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建筑结构设计中桩基设计分析

作者:未知

  摘 要 近年来,我国的城市建设速度随着经济发展不断加快,随着全国各地高层、超高层建筑不断增加,桩基础因能够为高层建筑提供较高的承载力和稳定性而被广泛应用,桩基础的设计施工效果将直接对建筑物整体产生影响。由于建筑工程施工具有一定的复杂性,因此需要科学地进行桩基础设计,实现良好的工程效益。每个工程特点不同,地质情况千差万别,桩基础设计相比上部结构设计更加多变。设计时需要综合考虑各种因素,统筹兼顾,才能做出既安全可靠,又经济合理的设计产品。
  关键词 建筑结构设计;桩基设计;要点
  引言
  万丈高楼从地起,基础工程对于建筑的重要性毋庸置疑。合理的基础方案不仅能满足上部结构的承载需要,还能满足抗震性能化要求,更能满足对经济指标的要求。因此,设计人员必须要提高对基础,尤其是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。
  1 建筑结构及基础
  在建筑结构中,梁柱板通过在空间中平面尺寸、高度、层数的变换形成一种框架支撑体系,这种框架体支撑系除了满足建筑功能需求外,还要满足对地震力、风荷载、雪荷载等荷载要求。这种体系是基于基础安全之上。所以,基础设计尤为重要。桩基础的设计中,应该充分考虑项目的地质和水文条件、上部结构、建筑功能和后期使用情况、荷载情况、当地的技术水平和施工条件,结合地方经验因地制宜合理的选择成桩工艺和桩基础方案,即能满足承载力要求又做到了经济合理。
  桩基结构是防震建筑设计中重要的部分。不断提高的建筑高度,对建筑结构的抗震设计造成严重影响。很多企业不断通过各种方式降低自身成本,使建筑质量不断出现问题。建筑的高度越高,重心也就不断提高,稳定性会逐渐降低,这就造成高层建筑出现安全问题比较多,而且在发生地震时,倒塌情况较多[1]。
  2 桩基施工设计问题与解决措施
  2.1 桩基承载力较低
  在桩基施工期间,经常会出现承载力低的现象,难以达到设计要求, 受施工现场环境影响,无法提升其承载力,因此需要设计人员针对项目情况做预判等分析计算工作。①设计者需要全面分析地质报告参数,明确场地是否有湿陷性土、地下水、是否有地下管沟等不利因素,明确单个桩基的承载力数据,然后对其进行设计,在提升估算数据准确性的情况下,要求施工人员按照相关数据信息开展施工工作,在桩基施工结束之后,需要对其进行静载负荷试验,保证其承载能力负荷相关要求,如果单个桩基承载能力不能满足相关设计标准,将会导致整体桩基工程施工质量降低。②设计者需要明确施工工序,科学控制每个流程的施工质量,例如:在跳打施工中,需要保证水压力消散之后,才能开展下一根桩基施工工作。
  2.2 沉降计算措施
  桩基对于沉降差与沉降反应较为敏感,因此,设计者需要按照国家规定,对沉降进行全面的计算,提升计算数据的准确性。例如:在高层基础沉降缝计算汇总,需要按照相关要求对其进行计算,以此获取准确的桩基沉降数据信息。对于统一单元结构而言,需要采取统一的计算方式,防止不均匀沉降按照国家相关规定开展桩基施工工作,逐渐提升设计质量[2]。
  3 建筑结构设计中桩基础设计策略
  3.1 确定桩基础规格
  为保证桩基础设计效果,还需要确定桩基础的规格,如明确桩基础结构的横截面积、长度,明确桩底标高和持力层深度等。在明确桩基础规格时,还需要把握樁基础在实际工程中的应用标准,并进行严谨的计算。另外,还应对建筑工程施工现场的情况进行全面分析,掌握成桩工艺、施工现场的成桩强度、承载力、垂直偏差、沉降结果等现场数据,保证桩基础的实际受力特性与计算结构基本一致。
  3.2 优化布置桩平面
  桩基础设计过程中,要对桩基础结构平面进行科学布置,尤其是桩基础平面的重心、间距等,防止零应力区的出现,保证建筑基础结构的稳定性,使其具有良好的承载力。在建筑桩平面布置过程中,矩形网格状、梅花形网格状、不等距排列方式等是良好的平面布置的方法,具有较好的效果,可以依据工程基础结构的特点进行优化设计。
  3.3 桩基础优化设计
  桩基础在整个建筑物造价中占有相当比例,设计过程中应注意其优化设计。可从以下几个方面进行优化:①桩基础正式施工前,进行试桩,并进行破坏性试验,以取得其最大承载力。②考虑桩土共同作用。对于较小的独立承台,不宜考虑桩土共同作用。而对于较大的桩筏基础,当筏板底持力层土质较好时,可考虑桩土共同作用,合理选取基床反力系数,优化桩数。③对于灌注桩基础,宜采用单柱单桩,或在墙下布桩,减小承台大小和高度。笔者曾优化过一个项目,该项目为框支剪力墙结构,基础采用旋挖成孔灌注桩基础,桩端持力层为中风紫红色泥岩,桩身直径大,桩长,钢筋和混凝土造价高。经过与建设单位和施工单位协商后,调整为人工挖孔灌注桩,桩底采用扩大头提高桩承载力,桩身直径和桩长都做了减小,节约了工程造价。
  3.4 桩间距的设计措施
  目前,部分桩基施工设计人员在设计工作中,不能更好地对桩间距进行设计,难以提升设计工作质量,无法发挥现代化设计作用,甚至会出现成桩质量问题,难以优化其发展体系。因此,设计者在实际工作中,需要制定完善的设计方案,可以通过不同的基础布置方案,合理分析如有必要可以请预算、施工前期介入,优化出具有针对性的基础形式和布置方案,保证可以提升设计工作质量,优化其发展体系。
  3.5 验算桩基础承载力
  在建筑工程施工中,桩基础设计施工效果将对建筑的承载力产生较大影响,所以需要对建筑物进行合理的基础布置。要重点验算桩基础承载力,保证良好的桩基础施工效果。验算时要明确相关参数,孔底沉渣小于10cm,桩身的垂直度不能大于1%等,施工后依据桩承载力确定设计需要,保证其安全性。同时要验算该基础的抗震性能和沉降变形是否达到或者控制在基础规范允许范围内。在施工中,应认真分析施工数据确保承载力满足设计要求[3]。
  4 结束语
  综上所述,城市化建设的快速推进,促进了建筑业的发展,使得高层建筑工程日趋增多,很多桩基工程项目建设没有经过科学论证就安排施工,导致工程频繁变更,为建筑安全埋下了隐患,因此对建筑桩基工程的设计要点及其施工进行分析具有重要意义。
  参考文献
  [1] 张玉娣,刘强一.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].黑龙江科技信息,2017,(1):315-315.
  [2] 周岩.房屋建筑结构设计中的基础设计评析[J].城市建筑,2017,(22):63-63.
  [3] 马安宝.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].科技风,2017,(11):168-168.
论文来源:《建筑与装饰》 2019年3期
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