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摘要：在当前建筑工程项目中，桩基是影响建筑物性能的关键，决定了建筑物的稳定性。但是在实际上，传统建筑结构设计中，桩基设计一直没有得到相关人员的关注，导致桩基性能不达标，留下了潜在的质量安全隐患。所以针对这一问题，必须要深入了解建筑结中桩基设计的相关要求，最终为全面提高建筑物设计质量奠定基础。
关键词：建筑结构；混凝土管桩；基础设计要点
引言
作为建筑物重要的基础部分，桩基的承载力需要通过科学的设计与计算才能充分发挥出其应有作用，并且随着科学技术的提高，一些先进的计算策略和系统软件将会更好地帮助设计人员进行分析与计算，并结合不同建筑物的不同需求选取相应的桩基础结构，这将会使桩基设计更加符合实际情况。
1建筑桩基础的特点
在高层建筑结构设计过程中，建筑越高层数越多，建筑物的整体重量累加越来越大，且随着建筑的整体重心也会随着层高不断上移，在实际使用中受到诸多水平荷载的作用，如风荷载、地震荷载。这些水平荷载会使高层建筑产生巨大的倾覆力距，对建筑物的安全使用产生巨大威胁。正因如此，高层建筑倾斜倒塌风险也较低层建筑高的多。高层建筑倾斜倒塌会给国家和社会造成严重的经济损失，因此必须重视对高层建筑常用的混凝土桩基础形式的研究。高层建筑桩基础的特点有以下几点：1）高层的桩基础在施工时，桩基础能够伸入到地层深处，根据地质情况的不同，有的桩基础甚至可达五六十米的深度，这样就能够保证桩支撑到坚硬的土层或岩层上，使其具有较高的承载力和稳定性，满足来自建筑上部的荷载。2）桩基在竖向刚度较大。单桩或群桩设计时须能够有效承受高层建筑物的全部荷载，并且还要避免产生不均匀沉降的问题，这对于保证高层建筑的稳定性具有重要意义。3）无论是单桩基础或是群桩基础，都具一定的抵抗建筑侧向水平荷载的承载力，都能够有效抵抗来自侧向的倾覆力，保证建筑不会因侧向水平荷载而倒塌，桩型不同，抗侧向承载力差别较大。4）在实际施工时，如果遇到地基下含有饱和沙土或粉土等，桩身不仅能够穿过液化土层，而且还能够穿过坚硬的土层直接到达地基下坚硬的岩石或土层上作为桩基础的支撑着力点，这样就能够有效抵抗地震引起的液化问题。
2建筑桩基种类
2.1钻孔灌注桩
钻孔灌注桩是常见的施工技术，即利用钻孔处理，在孔中放置钢筋笼，并进行混凝土浇筑成柱的桩基础施工方法。钻孔过灌注桩技术具有自身的特点，需要先成孔再成柱，并结合实际情况确定成桩的形式，但是这种方法并不能保证成孔垂直度。所以要保证使用的钻机可靠、安全，使作业的位置更加牢固，防止钻孔出现偏移。此外，还可对桩机支撑面积进行扩大，从而使成孔更加准确。
2.2人工挖孔桩
人工挖孔桩就是通过人工的方法进行施工作业，其施工效果较为理想。虽然人工挖孔桩需要的人工作业量较大，但其成本的支出并不多，也不会对周边环境产生影响。这种技术是比较经济、安全、可靠的施工技术，在建筑工程施工中有着极为广泛的应用。其采用人工作业的方式扩大桩基地，并结合水流量明确是否需要继续开挖，同时确定开挖的规模，最后将混凝土填入其中，使桩基础施工的质量效果得到有效的保障。
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2.3静力压桩
静力压桩通过自重及桩架的影响对桩产生反作用力，从而使桩能快速进入地下，并能对其偏移程度进行科学的控制。采用静力压桩施工技术产生的噪声、振动并不明显，其施工工艺相对简单、操作较为便利，同时成本也较低，因此在建筑结构桩基础设计施工中有着广泛的应用。
3建筑结构中混凝土管桩基础设计要点
3.1数学函数有限元法的运用
现阶段，我国对于科学技术的关注力度越来越大，不少工程项目与物理、数学等高难度学科有效的融合，一方面减少了误差发生的可能性，例如，利用概率学进行推算；另一方面，有效的推动了工程的进度。在桩基工程推行前，要利用模拟实验的方法对桩基的整体情况进行初步的把握，减少突发情况发生的可能性。现阶段，设计人员主要采取的推断方法是有限元法，这种方法的主要原理是利用数学的理念对桩基的设计进行分类，把工程项目看成集合的模式，对其中的元素进行分析，最终利用数学的手段（函数、近似方程、几何等）对工程项目进行模拟，最终进行计算。这种方式与传统的模拟方式相比，最大的好处在于可以更加真实的反应施工现场可能出现的各种情况，对可能出现的情况做出及时的分析，想出合适的解决方案。传统的设计方案主要弊端在于过程繁琐，精准度不够，我们拿一个简单的例子来说明：一般来说，工程人员主要使用的模拟方法是文克尔假定法，这种方法首先要对周围的土壤进行受力分析，利用假设的方法得出比例关系，进而计算，这种方法的主要依据在于假设，增加了误差的发生，不利于工程的推进。与传统的模拟方法相比，有限元法可以将忽略的细节因素考虑进来，利用互联网、计算机进行计算，建立工程模型，降低了误差发生的可能性。
3.2桩体基础结构设计
首先，按照不同的建筑施工需求，桩承台基础结构主要可以应用在建筑高度不高，如果建筑所需高度超过100m，对桩体承载力和沉降设计要求较高，则需要采取桩筏基础结构。如果桩的持力层比较深，桩长很长，计算出的桩基承载力很大，能够在墙柱下布桩时，就优先采用墙、柱下布桩桩筏基础，否则就采用均匀等间距桩筏基础。桩筏基础设计需要考虑到自身载荷结构、筏板厚度、建筑物沉降等因素。为了发挥桩筏的承载能力，通常选用弹性地基梁作为分析和计算的基础，以分散建筑上层的整体压力，并能够充分减少地基结构中梁的变形和承受应力。在计算过程中主要受两方面因素影响：一是建筑上层结构的压力；二是桩体自身竖向的刚度，可以将上层结构的压力适当地进行叠加，再进行桩筏基础的设计和计算，这样可以提升基础平面的刚度，充分抵御建筑上层的不均匀传力现象，以预留出刚度性能减少所导致的变形现象，并可以适当抽离桩基内部的配筋，充分发挥出工程的成本资金投入价值。
结束语
随着经济的发展和科学技术的进步，高层建筑在各大城市建设中越来越普及，高层建筑不但缓解了城市住房紧张的问题，而且还成为城市发展的标志性建筑。同时，高层建筑的发展不仅促进了城市发展，而且又带动社会经济发展，而桩基础是高层建筑中常用的一种基础形式，这种基础结构不但能够适应复杂地形，而且在减少建筑沉降、承载超大建筑荷载方面都具有十分明显的优势。尤其是在遇到一些软弱地基时，这种基础形式具有更加明显的优势。
参考文献
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论文作者:施华锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/8/22
标签：桩基论文; 建筑论文; 荷载论文; 基础论文; 桩基础论文; 高层建筑论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2019年10期论文;