建筑结构中的桩基础设计探讨

建筑结构中的桩基础设计探讨

近些年来，城乡一体化进程的加速，城镇化的步伐越来越大，因此，建筑行业得到了迅猛的发展，成为城市发展中的主流。伴随而来的是，人们对建筑的要求也越来越高，这不仅在外观上，要符合现代人的审美，还要满足对建筑功能和质量的要求。桩基础技术在建筑工程中的应用，从很大的层面上满足建筑使用和安全的需求，工程的管理者要结合具体建筑的施工特点，来选择合理的桩基础施工技术，提升建筑的经济和社会效益。

标签：建筑结构；桩基础；设计

桩基础就是设置在土中呈竖直或倾斜状态的基础构件、支护构件，其横截面尺寸与长度相比，要小很多，一般将桩基础称之为桩基。但严格来讲，常规工程实践当中的“桩”，即为“桩基”，应为由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成或由柱与桩直接连接单桩基础。近些年来，为更好提升城市形象，缓解城市人口日益增长所带来的压力，市政部门除了结合实际需要，增加了城市的土地面积之外，还大力开展老城区的深入改造工作，通过建设高层甚至超高层建筑，来总体提升土地使用率。高层建筑物因其在地基承载力、变形方面有较高要求，因而嵌岩灌注桩、深长桩及大直径桩，已成高层建筑，尤其是混凝土结构的高层建筑地基处理的首选。

1、房屋建筑结构基础设计的影响因素

1.1施工条件

所谓施工条件主要指的是房屋建筑工程的总体施工环境，包括自然环境和人工环境，其中自然因素有施工的溫度，建筑结构的抗震级别，如果在低温环境下施工，就会造成基础开裂问题，假如基础结构的抗震等级比较低，也会导致房屋建筑结构因承受不了震动负荷而出现裂缝。而人工环境的影响主要是指在施工中的振动，造成基础设计的结构不稳，在桩基打桩时，可能会发生挤土效应，对周围的房屋建筑基础设计结构造成挤压。

1.2地质条件

一般房屋建筑工程施工所在地的地质条件，在某种程度上会影响到基础设计的主要承载能力，有两个条件原因对基础设计的影响比较大，分别是地基持力层和桩基土层，地基层是和基础设计结构相连部分，负责承载房屋建筑结构的主要负荷，此时的土质特点，承载力水平都是房屋建筑结构中基础设计的影响因素条件。另一点条件原因是建筑基础设计土层中的地下水分布情况以及桩基的穿越能力，也是影响基础设计选型结构的重要影响因素条件。

1.3建筑材料的性质的影响

此外，由于受建筑材料的热膨胀系数的影响，还需将环境温度纳入考虑范围。混凝土材质作为建筑过程中最常用的材料之一，同时也是受到环境温度影响的最大的一部分。由于混凝土材质的热膨胀系数较大，随温度和气候的变化都较为明显。如在低温环境下，混凝土材质的表面会因为内部应力的急剧变化，出现表面裂缝；而在暴雨情况下，则会由于混凝土材质的多孔性，容易出现吸水膨胀的现象。因而，在设计过程中，就需要设计师对各部分使用的混凝土材质进行考察检验，详细计算环境温度与气候变化对于建筑结构的影响，选择合适的填充材料合理布置伸缩缝，对混凝土的分布进行一定的切割，降低混凝土分布的连续性。

2、建筑结构桩基础设计特点

首先，桩基础的承载力较强，桩深入到的坚硬的持力层内，比如密实的岩石层、基岩以及中密砂等土质中，在竖向的单桩以及群桩的承载中，承载力都较强，能够承载起建筑的主体的全部的竖向荷载，其中也包含偏心荷载在内。其次，竖向桩的刚度较大，桩基础的单桩和群桩的刚度都很大，当自身的重量以及邻近的荷载对其产生作用时，都不会出现极度不均匀的沉降，并且将建筑物可能出现的倾斜控制在一定的范围。再次，稳定性较好，不管是单桩还是群桩，都具有较大的侧向刚度，并且抗倾覆能力较强，对地震以及风力作用导致的力矩和水平上的荷载，都可以较好的抵御，保证高层建筑物的稳定。最后，抗压和抗拔的承载力较强。桩身可以穿过液化的土层，并且牢牢地固定在基岩层和深土层内，使得建筑的根部能够对外界形成极强的抵抗力，防止建筑物出现沉陷或者倾斜的情况。

3、建筑结构桩基础设计

3.1明确区分构造柱和承重柱

由于构造柱与承重柱在性能特征方面存在着显著的差异，因此在建筑基础结构设计过程中要合理放置构造柱与承重柱，从而确保悬挑梁的性能质量。因此在建筑结构设计时技术人员要全面考虑问题，采用正确的分开放置法，合理区分两边的建筑材料堆，分别树立标志牌并在纸质板上标明名称，这种标记方法能够降低设计人员在结构设计工作中的错误率，同时，依据实际要求，适宜截取悬挑梁面积，有利于确保土木建筑结构的稳定性。

3.2承重柱截面高度设计

房屋建筑结构设计的基础设计最关键的就是要保证承重柱的高度，进而满足设计的规范的需要，这样才能在根本上有效的避免，由于建筑梁柱结构刚度过大，从而导致的梁柱之间的作用力的加大。如果承重柱高度设计偏小的话，那么其承受力就好相应增加，从而导致梁柱抗压能力的降低，这种现象不仅会影响到整个建筑结构的安全性和稳定性，同时对建筑结构的质量、使用年限等也会产生严重的影响。

3.3桩基联系梁、承台梁即承台的计算

承台间需设置联系梁。联系梁的截面尺寸可按照如下方法来确定。假定柱剪力作用于梁端，依据轴心受压构件，得出其截面尺寸，宽度需大于等于250mm，高度通常是承台中心距的1/10～1/15；配筋计算时，取与轴心受压相等的轴力，依据轴心受拉构件计算出具体数值。若高层建筑处于抗震设防区，同样可以将柱轴力的1/10当做联系梁轴拉力，最终将配筋量、截面尺寸确定下来。若联系梁上设置有隔墙，那么需要依据拉弯构件将配筋计算出来，然后将计算得出的轴力、弯矩，输入至PKPM等软件中，可得计算结果。桩承台需满足局部受压、受冲切、受剪及受弯等方面的要求。受冲切控制着承台的厚度，而在承台内的柱纵筋需满足《JGJ94-2008》中相关条款要求，若双柱联合桩基承台，则两柱间有负弯矩，需设置暗梁。如若在剪力墙下设承台梁或布桩时，桩应尽可能地布置在墙上，以此减少配筋与承台梁内力。

综上所述，在建筑结构中桩基础设计中，设计人员需要充分考虑到工程建设要求，根据实际情况来选择合理的桩基础施工技术，同时，为了满足使用者个性化需求，桩基础施工技术应该吸收更多前沿技术形式，提升建筑地基稳定性。

参考文献：

[1]杨佩良.建筑结构中桩基础设计探微[J]. 建筑知识，2017，37（10）：12-13.

[2]王丽群.建筑结构中桩基础设计探微[J]. 四川水泥，2017（01）：61.