基于高層建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)關(guān)鍵分析

江海燕

摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平得到了巨大的提高，人們的住宅購買能力也在不斷提高，這就在一定程度上使住房需求量日益增加。在現(xiàn)階段的房屋建設(shè)中，大多數(shù)都是以高層建筑為主，且高層建筑已經(jīng)成為建筑建設(shè)的主流。

關(guān)鍵詞 高層建筑;樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì);住房需求量

引言

高層建筑的主要特點(diǎn)就是層數(shù)很多，在高度上也是十分的長，體積大。因?yàn)榻ㄖ锓浅８叽螅谪Q向的荷載力又大又集中，并且荷載力和地震的荷載成倍的增長的，所以，要求施工人員在地基上要進(jìn)行更高的承載力，同時在控制范圍內(nèi)的傾斜度和沉降上，保證建筑物的穩(wěn)定性。這對與基礎(chǔ)建筑設(shè)計(jì)與施工上有了更高的要求。

1建筑施工中樁基礎(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)

①安全性高。樁基礎(chǔ)在高層建筑的應(yīng)用中，能夠有效克服地質(zhì)問題，減少地基軟弱土層對工程造成的影響，以此來實(shí)現(xiàn)對地基安全性的提升。并且在進(jìn)行灌注混凝土的時候，地基與樁基礎(chǔ)相互的滲透作用，也使得地基的質(zhì)量得到大大的增強(qiáng)。②地基穩(wěn)定性強(qiáng)。樁基礎(chǔ)的作用通常表現(xiàn)在對土層的滲透、壓實(shí)和劈裂等3個方面，并且這三個方面之間存在一定的聯(lián)系，在施工環(huán)境不同的情況下，這三個作用方面也會有著不同的關(guān)聯(lián)性，但相同的是，都會令地基的穩(wěn)固性得到提升。③降低工程施工成本。在建筑行業(yè)中，樁基礎(chǔ)有著較為廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的打樁非常容易被工程現(xiàn)場的地質(zhì)所影響，使得工程造價(jià)增加，而現(xiàn)在的樁基礎(chǔ)技術(shù)相較于傳統(tǒng)的打樁技術(shù)，最明顯的優(yōu)勢是有效規(guī)避了地質(zhì)環(huán)境對工程的影響，同時簡化了施工的操作步驟，施工人員可以根據(jù)實(shí)際工程的具體要求靈活的變化操作方法，進(jìn)而有效減少了施工時間和工程造價(jià)[1]。

2高層建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)關(guān)鍵分析

2.1 振動沉樁法

振動沉樁是通過電動機(jī)產(chǎn)生的較大的垂直力來作用于地基，利用其相互之間的作用，令地基有著更好的密實(shí)度。振動沉樁最終達(dá)到的效果和振動時間之間聯(lián)系緊密，時間最長，達(dá)到的密實(shí)效果也就越好。通常情況下，在實(shí)際的建筑施工中采用振動沉樁法的時候，第一點(diǎn)要確保振動機(jī)位始終穩(wěn)固，不會發(fā)生偏移，同時在振動產(chǎn)生的垂直力作用下將樁壓入土層里，在實(shí)際工程的施工中，首先要對樁進(jìn)行輕度的錘擊，時刻觀察沉樁的振動頻率，打樁開始之初，利用小距離輕錘的辦法進(jìn)行沉樁，如此操作一段時間確保樁位置牢固，不會再出現(xiàn)傾斜情況之后，再開始連續(xù)的錘擊，當(dāng)沉樁到了土層一定深度之后停止打樁。從振動沉樁法的應(yīng)用效果上分析，其在黏土和松散的沙土中有著最好的沉樁效果。

2.2 對高層建筑結(jié)構(gòu)的軸向形變，不容忽視

通常情況下，對低層建筑結(jié)構(gòu)的分析，只是考慮彎矩項(xiàng)，其原因是軸力項(xiàng)影響太小。對于剪切項(xiàng)來說，一般情況下都是不考慮的。而對于高層建筑結(jié)構(gòu)的情況就不同了。它的層數(shù)多以及高度大，導(dǎo)致軸力值變得很大。另外，它沿高度積累的軸向變形非常明顯;這樣地軸向變形將給高層建筑結(jié)構(gòu)分布與內(nèi)力數(shù)值造成很大的變化。在高層建筑結(jié)構(gòu)分析中，要對軸向變形的影響應(yīng)當(dāng)進(jìn)行考慮。但是，在結(jié)構(gòu)完成之后，結(jié)構(gòu)所受的豎向荷載并不是一次施加的。在施工過程中，絕大部分的結(jié)構(gòu)自重都是由占豎向荷載逐層施加的，而軸向壓縮變形已在施工過程中分階段的完成。因此，在施工過程中，對軸向變形的分層施加豎向荷載這一因素的考慮，不能按一次簡單的加載考慮，不然就會使一些不合理的計(jì)算結(jié)果的出現(xiàn)[2]。

2.3 沉降縫的設(shè)置

沉降縫在建筑工程建設(shè)過程中的應(yīng)用是非常廣泛的，其主要是為了避免在建筑施工地區(qū)的地基沉降不均勻而對建筑物造成破壞設(shè)置的。對于建筑物，尤其是高層建筑物的建設(shè)來說，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中，由于建筑物高度、結(jié)構(gòu)形式的不同，以及建筑地基之間的差別，會造成建筑物不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物中的不穩(wěn)定的部位出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重時還會裂開，對用戶的使用安全造成了影響。另外，由于高層建筑對地基基礎(chǔ)和地下室的壓力，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中更加復(fù)雜，再設(shè)置沉降縫會使高層建筑的穩(wěn)定性受到威脅。在高層建筑中設(shè)置沉降縫還會影響地下室在土層中的嵌固。所以高層建筑中不要設(shè)置沉降縫。

2.4 樁筏基礎(chǔ)

基巖層所處地層相對較深是國內(nèi)沿海城市的巖土地層結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)，因?yàn)榍稁r樁基礎(chǔ)基本上不能實(shí)現(xiàn)，故而只能選用樁基礎(chǔ)，但由于摩擦樁的承載能力偏低，部分情況下難以迎合高層建筑上部結(jié)構(gòu)荷載對基礎(chǔ)承載能力提出的要求，因此該區(qū)段高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可選擇樁筏基礎(chǔ)形式。樁筏基礎(chǔ)為樁基與筏板基礎(chǔ)的總稱，樁基絕非是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其屬于人工地基，筏板為組成基礎(chǔ)的重要結(jié)構(gòu)之一，部分有地下室的建筑經(jīng)常使用筏板基礎(chǔ)，在荷載相對較大、地基土承載能力無法符合上部結(jié)構(gòu)荷載或沉降要求時，建議選用樁筏基礎(chǔ)，樁土的協(xié)同合作是該種基礎(chǔ)形式的運(yùn)行機(jī)制。在地基土沉降、收縮、固結(jié)等物化過程中和樁體形成良好的協(xié)調(diào)關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)件穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，此時筏板底土層和摩擦樁同時承擔(dān)了上部結(jié)構(gòu)傳遞荷載。對筏板基礎(chǔ)進(jìn)行整體分析，發(fā)現(xiàn)其四周應(yīng)力水平處于最大層面上，所以在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時應(yīng)確保筏板四周樁均勻布置，加密樁體的間距，筏板內(nèi)部最好使用梅花形布置。分析到摩擦樁的特點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)樁身內(nèi)徑的適宜性，結(jié)合沖切、抗彎、抗剪要求等規(guī)劃筏板厚度。

2.5 提高材料利用率

在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略中，提高建筑材料的利用率是一種有效的優(yōu)化策略，材料利用率的提高要在保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量和不違反法律要求的前提下開展。例如說，鋼筋混凝土作為建筑體的主要結(jié)構(gòu)，其中的柱主要以受壓力為主，那么在材料選擇時就要更加偏向于對材料受壓能力的選擇，在保證質(zhì)量的前提下，通過提高材料的性能來減少材料的使用量。總而言之，在材料的選擇過程中要有針對性，要注重材料的性能，使材料的利用率最大化，從而達(dá)到降低正常成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的[3]。

3結(jié)束語

高層建筑基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)過程中，在選型階段需要考慮地基持力層情況、上部結(jié)構(gòu)情況、穿越土層情況等，在選擇樁基作為高層建筑基礎(chǔ)時需要對影響樁尺寸的因素進(jìn)行考慮，從而最終設(shè)計(jì)形成安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的高層建筑基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 程文剛.高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的優(yōu)化探討[J].現(xiàn)代物業(yè)旬刊，2015，（6）：

28～29.

[2] 張二龍.某高層建筑基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)及造價(jià)分析[J].低溫建筑技術(shù)，

2014，36（2）：136-137.

[3] 梁敏.高層建筑地基基礎(chǔ)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)分析[J].科技展望，2015，

（1）：11.