桩基础设计的质量和效果，使其在建筑结构中能够较好地发挥作用。
参考文献
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[2]钟建敏.苏州中心广场项目南区桩基设计与优化[J].建筑结构，2018，48(18):101–106.
论文作者:陈琪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/17
标签：桩基论文; 承载力论文; 荷载论文; 结构论文; 浮力论文; 建筑物论文; 建筑论文; 《基层建设》2019年第31期论文;