建筑结构中桩基础设计分析

郗 雯

（国策众合（北京） 建筑工程设计有限公司，山西 太原 030000）

建筑结构中桩基础设计将影响整个建筑施工质量。因而，为保证建筑安全性及稳定性，设计人员需加强桩基础设计。从桩基础的特点作为切入点，分析桩基础的设计要点。

1 桩基础的特点

在建筑结构中，桩基础包括承台和桩基两个部分。根据桩顶端承台的位置不同，可将桩基础分为高承台桩基础和低承台桩基础。其中，高承台桩基础的承台底部位于地上，部分桩身裸露在地面；低承台桩基础的承台与地面相接，桩身埋于土中。在大部分建筑工程中，普遍采用低承台的桩基础，桩基础的特点如下。

1） 承载力强，在建筑结构中，桩可深入到岩石层、基岩等土质坚硬的持力层，能够保证单桩或群桩具备较强的承载力，可承载起建筑主体全部的竖向载荷和偏心荷载，避免建筑结构出现不均匀沉降。

2） 竖向刚度大桩基础本身的竖向刚度较大，不会受自身重量和邻近荷载的影响而产生建筑结构不均匀沉降。同时，借助桩基础较大的竖向刚度，还可将建筑物倾斜控制在设计规范允许的范围内。

3） 稳定性好，桩基础具备较大的侧向刚度和较强的抗倾覆力，能够抵抗风力、地震等外力作用产生的建筑物水平荷载，保证建筑结构的稳定性，避免因建筑物受外力作用引发结构性破坏。

4） 抗压抗拔，桩基础穿过液化的土层直接深入到坚硬的持力层，使建筑结构的根部与持力层形成一体，借助持力层的稳固性，可增强建筑桩基础对外界的抗压能力和抗拔能力，避免建筑物出现倾斜、沉陷问题。

2 建筑结构中桩基础的设计要点

2.1 桩基础设计

在建筑结构中，对桩基础进行设计的过程，除了要考虑建筑所在地的地质情况之外，还应结合建筑结构及外部施工作业条件，对所有可能影响桩基础设计质量的因素进行综合分析，进而确定出最为合理的桩基和桩型。具体包括承台尺寸及埋设深度；桩基的数量、类型及平面布局；对单桩承受的荷载进行验算，看是否超过其最大承载能力。在对桩基的数量进行确定时，应以竖向荷载作为主要依据，桩间距应以桩径的3～4 倍为宜。根据现行规范标准的规定要求，在建筑桩基础设计中，应确保承台地面的所有荷载均能够通过桩基传给地基持力层，基于此，在设计时，必须考虑承台的自重。由于桩基础需要承载来自承台及上部结构的双重作用力，所以必须保证桩基础具有足够的强度，以免桩身变形。同时，在对桩基的参数进行确定时，需要考虑基础本身的沉降量，对此可以采用减沉桩设计，从而发挥出桩控制沉降的作用。部分建筑工程所在地的地基沉降较大，对此，在桩基础设计时，应当加以注意，并采取如下措施：对天然地基的承载力进行合理利用，借助单桩的承载力，使二者有机结合，共同控制地基沉降，并适当增大桩间距。在建筑桩基础设计中，常常会出现桩基承载力超过估算值的情况，这样会导致工程量增大，工程造价也会随之提高。为避免此类问题的发生，可以采取试桩的方法，获得实际承载力，作为桩基础设计的指导依据，由此能够减少桩基工程量，节约成本。

2.2 桩基础设计实例

1） 工程概况，某建筑工程为高层建筑，总建筑面积约为16.05 万m2。地下三层，基础埋深14m，采用的桩基础+筏板的结构形式。本工程施工场地的地势相对比较平坦。为确保桩基础的承载力，应当结合工程特点，对桩基础进行优化设计。

2） 桩基础的优化设计，在本工程中，对桩基础进行设计前，应当选择适宜的持力层。结合工程场地的土层分布情况，按照各个土层的承载力大小，考虑建筑结构的受力特点，对桩基持力层进行选择。依据工程勘查报告，选择埋深合理的细砂层作为持力层，由于盖层在整个土层中的起伏变化相对较小，故此，桩端进入持力层的长度应当不小于桩径的3 倍，据此可对桩长进行确定。在设计桩径时，除了应对桩长与桩径的比值予以充分考虑之外，还应综合考虑以下影响因素：单桩竖向承载力、桩身强度、每延米桩身混凝土的经济性以及试桩要求等。通过对三种不同的桩径（850mm、900mm 和1000mm） 进行对比后，最终决定采用900mm 作为桩基础的桩径。选择依据如下：当桩基础的桩径减小时，每延米桩身混凝土的经济效率会随之提升。桩径为850mm 时，单桩竖向承载力的设计值会受到桩身强度的限制，并且每延米桩身混凝土的经济效益要低于900mm 的桩径。桩径为850mm 时，桩的长径比较大，由此容易导致施工中出现断桩等情况，会影响桩基础的整体质量。桩径为1000mm 时，试桩的极限值过高，由此会增大后续的施工难度。由此，最终选定900mm 作为桩径。

3 结语

对于建筑结构而言，桩基础尤为重要，若是桩基础的承载力不足，则会使上部结构受到影响。为此，当建筑结构选择桩基础时，必须采取合理可行的方法和措施，确保设计质量，从而使桩基础的作用得以最大限度地发挥，提高建筑结构的整体稳定性。