摘要：随着我国经济的高速发展，我国各行各业也呈现出良好的发展趋势，特别是建筑工程其发展程度极为显著。建筑结构设计中，设计人员必须结合建筑工程的特点，科学合理地进行桩基础设计。分析了桩基的种类及其设计策略，探讨了桩基沉降控制有效措施，可为桩基设计与施工人员提供一定的参考。
关键词：建筑结构设计；桩基设计
引言
随着我国建筑行业的快速发展，人们对于建筑功能与质量也提出了更高的要求。而为了充分满足社会民众的这些需求，建筑结构设计过程中需要考量的元素也不断变多。桩基设计作为建筑结构设计体系中的重要部分，也需要得到充分的重视。这主要是因为桩基结构能够给整个建筑提供较好的承载力，保证建筑结构的稳固性。但由于建筑施工体系具有较为显著的复杂性，最终也使得桩基设计过程变得比较复杂，必须要立足于专业思维进行全方位的考量，才能够真正保证桩基设计的有效性。
1建筑桩基础种类
1.1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。
1.2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，其施工效果也比较理想的。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保障。
1.3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，从而使桩能够快速进入地下，并能对其偏移程度进行科学的控制。在实际施工中，采用静力压桩施工技术产生的噪声、震动并不明显，其施工工艺相对简单、操作较为便利，同时成本也不高，因此在建筑结构桩基础设计施工中有着广泛的应用。
2建筑结构设计中桩基设计的改善对策
2.1积极使用数学函数有限元法
建筑结构的桩基设计中使用有限元法可以有效的进行模拟测试。在多种桩基设计需求中，使用有限元法就将集合内的各项元素进行离散分割和函数及近似方程的计算，有助于设计人员更加方便快捷地得到桩基的几何拓扑信息，并快速获取桩基整体承载力等数学信息，为桩基的后续设计实施提供了重要的数据基础。在具体操作过程中，相关技术人员可以使用有限元软件构建桩基和土体共同作用的模型，并使用有限元进行桩基和土层结构的三维数据分析，其中也就可以得到桩基结构受到载荷以后所发生的沉降情况，以及载荷施加在桩基结构上以后的传递规律，最终通过有限元模拟情况也可以明确桩基结构设计的合理性与科学性，避免出现一些不必要的风险。通过有限元法核算，可以将全部的作用力等因素考虑在内，从桩体材料到受作用力的空间结构等因素都可以通过有限元法进行受力非线性分析，再使用计算机技术模拟桩基受力情况，为实际的桩体运用提供真实的参考。
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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
根据承载性状、桩体直径、桩身材料、用途功能等，建筑桩体基础结构可以选用不同的桩体基础类型。以下主要针对建筑上层荷载与桩基整体承载力方面进行考虑，选取几种桩体基础结构设计方式进行说明，包括了高、低桩承台基础，桩筏基础结构。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，上部荷载不大的乙丙级桩基设计当中，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。另一方面，桩体自身竖直方向上的刚度对于筏板厚度和配筋情况设计起着至关重要的作用，是提升桩筏基础承载力上限的重要设计部分，在此过程中，要按照国家有关的行业标准规定和自身企业的投资和施工能力进行筏板的设计，一味地增加筏板的厚度并不是十分明智的选择，其会对配筋的设计以及自身性能造成一定的不良影响，结合国家有关标准数据以及多年的工作经验，桩的竖向刚度要与工程设计的沉降量和桩基极限承载力相互挂钩，一般要保证在50Ｒa-100Ｒa范围内。
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。
结语
我国经济的飞速发展推动了建筑行业的进步，人们对于生活质量的关注力度越来越大。根据有关的调查资料显示，近年来，人们对于建筑物的质量要求越来越高。桩基的设计作为建筑物设计最重要的因素也受到了更高程度的关注。推动我国建筑行业的长远进步是相关的设计人员主要考虑的问题，完善桩基的设计方案，减少工程项目中可能出现的误差情况是现在的工作人员的主要任务之一。
参考文献
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[3]许伟涛.土建结构设计中的桩基设计与抗震设计[J].农村经济与科技,2019,28(4):61-62.
论文作者:张东亮
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30
标签：桩基论文; 承载力论文; 建筑论文; 基础论文; 结构论文; 结构设计论文; 有限元论文; 《基层建设》2020年第2期论文;