淺析建筑結構中的樁基礎設計分析

范靈峰

摘 要：本文簡述了建筑樁基礎的作用和分類，并結合實際工程案例對建筑結構中樁基礎設計及其應用進行了深入分析，以供參考。

關鍵詞：建筑結構；樁基礎設計；分析

1 前言

隨著城市建設的不斷加快，高層建筑越來越多，成為城市的典型標志。而樁基礎在高層建筑是最為常用的，但是作為一項比較的繁瑣的工程的，設計和施工者要統籌各個環節，將其合理的、科學的應用其中，保證建筑的質量高、造價低。

2 建筑樁基礎的作用

在整棟建筑中，建筑物基礎可謂其核心，樁基礎憑借其所具有的諸多優點，在國內建筑行業得到很好應用。樁被設置在堅硬的持力層上，裙樁承載力或單樁承載力較高，因而能夠較好的承擔建筑所有的豎向荷載，其中也包括偏心載荷。樁基礎除了具有較大的群剛度之外，還具有很強的豎向單樁剛度，在相鄰載荷的影響下，或在自身重量的影響下，不會形成過大的不均勻沉降，因而能夠保障建筑物不均勻沉降值處于規范允許范圍內。另外，樁基礎憑借巨大的整體抗傾覆能力、群樁基礎的側向剛度以及單樁側向剛度，能夠較好的抵御或削弱由地震、風等外力因素所造成的力矩載荷與水平載荷，從而為建筑抗傾覆穩定性提供切實保障。樁基直穿可液化土層，以穩定、堅實的土層為支承，或者是直接嵌固在基巖上，當出現地震所致震陷或淺部土層液化時，樁基礎憑借深部、穩固的土層，仍然具有較好的抗壓承載力與抗拔承載力，以此為建筑的穩定提供切實保障。

3 建筑樁基礎的分類

根據樁基礎的受力原理，可以將樁基礎分成兩個類別，端承樁和摩擦樁。摩擦樁借助基樁和周邊土之間的產生的摩擦力，承載起建筑物，又可以分成抗壓樁和抗拔樁，常被應用于較深的持力層，也用于地基土的缺乏堅硬的持力層中。而端承樁是靠樁基支撐在持力層上面，對上面的建筑物起到承載的作用。根據它的施工方式，可以將它分成灌注樁和預制樁。其中，預制樁是用打樁機將預先制定好的鋼混樁打進地下，這種預制樁具有造價低、施工快、節約性等優點，但是這種樁型對土質的要求較高，會產生的擠土這種不足。而灌注樁是在施工時進行現場鉆孔，或者采取人工挖孔的方式，先制出孔，之后再把鋼筋籠放進去，用混凝土進行灌注，能夠穿越各種堅硬的夾層和持力層等，同時，這種樁的樁徑和單樁承載力有較大的調整空間，因此，成樁的質量比較可靠，對高層建筑尤其適用。

4 建筑結構中樁基礎設計及其應用

4.1 案例分析

設計之初，設計者根據承載力和地基土指標間的關系，來估算單樁豎向的抗壓承載力，但是估算值通常會和實際的承載值存在著差距，因此，要將估算值，通過試樁以及試打樁來進行驗證，并根據驗證接過來適當地調整。同時，設計施工圖紙時，還會通過靜載荷試驗來獲取較為準確的樁承載力和其他相關的設計參數，這種方式對于地理環境較為復雜的樁基礎建設有很大的幫助。在實際施工中，由于時間的限制，工作人員會根據勘察報告上的數據，來進行樁基礎的測試，并根據估算的承載力值，來進行樁基礎的設計和施工，要盡可能地將誤差控制在最低范圍內，否則，誤差過大，就會對建筑造成不良的影響。

某建筑工程項目中，需要建筑起一棟商業住宅區，設計規劃階段，將建筑確定為20 層，其中地上19 層，地面下負一層，工作人員在設計時，結合地質勘察報告上的數據，選用的D400 型號的預應力管樁，管樁的長度的約為20m，并對單樁承載力進行估算。實際工程建筑的中，通過試樁得到的實際承載力比估算值提高了近33%。采用的是試驗值，使得工程的投資成本大大降低，提升了工程建筑的效益。從中可以看出，通過試樁可以降低樁基礎施工的難度，同時避免材料的浪費。

4.2 傳統設計誤區

現代社會，高層建筑是較為普遍的，各種居民樓、寫字樓、酒店等高聳林立，很多住宅樓都是采用的剪力墻結構，這種結構的整體剛度較大，并且剛度和荷載均勻地分布，建筑結構的上部剛度，對于基礎的沉降起到的的作用較大，在結構的設計方面更為便利。但是，辦公樓以及酒店等高層建筑，用的是框架核心筒和框架剪力墻結構，也有的采用的是框支剪力墻或者筒中筒結構，這類結構的整體剛度要次一些。剛度和荷載不均勻的分布，上部結構和地基樁基之間的有著更為復雜的作用，樁基礎的設計難度提升。這種結構如果在工程建設中沒有恰當的處理，就會引發多種問題。

4.3 變動剛度的設計細則

（1） 調整樁土支撐剛度。將調整的樁土的支撐剛度作為設計原則，由地質條件、荷載以及上部的結構進行布局，并要充分考慮到它們之間的聯系和相互作用，采取強弱結合的方式，將增沉和減沉相結合，通過這種剛柔并重，整體協調的方式，針對具體的情況，采取差異沉降，將承臺的內力盡量減小。對樁土支撐的剛度，實際的操作中要進行充分嚴密的度量。對于單樁，樁的承載力與其支撐的剛度呈現正相關性，而群樁，由于支撐的剛度，隨著樁數量的增加以及樁距的減小而不斷降低，會產生群樁效應。

（2） 剪力墻結構的變剛度設計。對于剪力墻結構而言，它的整體剛度較好，并且荷載會通過墻體傳輸給基礎，呈現均勻地分布。而對于荷載較大的樓梯間和電梯井，應該對布樁加以強化。在布樁時候，要將基樁布置在墻下，而墻體的交叉處和墻體的拐角處，更易于布樁，如果承臺和基土之間沒有脫空，也可以采用復合型樁基。

（3） 樁基施工壓樁力低于設計的承載力。某高層建筑，采用D400 型號的預應力管樁，要通過地質進行仔細地勘察，根據報告顯示的單樁承載力是660KN，在進行試打樁試驗時，四根樁連接起來最大壓樁力是300KN，相比于承載力，要小很多。經過設計者的研究分析，各土層的設計也都與建筑要求相符合，并且周邊工程的地質勘察結果也都顯示出準確的結果。經過一段時間后，再次試樁表明，試驗的承載力與之前的結果相一致，能夠滿足設計的要求。

5 結束語

綜上所述，在城市建設蓬勃發展的推動下，城市內的高層建筑層出不窮，同時高層建筑樁基選型設計工作面臨著新的挑戰，樁基選型設計面臨的難度更高。樁基工程實為一項復雜而又繁重的系統工程，在設計期間，設計人員需遵照規范要求，結合建筑工程實際，合理選擇樁型，提出合理的試樁要求，優化樁的布置，使上部結構荷載均勻、分散、有效、直接的傳遞到土中，達到安全性與經濟性具佳的效果。

參考文獻：

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