建筑结构设计中桩基设计研究

【摘要】桩基础设计属于十分关键的设计内容，能够为安全提供相应的保障。因此，本文针对建筑结构设计中桩基设计做出了进一步探究，对建筑桩基础種类、桩基设计以及优化调整策略给出了详细的分析。

【关键词】建筑结构；设计；中桩基

建筑行业飞速发展，人们对建筑工程的安全性给予了高度的重视。站在建筑工程的角度进行分析，桩基础可以提供非常理想的稳固和支撑作用。其中，对于桩基础的相关设计，会对建筑物的整体性产生直接的影响。因为建筑工程在施工的过程中存在很强的复杂性，所以要对桩基进行科学设计，可以实现相应的工程效益。

1、建筑桩基础种类

1.1钻孔灌注桩

钻孔灌注桩的使用非常普及，具体来说便是对钻孔进行相应的处理，在孔中对钢筋笼进行放置，之后便可应用混凝土浇筑成柱的方式进行相应的基础施工。对于该项技术的应用，有着非常独特的优势，要先成孔之后慢慢成柱，之后根据具体的情况对成桩的形式进行确定。但是对于该项方式的应用，不能对成孔的垂直度给予保障。所以要应用安全可靠的钻机，使作业的位置安全牢固，不会产生任何的钻孔偏移问题[1]。此外，还可扩大钻孔的支撑面，使成孔作业更加精确。

1.2人工挖孔桩

人工挖孔桩，具体来说便是利用人工的方式实施相关的作业，所产生的效果非常理想。尽管人工挖孔桩会耗费大量的人力，但需要支出的成本并不是很多，更不会四周环境产生较大的影响。所以，该项技术的经济性非常强，并且安全[2]。对于人工作业形式的应用，可将桩基进行扩大，并根据水的流量，对是否需要开挖进行确定，可全面保障桩基的施工质量。

1.3静力压桩

静力压桩会借助自重和桩架产生的影响，对桩产生相应的反作用力，以便桩能迅速到达地下，科学对偏移的程度进行控制。

在正式施工当中，对于该项技术的应用，不会产生较大的噪声以及震动，施工工艺比较简单并且方便，也没有很高的成本，所以在结构桩基的设计中施工中，应用十分广泛。

2、桩基设计以及优化调整策略

2.1数学函数有限元法的使用

目前，针对有限元法的应用，已经成为了桩基设计当中，工作人员进行模拟测试的关键性手段。对于该项方式的应用，可离散分割集合当中的元素，之后在计算函数以及近似方程，可对多种桩基设计的需求给予满足。同时，对于桩体的几何拓扑信息的获取也更加便利，将其在桩基整体承载力求解的计算中进行应用，可发挥出巨大的价值作用[3]。

与以往应用的计算方式进行比较，有限元法能够将客观情况进行有效反应，但是对于传统计算方式的应用，会对地下桩基与土体结构之间产生的某些作用力有所忽视，这样可以尽量对参与计算的元素进行减少。

2.2桩土复合计算

在对桩基进行设计的过程中，需要对单个桩基所能承载的能力进行充分考虑，还需要对构成的整体群落是否与建筑要求相互给予分析。利用有限元法可以对单个桩基的性能进行计算和比较，之后结合建筑施工的具体结构情况，站在宏观的角度对桩基的承载能力进行研究，以便使桩基在承受建筑上方大负荷的过程中，产生的受力变形在可以控制的范围当中。因此需要利用桩基负荷计算的形式，在应用有限元计算的基础之上，利用连续的计算方式，可以使桩基复合计算工作有效完成。此外，还可以对各离散单元当中的跨度进行合理提升，将细化的程度进行减少，这样便可对群桩当中的计算量进行模拟，以便使工作的效率进行提升。

在具体进行计算的过程中，非常容易遇到的问题便是桩基产生的沉降效果与载荷实际需求不符，产生这一原因的问题的主要原因便是，在计算桩基的过程中，并没有对桩基施工与承载力之间的关系进行计算。因此，为了对沉降量的控制有所提升，可以将垂直于桩基础轴线当中的桩土当作各项同性材料，并结合桩体以及土体弹性模量与泊松比互相复合产生的各向同性材料参数，最后应用等效材料的具体参数，使群桩的载荷分析工作得以完成[4]。

2.3桩基基础结构设计

结合承载的实际情况，桩身材料以及用途等等，建筑桩体的结构可以对不同的基础类型进行应用，其中需要对上层荷载与桩基产生的承受力进行充分的考虑，挑选出桩体的基础结构设计方案，并对其进行说明，其中需要对高、低桩承台基础等基础结构进行阐述。其一，依照不同的施工要求，桩承台当中的基础设计在建筑高度不高，上部荷载没有超过乙丙桩基设计，建筑高度未达到一百米，那么对于桩体承载力的设计以及沉降的设计，需要非常高的标准要求，所以需要使用桩筏基础结构。如果该桩的持力层非常深，并且有着很长的桩长长度，在将桩基承载力进行计算之后，如果承载力非常大，那么在墙柱下实施布桩的过程中，需要对布桩桩筏基础进行优先使用。

桩筏基础的相关设计，对自身的荷载结构、筏板厚度等进行了充分的考虑和分析。为了将承载能力进行有效发挥，一般会应用弹性地基梁作为计算以及分析的前提，这样可以将建筑上层的压力进行整体分散，并且能够对地基结构当中，梁的变形以及承载能力进行减少。在对其进行计算的过程中，会受到各种影响因素的影响。其一，建筑上层结构压力带来的影响。其二，桩体自身的竖向刚度带来的影响。其中可以将上层结构当中的压力进行合理的叠加，在实施桩筏基础的计算以及设计时，便可将基础平面当中的高度进行提高，使建筑上层的布局不均匀现象进行消除，预留出一定的刚度，可对变形现象进行避免和减少。同时，还要将桩基内部的配件进行合理处理，将工程的成本资金投入价值进行最大程度的发挥。

结语：

总之，在对建筑结构进行设计的过程中，桩基础的相关设计属于非常系统的一项工作内容，并有着非常强的复杂性。相关的施工效果会对工程建筑的质量产生直接的影响。所以，设计人员需要对桩基设计给予高度的重视，利用合理以及科学的方式，将桩基基础设计的效果以及质量进行提升，发挥出更大的价值作用。

参考文献：

[1]靳逸凡.建筑结构设计中桩基设计微探[J].山西建筑，2019，45（05）：66-67.

[2]华宇夫.建筑结构设计中桩基设计分析[J/OL].河南建材，2018（06）：25-26[2019-03-13].

[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.

[4]吕双最.谈结构设计中“桩基先行”的利弊与可行性[J].山西建筑，2013，39（27）：39-41.

作者简介：

梅江红（1977-03），女，湖南石门人，本科，工程师，主要从事结构设计工作。