建筑结构设计中桩基设计研究

【摘要】建筑结构设计比较重要的一项内容就是桩基础设计工作，桩基础设计工作能够有效的保障后续桩基础施工工作顺利的进行，进而保障建筑工程的质量安全。所以这就需要设计人员能够重视桩基础设计工作，在进行桩基础设计的过程中设计人员应该要结合建筑工程的特点进行设计。本文主要是对建筑桩基础的种类进行介绍，并介绍了桩基设计中存在着一些问题，并且提出了一些完善桩基设计的有效措施，希望能够为我国的桩基设计水平的提升起到一定的帮助。

【关键词】建筑结构设计;桩基设计

现阶段下，越来越多的人都開始关注建筑工程的施工质量，而在进行建筑工程建设施工的过程中桩基础的作用非常的大，是稳定以及支撑建筑工程的重要部位，而影响桩基础施工质量的因素中重要的一个就是桩基设计工作。所以这就要求我国的工作人员在进行桩基设计的过程中要不断的提升自身设计水平，完善桩基设计，从而提升设计质量，确保桩基施工的质量。

1、建筑桩基础的类型

1.1钻孔灌注桩分析

钻孔灌注桩是当前比较常见的一种桩基础施工类型。主要就是先进行钻孔施工，然后在孔中放置钢筋笼，然后在进行混凝土浇筑施工工作，从而形成混凝土桩。钻孔灌注桩技术本身具有一定的特点，这种施工方式是先成孔再成桩的方式，在进行成桩的过程中还需要施工人员结合具体的施工要求对成桩的形式进行确定，这种成桩的方式对于成孔的垂直度不能够起到保障作用。所以在进行钻孔的过程中，要确保钻机的可靠性以及安全性，同时还应该要在进行钻孔作业的过程中做好钻机位置的稳定工作，确保在进行钻孔的过程中不会出现一些偏移的现象。此外施工人员还可以采用扩大桩基支撑面积的方式来提高成孔的准确性。

1.2人工挖孔桩分析

人工挖孔桩的方式就是以人工的方式进行挖孔，这种成孔的方式效果比较好，同时还具有成本少的特点，并且这种技术可靠性比较高，同时在进行成孔的过程中还不会对周围的环境产生一定的破坏，但是需要消耗的人力资源比较高，在我国桩基础施工的过程中应用比较广泛。在进行人工挖空的方式应用的过程中，需要明确人工挖空的规模，成孔之后，再进行混凝土填入施工，从而提升桩基础施工质量。

1.3静压力桩分析

静压力桩在进行成桩的过程中主要是借助桩架的反作用力以及自身的重量，这一种成桩的方式能够控制成桩的偏移程度，这种成桩施工工艺具有静音的特点，所产生的震动以及噪声都不是太明显，并且操作难度也比较低，同时这种成桩的施工成本也比较低，在建筑工程结构桩基设计中应用的也比较广泛。

2、桩基设计与计算中的问题分析

2.1桩基位置的控制问题分析

在进行桩基施工的过程中容易出现一些不能够到达标高要求的现象。导致这种现象的原因，是在进行设计的过程中，设计人员调查好设计的地质勘查工作，此外就是在试验桩测试的过程中不能够按照相关的要求进行测试，导致了桩长以及承载力不能够满足建筑工程的相关要求。还有就是地下土层结构也是打桩施工的重要影响因素。如：地下土壤以及岩石缝隙中的地下水压力就会影响到打桩施工，并一般的方式都不能够完全的避免缝隙水的压力，而大多数的施工单位都是采用跳打的方式进行施工，从而降低打桩施工过程中受到缝隙水的压力，然后再进行相应的桩基施工作业，施工人员也可以通过打孔的方式将堆积的一些压力进行释放出来，从而避免在后续的施工中影响到桩基。

2.2单根桩体极限纵向承载力的计算问题分析

相关的工作人员应该要按照相关的设计要求以及规范来进行纵向承载力的设计工作，一般甲级以及乙级桩基的承载力在计算的过程中需要做好静载实验，从而在获得相关的数据信息的基础上进行计算才能够确保纵向承载力的计算合理性。简单一些乙级以及丙级桩基在进行承载力计算的时候，一般都需要结合现场的数据信息以及个人的工作经验进行计算。

2.3桩体的长度比例选择工作

在进行桩体设计的过程中为了能够满足桩基结构性能的要求，做好长径比例的调整工作，如果在进行计算的不能够达到相关的设计比例要求，这说明没充分地利用好桩体材料。所以为了能够满足桩体承载力的基本要求就要做好长径比的确定工作，同时还需要设计一层比较坚硬并且不易变形的耐力层在端成桩附近，这个时候，还应该要注意桩体的形状，如果桩体比较细长，那么纵向荷载就会影响到桩体的结构，进而使桩体结构的稳定性以及整体性下降。

2.4桩体偏差控制工作

在进行打桩的过程中对于单根桩体的承载力有着一定的要求，同时对桩体中心的位置也有着一定的要求，在进行设计的过程中要能够重视桩体偏差的问题，并且要能够考虑桩体偏差会对于桩基整体性的影响，所以在进行设计的过程中设计人员应该要能够充分按照相关的技术规范来进行设计。

3、进行桩基设计完善的措施分析

3.1加强数学函数有限元法的应用

当前在桩基设计的过程中有限元法的应用比较广泛，有限元法能够将集合内的元素进行合理的分割，然后进行近似方程或者是函数的计算。有限元法的计算方式能够满足不同的桩基设计的计算需求，并且通过有限元法的应用也能够使设计人员获取桩体几何信息的效率得到提升，所以在进行桩基承载力的计算过程中有限元法的作用非常重要。

有限元法比以往的桩体强度计算方式能够更加精确地体现出桩基的实际情况。以往在进行桩体强度计算的过程中对于地下桩基以及土体结构之间的作用力关注程度比较低，所以在计算流程上也进行了简化，一般设计人员在进行土体承受法向力的计算过程中都是采用文克尔假定法来进行计算，在进行计算的过程中，会假设在桩基打压的过程中只会影响到桩体下方的土层，而土体出现变形，并且同承受的荷载力存在着一定的关系，也就是地基返力系数，土体变形与荷载的关系为正比关系，但是这种计算方式也具有一定的弊端，在结果上并不十分准确，同时也不能够全面的反应出客观的实际情况，进而就会导致设计结果存在着较大的误差。而应用有限元法则就会充分地考虑作用力，并且通过进行建模的方式来获取比较准确的数据信息，从而不断地对桩体的性能进行优化。

3.2提高桩土符合计算结果的准确程度

在进行桩基设计的过程中不能仅仅只是对单根桩体的承载力进行考虑，还应该兼顾桩体所组成的整体群落的性能，通过应用有限元法能够对单根桩体的性能参数进行确定，但是为了能够确保桩基结构的整体性能，还需要将桩体群落的承載力的计算，同时还应该要做好桩基变形控制工作，所以在进行桩体群落承载力计算的过程中，会采用桩土复合计算模式进行计算，这种模式在进行计算的时候以有限元单根桩体计算为基础，然后通过运用连续计算的方式不断地提升桩土复合计算的效果。此外在进行计算的过程中，还应该要注意对于有限元法离散单元跨度的整工作，进而就能够在减少群桩模拟计算量的基础上，促进计算效率的提升。

在进行计算的过程中，如果桩基的沉降效果不能够与荷载的要求不符，那么导致这种现象发生问题的原因就是在进行桩基计算的过程中对于桩基施工以及承载力的关系没有进行明确，所以为了能够更好地控制沉降量，应该要通过土体弹性模量同泊松比相结合的通行材料参数进行分析群桩的荷载沉降。

3.3做好桩基础结构优化设计

在进行桩基础设计的过程中，不同的建筑工程对于桩基础的要求也会存在着一定的差异性，所以设计人员在进行设计的过程中需要结合建筑工程的施工要求进行设计。一般建筑高度在100米以上的时候，对于桩体的承载力以及沉降设计的要求比较高，所以设计人员在进行设计的过程中可以采用桩筏基础结构，如果桩基础的持力层比较深，并且桩体的长度比较长的时候，那么就会导致桩基础的承载力比较大，而这时桩筏基础应该要在墙柱下布设桩结构前进行施工，这时的桩筏结构的间距是相等的。在进行设计以及计算的过程中要能够重视桩基内部的配筋数量，可以结合具体的施工状况进行调整，从而确保工程的价值能够充分地发挥出来，同时筏板的厚度以及配筋设计工作也会受到桩体竖直方向的刚度影响。所以在进行筏板设计的过程中，设计人员应该要遵守国家的行业标准以及企业的具体情况，如果在进行筏板厚度设计的过程中盲目的增加厚度，那么就会导致配筋设计工作受到影响。

结语：

桩基是建筑物的基础部分，承载着建筑物的重量，所以桩基的承载力是影响建筑物稳定性的重要因素，而在进行桩基设计的过程中，相关的设计人员应该要结合比较科学合理的计算方式来确定桩基承载力，从而确保桩基设计的质量。当前现阶段下，我国的科学技术逐渐的发展，各种桩基承载力的计算软件以及方式都已经出现，所以相关的桩基设计人员可以应用比较先进的计算方式以及软件进行计算，并且在进行桩基设计的过程中选择合适的桩基础结构，从而促进桩基设计质量的改善工作，使桩基础的承载力以及质量能够满足建筑建设施工的要求，更好地保障建筑工程的稳定性以及安全性。

参考文献：

[1]李洪涛.建筑结构设计中桩基设计方法及实例分析[J].建筑技术开发，2019，46（08）：3-4.

[2]张钧.浅谈建筑结构桩基设计中的若干问题[J].建材与装饰，2019（06）：87-88.

[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，2017，28（04）：61-62.

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