高层建筑混凝土结构中的桩基础设计探讨

乜永明

【摘要】近些年来，随着我国高层建筑的不断发展，对桩基础也提出了较高的要求，在混凝土结构中，做好桩基础设计工作具有重要的意义。设计人员需要充分认识桩基础的重要性，在具体设计中根据实际情况选择适合的桩基础类型，掌握相应的设计注意事项，从而保证桩基础能够发挥应有的作用。本文主要针对高层建筑阐述了桩基础的特点以及常见的桩基础类型，提出了桩基础设计的策略。

【关键词】高层建筑;混凝土结构;桩基础设计

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.032

对于高层建筑物来说，桩基础占据着核心地位，桩基础具有较多的优势。通过将其应用于高层建筑中能够在整体上保证混凝土结构的稳定性，推进了建筑行业的发展。对于桩基础进行设计时，需要对桩基竖向安装高度以及群桩刚度进行控制，避免受到自身重量的影响，尽量减少不均匀沉降现象，使得建筑物的不均匀沉降值能够控制在正常范围之内。除此之外，桩基础具有较强的抗倾覆能力，在具体设计时需要充分发挥桩基础的作用，能够对风力以及地震等影响因素带来的不良影响进行有效抵御，将桩基直穿可液化土层，使其发挥较好的抗压承载力以及抗拔承载力，为高层建筑稳定性提供安全保障。

1、高层建筑桩基础的特征

在高层建筑中，随着建筑高度的增加，建筑物自身的重量也随之增加，重心也会逐渐上移，在水平力的影响下很容易对建筑物的安全造成威胁，不管是受到了地震因素的影响，或是受到了风荷载的影响很容易出现建筑物位移、倾斜等现象，一旦发生建筑物倒塌将会造成很大的经济损失，所以，在高层建筑物中需要对混凝土桩基础的形式进行重点研究。根据大量實践经验可知，桩基础的特征主要表现在以下几方面：第一，对高层建筑物的桩基础进行设计的过程中需要将桩基础延伸至地下深处，全面了解地质的特点，保证桩基础具有较好的承载力，保证桩基础的稳定性，这样才能够承载来自建筑物上部的荷载。第二，桩基础的竖向刚度相对较大，不管是单桩，又或者是群桩，对其进行具体设计时都需要考虑到高层建筑物的总荷载，尤其要对不均匀沉降问题给予高度重视，这对保证建筑物的稳定性具有很大的影响。第三，不管是单桩基础，又或者是群桩基础都需要具有较好的抵抗来自水平方向的承载力，避免发生倾斜。第四，在具体设计时，也需要对地基中的沙土以及本土进行充分分析，使得桩身能够穿过液化土层，穿过坚硬的土层，顺利到达坚硬的岩石上，这样才能够保证桩基础的支撑点，从而有效抵抗地震的影响。

2、桩基础的类型

对高层建筑进行设计时，需要对桩基础的类型进行合理分析，根据不同的荷载分布情况以及地质情况保证地基安全性。一般来说，比较常见的桩基础包括两种，一是预制桩，二是灌注桩。对于预制桩来说，主要是在工厂中进行提前制作，然后，将其运输到施工现场中，使用相应的机械设备将其打入土层中，根据材料的不同，又可以将预制桩分为钢筋混凝土预制桩、木桩以及组合装等等，不同的预装有着各自的特征，设计师需要根据施工现场的具体情况选取。对于混凝土预制桩来说，对其进行制作时需要选择适合的工艺和技术，保证桩构件的质量能够符合相应的标准。如果遇到了地质条件比较复杂的情况需要合理装配，保证设计方案能够取得满意的效果。对于灌注桩来说，在高层建筑中得到了广泛应用，主要是利用机械钻孔方式又或者是人工挖掘方式，在地基上形成相应的钻孔将钢筋笼设置在钻孔中，在此基础上进行混凝土浇筑，常见的灌注桩包括：干作业成孔灌注桩、成管灌注桩、泥笼护壁成孔灌注桩等等，不同的灌注桩应该使用不同的技术规范，在具体设计时需要结合施工现场实际情况进行设计，保证灌注桩的承载力。

3、桩基设计分析

3.1刚性桩基础设计

对刚性桩基础进行具体设计之前，需要对施工现场条件以及地质情况进行深入考察，全面了解施工现场的实际情况，以此来选择桩基础的类型，确定相应的参数。一般来说，需要对桩基础平台的尺寸进行确定，明确桩基埋入土层的深度，分析荷载以及相关因素的影响，对单桩承载力进行实际计算，对地基下的群装进行计算。除此之外，还需要针对刚性桩基础的桩数量进行确定，根据竖向荷载以及单桩承载力的相关特点进行分析，桩与桩之间距离应该控制在直径的3～4倍左右。

3.2减沉桩基础设计

对减沉桩基础进行设计时，需要对相关参数进行准确计算，根据桩基础的沉降量优化相关参数，使得桩基础沉降得到有效控制。这种桩基础一般常应用于软土地基中，对沉降要求相对较高，在具体设计减沉桩基础时，需要对天然地基的承载力进行合理应用，充分发挥减沉桩基础的沉降作用，提升单桩的承载力，与天然地基基础相互作用，以此来高层建筑物的稳定性。

3.3试桩

对桩基础进行设计之前，需要对整个桩基础进行试桩设计，这样能够在整体上把握地质情况，了解施工过程可能出现的问题。如果计算值与实际值存在很大差距，需要对桩基础的承载力进行合理设计，适当增加桩的数量。根据具体测试数值进行试桩，这样也能够减少不必要的资金投入，结合现场实际数据，保证桩基础的准确性。除此之外，还应该根据桩基础的规则以及形式等优化设计参数。

结语：

综上所述，对高层建筑混凝土结构进行设计时，需要对桩基础进行重点设计，这项工作直接关系着建筑物整体的稳定性以及安全性。对桩基础进行设计时，需要与地质情况进行密切结合，设计人员需要掌握现场实际情况，了解地质条件等等，根据具体的情况进行桩基础设计，选择适合的桩基础类型，并且，还需要做好刚性桩设计工作以及减沉桩基础设计，将试桩工作落到实处，这样才能够在根本上保证高层建筑物桩基础的可靠性。

参考文献：

[1]钟桂松.论高层建筑混凝土结构中的桩基础设计[J].建材与装饰，2019，No.576（15）：143-144.

[2]董涛.高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计[J].百科论坛电子杂志，2019，000（004）：56-57.

[3]李亚州.建筑结构中的桩基础设计浅谈[J].建筑工程技术与设计，2018，000（011）：3468.