濮伟婷
杭州天昱建设有限公司 浙江杭州 310000
摘要：随着我国经济的高速发展，各座城市的高楼大厦纷纷拔地而起，而桩基础是高层建筑的基础部分，在建筑工程当中占有很重要的作用。在这以高层建筑为主体的时代，桩基础的设计显得尤为重要。所以需要谨慎、认真地选择合理的桩基础形式，这是高层建筑结构安全性、经济性的重要保障。但是桩基础的设计往往不是那么容易的事，经常在进行长时间地分析后得出的结果还是非常不理想，与实际情况仍然有很大的出入。所以，需要对桩基础进行简化的分析。
关键词：建筑结构；桩基础设计；分析
1桩基础概述
1.1桩基础设计的概念
承台和桩基共同构成桩基础，承台处于桩的顶端位置，根据承台所处的不同位置，可将桩基础划分成高承台和低承台的的桩基础。所谓低承台的桩基础，就是承台的底面和土相接触，而桩身被埋藏于土中这一类桩基础。而高承台的桩基础，指的是承台的底部处在地上面，桩身的上半部裸露出地面这一类桩基础。通常情况下，建筑施工中采用的都是低承台的桩基础，尤其广泛地应用在高层建筑中。
1.2桩基础的特点
当前，一般比较常用桩型主要有预应力钢筋混凝土桩、预制钢筋混凝土桩、钻孔灌注桩、钢管桩等，在实际应用中，要依据相关规范，并结合项目的实际情况灵活选择。桩基础有着很多优点：一是强承载力。桩基础能够支撑在固体或硬支承层，如石头、沙子、砾石层等，不会过度的不均匀沉降，建筑物的倾斜程度在可控范围内。二是高稳定性。具有横向刚度和抗倾覆能力，能抵抗地震和风力引起的扭矩和水平荷载；三是较好的抗压与抗拔承载力。桩身能够穿过液化土层，坚实地固定在深土层或基岩层，避免发生沉陷和倾斜现象。
1.3设计原理
结合工程的设计需求，以及在地质勘察过程中所获得的资料，并综合考虑施工中的具体条件，将桩基础的长度，所要用到桩的数量以及所选桩的类型等确定下来。根据工程建设的需要，选择承台的构造和尺寸，确定单根桩所能承受的承载力，进行平面布置，再通过对桩基础的承载力进行验算，大致计算出桩基础的沉降量以及桩承台的强度等。
2建筑结构中桩基础设计的要点
2.1施工现场环境勘查
对任何建筑施工来说，施工前的现场环境勘察工作十分的重要，不同的地质环境对于桩基础施工有着不同的技术要求，因此在开始施工前，需要对施工现场的施工环境进行全方位调査和分析，掌握现场环境的实际数据，提髙施工方案的科学性、合理性、完整性和可操作性。在对施工地段的孤石、陡坡以及软土层进行处理后，技术人员要结合施工设计单位所提供的地质信息对地表、基层等条件进行勘察和分析，分析该地段的地基是否具有足够的稳定性，以确保施工过程中桩基础技术的应用得当。
2.2明确建筑物的整体构建需求
在建筑工程项目中基础结构的设计和应用过程中，桩基础的最主要作用就是要承担整个上部建筑物的巨大压力，必须要有足够的承载能力，避免发生建筑物的沉降问题。为了实现这样的目标，在进行建筑结构桩基础设计时，就必须要全面分析该建筑物对桩基础的具体需求，只有明确了这个需求，才能运用力学的计算方法，得出建筑物上部结构对桩基础的具体压力的数值，从而在对其进行桩基础设计时，能够确保运用的处理方式和手段更为合理有效，并最终增强桩基础结构的可靠程度。通过上述分析发现，在桩基础设计时，需要全面考虑建筑物的高度要求，要认真准确的计算整个建筑物横截面积，严格掌握其作用力情况。
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2.3对于桩基的确定
在对粧基进行选择时，需要考虑到地表之上的建筑荷载特点和该施工地段的底层构成形式，以人工挖孔灌注桩和冲钻孔灌注桩两者相结合的方式来设计草图，最后结合工程实际状况，按照不同区的建筑类型来确定最佳方案，在对冲钻孔灌注桩方案进行审核的过程中必须要以实际为准进行，不能过于盲目主观，在该工程中，Ａ区和Ｃ区建筑是主体建筑，对荷载的要求不是很高，并且这一地段属于是厚度较大的风化层，可以承受较大的荷载，在技术人员的分析确定下，把冲钻孔灌注桩换成人工挖孔灌注桩形式，桩的长度是在23m-25m之间。
2.4加强桩平面布置
在对建筑结构的桩基础设计工作中，不但要明确单个桩的相应规格情况，还应掌握整个桩基础结构的平面布置情况，特别是要把握平面布置中的重心及间距大小，从而稳定好整个基础结构，使承载力效果更加强大。在当前的实际操作中，应用效果最好的基本平面布置方式主要有梅花形网格状、矩形网格状和不等距排列方式等，具体需要根据建筑工程项目基础结构的需求和特征来选择，从而使设计更为科学合理。
3建筑结构中桩基础的设计形式和方法
3.1建筑结构中桩基础的设计形式
在建筑工程施工的过程中，怎样去更加合理地选择桩基础的形式是一件很重要的事情，因为它可以有效地保证施工过程的安全性以及合理地加快建筑工程施工的进度，同时可以有效地降低建筑工程的过程成本，对于整个建筑工程的顺利进行起着促进作用。所以，在建筑的桩基础施工过程里面，需要很慎重地选择桩型，并对桩基础进行合理设计，并确定桩的数量和平面布置。这项工作的开展必须建立在对工程地形的有效勘探与分析上。下面来具体举一个实例，可以更好地理解：某市的一个旧城改造项目，项目所要改造的是一个6层的砖混结构建筑，项目开工前对其地质进行了严格的勘察，据地质勘测的报告显示，它的地质条件是：几乎整个建筑场地上面分布着厚度约0.50m-0.60m的不均匀黏土层。根据其建筑场地的地质，通过相关地质条件的研究与分析发现，这个建筑工程不适合浅基础，并且也不适合进行换土回填。所以，对这个建筑项目来说，桩基础的应用是比较合理的选择。除此以外，还需要考虑的是这是一项旧城改造项目，在改造建筑的周围有许多居民区存在，居住人员比较密集。所以如果采用钻孔灌注桩或是锤击灌注桩都会给周边居民的日常生活带来一定的影响。但是如果应用桩基础，则可以发现人工进行挖孔桩具备造价低廉、环境污染小、噪音小以及施工方便等等一系列的优越条件，所以最终决定采用人工挖孔桩。由这个例子就可以很好地理解笔者上面所提到的选择好的桩型是一件很重要的事情，对建筑工程的施工的顺利进行有着重要的意义。
3.2建筑结构中桩基础的设计方法
对于建筑结构中桩基础的设计方法来说，是需要进行简化的。首先可以采用“桩土分离模式”进行单桩的简化。这里笔者想要强调的是通过采用有限元模拟来进行单桩分析，这是一项很有效的手段，在建筑工程里面得到了广泛的应用。之所以可以通过有限元来达到简化的目的是因为在以前的结构设计计算方法都会不同程度回避桩土结构间的相互作用力。但是有限元却可以进行综合考虑这些客观存在的事实条件，对土地材料性质的空间差异、较为复杂的几何边界条件进行以及力学响应的非线性等都可以进行综合的分析。它不仅仅在解力学问题方面操作简便，并且可以进行二次开发，相对于传统的计算方式，可以说更为优秀。所以，对单桩的简化工作就是采取将桩和土分别划分单元的方法。对于群桩的简化可以采用“桩土复合模式”，通过桩土复合模式进行有限元的分析，也就是将桩土等效连续化处理，桩弥散于土当中，将群桩基础视作桩土合一的复合材料。采取这样做法是为了在进行有限元的分析的时候，可以将单元划分的尺度取较大的数值，这样就可以减少单元的数量，从而有效地提高有限元分析法的实用性和可操作性。
4结语
高层建筑越来越多，成为城市的典型标志。而桩基础在高层建筑是最为常用的，但是作为一项比较的繁琐的工程的，设计和施工者要统筹各个环节，将其合理的、科学的应用其中，保证建筑的质量高、造价低。
参考文献：
[1]建筑结构中桩基础设计分析[J].汪江.建筑知识.2017（17）
[2]浅谈建筑桩基础设计[J].揭智渊.中华建设.2016（04）
[3]桩基础施工特点和应用策略研究[J].李钟鸣.居业.2016（02）
论文作者:濮伟婷
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第22期
论文发表时间:2018/2/26
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