建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中樁基設(shè)計(jì)研究

【摘要】樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)屬于十分關(guān)鍵的設(shè)計(jì)內(nèi)容，能夠?yàn)榘踩峁┫鄳?yīng)的保障。因此，本文針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中樁基設(shè)計(jì)做出了進(jìn)一步探究，對(duì)建筑樁基礎(chǔ)種類、樁基設(shè)計(jì)以及優(yōu)化調(diào)整策略給出了詳細(xì)的分析。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；中樁基

建筑行業(yè)飛速發(fā)展，人們對(duì)建筑工程的安全性給予了高度的重視。站在建筑工程的角度進(jìn)行分析，樁基礎(chǔ)可以提供非常理想的穩(wěn)固和支撐作用。其中，對(duì)于樁基礎(chǔ)的相關(guān)設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)建筑物的整體性產(chǎn)生直接的影響。因?yàn)榻ㄖこ淘谑┕さ倪^(guò)程中存在很強(qiáng)的復(fù)雜性，所以要對(duì)樁基進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的工程效益。

1、建筑樁基礎(chǔ)種類

1.1鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁的使用非常普及，具體來(lái)說(shuō)便是對(duì)鉆孔進(jìn)行相應(yīng)的處理，在孔中對(duì)鋼筋籠進(jìn)行放置，之后便可應(yīng)用混凝土澆筑成柱的方式進(jìn)行相應(yīng)的基礎(chǔ)施工。對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，有著非常獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，要先成孔之后慢慢成柱，之后根據(jù)具體的情況對(duì)成樁的形式進(jìn)行確定。但是對(duì)于該項(xiàng)方式的應(yīng)用，不能對(duì)成孔的垂直度給予保障。所以要應(yīng)用安全可靠的鉆機(jī)，使作業(yè)的位置安全牢固，不會(huì)產(chǎn)生任何的鉆孔偏移問(wèn)題[1]。此外，還可擴(kuò)大鉆孔的支撐面，使成孔作業(yè)更加精確。

1.2人工挖孔樁

人工挖孔樁，具體來(lái)說(shuō)便是利用人工的方式實(shí)施相關(guān)的作業(yè)，所產(chǎn)生的效果非常理想。盡管人工挖孔樁會(huì)耗費(fèi)大量的人力，但需要支出的成本并不是很多，更不會(huì)四周環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。所以，該項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性非常強(qiáng)，并且安全[2]。對(duì)于人工作業(yè)形式的應(yīng)用，可將樁基進(jìn)行擴(kuò)大，并根據(jù)水的流量，對(duì)是否需要開(kāi)挖進(jìn)行確定，可全面保障樁基的施工質(zhì)量。

1.3靜力壓樁

靜力壓樁會(huì)借助自重和樁架產(chǎn)生的影響，對(duì)樁產(chǎn)生相應(yīng)的反作用力，以便樁能迅速到達(dá)地下，科學(xué)對(duì)偏移的程度進(jìn)行控制。

在正式施工當(dāng)中，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，不會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲以及震動(dòng)，施工工藝比較簡(jiǎn)單并且方便，也沒(méi)有很高的成本，所以在結(jié)構(gòu)樁基的設(shè)計(jì)中施工中，應(yīng)用十分廣泛。

2、樁基設(shè)計(jì)以及優(yōu)化調(diào)整策略

2.1數(shù)學(xué)函數(shù)有限元法的使用

目前，針對(duì)有限元法的應(yīng)用，已經(jīng)成為了樁基設(shè)計(jì)當(dāng)中，工作人員進(jìn)行模擬測(cè)試的關(guān)鍵性手段。對(duì)于該項(xiàng)方式的應(yīng)用，可離散分割集合當(dāng)中的元素，之后在計(jì)算函數(shù)以及近似方程，可對(duì)多種樁基設(shè)計(jì)的需求給予滿足。同時(shí)，對(duì)于樁體的幾何拓?fù)湫畔⒌墨@取也更加便利，將其在樁基整體承載力求解的計(jì)算中進(jìn)行應(yīng)用，可發(fā)揮出巨大的價(jià)值作用[3]。

與以往應(yīng)用的計(jì)算方式進(jìn)行比較，有限元法能夠?qū)⒖陀^情況進(jìn)行有效反應(yīng)，但是對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算方式的應(yīng)用，會(huì)對(duì)地下樁基與土體結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的某些作用力有所忽視，這樣可以盡量對(duì)參與計(jì)算的元素進(jìn)行減少。

2.2樁土復(fù)合計(jì)算

在對(duì)樁基進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)單個(gè)樁基所能承載的能力進(jìn)行充分考慮，還需要對(duì)構(gòu)成的整體群落是否與建筑要求相互給予分析。利用有限元法可以對(duì)單個(gè)樁基的性能進(jìn)行計(jì)算和比較，之后結(jié)合建筑施工的具體結(jié)構(gòu)情況，站在宏觀的角度對(duì)樁基的承載能力進(jìn)行研究，以便使樁基在承受建筑上方大負(fù)荷的過(guò)程中，產(chǎn)生的受力變形在可以控制的范圍當(dāng)中。因此需要利用樁基負(fù)荷計(jì)算的形式，在應(yīng)用有限元計(jì)算的基礎(chǔ)之上，利用連續(xù)的計(jì)算方式，可以使樁基復(fù)合計(jì)算工作有效完成。此外，還可以對(duì)各離散單元當(dāng)中的跨度進(jìn)行合理提升，將細(xì)化的程度進(jìn)行減少，這樣便可對(duì)群樁當(dāng)中的計(jì)算量進(jìn)行模擬，以便使工作的效率進(jìn)行提升。

在具體進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，非常容易遇到的問(wèn)題便是樁基產(chǎn)生的沉降效果與載荷實(shí)際需求不符，產(chǎn)生這一原因的問(wèn)題的主要原因便是，在計(jì)算樁基的過(guò)程中，并沒(méi)有對(duì)樁基施工與承載力之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。因此，為了對(duì)沉降量的控制有所提升，可以將垂直于樁基礎(chǔ)軸線當(dāng)中的樁土當(dāng)作各項(xiàng)同性材料，并結(jié)合樁體以及土體彈性模量與泊松比互相復(fù)合產(chǎn)生的各向同性材料參數(shù)，最后應(yīng)用等效材料的具體參數(shù)，使群樁的載荷分析工作得以完成[4]。

2.3樁基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合承載的實(shí)際情況，樁身材料以及用途等等，建筑樁體的結(jié)構(gòu)可以對(duì)不同的基礎(chǔ)類型進(jìn)行應(yīng)用，其中需要對(duì)上層荷載與樁基產(chǎn)生的承受力進(jìn)行充分的考慮，挑選出樁體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明，其中需要對(duì)高、低樁承臺(tái)基礎(chǔ)等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述。其一，依照不同的施工要求，樁承臺(tái)當(dāng)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在建筑高度不高，上部荷載沒(méi)有超過(guò)乙丙樁基設(shè)計(jì)，建筑高度未達(dá)到一百米，那么對(duì)于樁體承載力的設(shè)計(jì)以及沉降的設(shè)計(jì)，需要非常高的標(biāo)準(zhǔn)要求，所以需要使用樁筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。如果該樁的持力層非常深，并且有著很長(zhǎng)的樁長(zhǎng)長(zhǎng)度，在將樁基承載力進(jìn)行計(jì)算之后，如果承載力非常大，那么在墻柱下實(shí)施布樁的過(guò)程中，需要對(duì)布樁樁筏基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)先使用。

樁筏基礎(chǔ)的相關(guān)設(shè)計(jì)，對(duì)自身的荷載結(jié)構(gòu)、筏板厚度等進(jìn)行了充分的考慮和分析。為了將承載能力進(jìn)行有效發(fā)揮，一般會(huì)應(yīng)用彈性地基梁作為計(jì)算以及分析的前提，這樣可以將建筑上層的壓力進(jìn)行整體分散，并且能夠?qū)Φ鼗Y(jié)構(gòu)當(dāng)中，梁的變形以及承載能力進(jìn)行減少。在對(duì)其進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，會(huì)受到各種影響因素的影響。其一，建筑上層結(jié)構(gòu)壓力帶來(lái)的影響。其二，樁體自身的豎向剛度帶來(lái)的影響。其中可以將上層結(jié)構(gòu)當(dāng)中的壓力進(jìn)行合理的疊加，在實(shí)施樁筏基礎(chǔ)的計(jì)算以及設(shè)計(jì)時(shí)，便可將基礎(chǔ)平面當(dāng)中的高度進(jìn)行提高，使建筑上層的布局不均勻現(xiàn)象進(jìn)行消除，預(yù)留出一定的剛度，可對(duì)變形現(xiàn)象進(jìn)行避免和減少。同時(shí)，還要將樁基內(nèi)部的配件進(jìn)行合理處理，將工程的成本資金投入價(jià)值進(jìn)行最大程度的發(fā)揮。

結(jié)語(yǔ)：

總之，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，樁基礎(chǔ)的相關(guān)設(shè)計(jì)屬于非常系統(tǒng)的一項(xiàng)工作內(nèi)容，并有著非常強(qiáng)的復(fù)雜性。相關(guān)的施工效果會(huì)對(duì)工程建筑的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。所以，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)樁基設(shè)計(jì)給予高度的重視，利用合理以及科學(xué)的方式，將樁基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的效果以及質(zhì)量進(jìn)行提升，發(fā)揮出更大的價(jià)值作用。

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作者簡(jiǎn)介：

梅江紅（1977-03），女，湖南石門人，本科，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。