范靈峰

摘 要：本文簡述了建筑樁基礎(chǔ)的作用和分類，并結(jié)合實(shí)際工程案例對建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用進(jìn)行了深入分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；分析

1 前言

隨著城市建設(shè)的不斷加快，高層建筑越來越多，成為城市的典型標(biāo)志。而樁基礎(chǔ)在高層建筑是最為常用的，但是作為一項(xiàng)比較的繁瑣的工程的，設(shè)計(jì)和施工者要統(tǒng)籌各個環(huán)節(jié)，將其合理的、科學(xué)的應(yīng)用其中，保證建筑的質(zhì)量高、造價(jià)低。

2 建筑樁基礎(chǔ)的作用

在整棟建筑中，建筑物基礎(chǔ)可謂其核心，樁基礎(chǔ)憑借其所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)建筑行業(yè)得到很好應(yīng)用。樁被設(shè)置在堅(jiān)硬的持力層上，裙樁承載力或單樁承載力較高，因而能夠較好的承擔(dān)建筑所有的豎向荷載，其中也包括偏心載荷。樁基礎(chǔ)除了具有較大的群剛度之外，還具有很強(qiáng)的豎向單樁剛度，在相鄰載荷的影響下，或在自身重量的影響下，不會形成過大的不均勻沉降，因而能夠保障建筑物不均勻沉降值處于規(guī)范允許范圍內(nèi)。另外，樁基礎(chǔ)憑借巨大的整體抗傾覆能力、群樁基礎(chǔ)的側(cè)向剛度以及單樁側(cè)向剛度，能夠較好的抵御或削弱由地震、風(fēng)等外力因素所造成的力矩載荷與水平載荷，從而為建筑抗傾覆穩(wěn)定性提供切實(shí)保障。樁基直穿可液化土層，以穩(wěn)定、堅(jiān)實(shí)的土層為支承，或者是直接嵌固在基巖上，當(dāng)出現(xiàn)地震所致震陷或淺部土層液化時，樁基礎(chǔ)憑借深部、穩(wěn)固的土層，仍然具有較好的抗壓承載力與抗拔承載力，以此為建筑的穩(wěn)定提供切實(shí)保障。

3 建筑樁基礎(chǔ)的分類

根據(jù)樁基礎(chǔ)的受力原理，可以將樁基礎(chǔ)分成兩個類別，端承樁和摩擦樁。摩擦樁借助基樁和周邊土之間的產(chǎn)生的摩擦力，承載起建筑物，又可以分成抗壓樁和抗拔樁，常被應(yīng)用于較深的持力層，也用于地基土的缺乏堅(jiān)硬的持力層中。而端承樁是靠樁基支撐在持力層上面，對上面的建筑物起到承載的作用。根據(jù)它的施工方式，可以將它分成灌注樁和預(yù)制樁。其中，預(yù)制樁是用打樁機(jī)將預(yù)先制定好的鋼混樁打進(jìn)地下，這種預(yù)制樁具有造價(jià)低、施工快、節(jié)約性等優(yōu)點(diǎn)，但是這種樁型對土質(zhì)的要求較高，會產(chǎn)生的擠土這種不足。而灌注樁是在施工時進(jìn)行現(xiàn)場鉆孔，或者采取人工挖孔的方式，先制出孔，之后再把鋼筋籠放進(jìn)去，用混凝土進(jìn)行灌注，能夠穿越各種堅(jiān)硬的夾層和持力層等，同時，這種樁的樁徑和單樁承載力有較大的調(diào)整空間，因此，成樁的質(zhì)量比較可靠，對高層建筑尤其適用。

4 建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

4.1 案例分析

設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)者根據(jù)承載力和地基土指標(biāo)間的關(guān)系，來估算單樁豎向的抗壓承載力，但是估算值通常會和實(shí)際的承載值存在著差距，因此，要將估算值，通過試樁以及試打樁來進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)驗(yàn)證接過來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。同時，設(shè)計(jì)施工圖紙時，還會通過靜載荷試驗(yàn)來獲取較為準(zhǔn)確的樁承載力和其他相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)，這種方式對于地理環(huán)境較為復(fù)雜的樁基礎(chǔ)建設(shè)有很大的幫助。在實(shí)際施工中，由于時間的限制，工作人員會根據(jù)勘察報(bào)告上的數(shù)據(jù)，來進(jìn)行樁基礎(chǔ)的測試，并根據(jù)估算的承載力值，來進(jìn)行樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工，要盡可能地將誤差控制在最低范圍內(nèi)，否則，誤差過大，就會對建筑造成不良的影響。

某建筑工程項(xiàng)目中，需要建筑起一棟商業(yè)住宅區(qū)，設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，將建筑確定為20 層，其中地上19 層，地面下負(fù)一層，工作人員在設(shè)計(jì)時，結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告上的數(shù)據(jù)，選用的D400 型號的預(yù)應(yīng)力管樁，管樁的長度的約為20m，并對單樁承載力進(jìn)行估算。實(shí)際工程建筑的中，通過試樁得到的實(shí)際承載力比估算值提高了近33%。采用的是試驗(yàn)值，使得工程的投資成本大大降低，提升了工程建筑的效益。從中可以看出，通過試樁可以降低樁基礎(chǔ)施工的難度，同時避免材料的浪費(fèi)。

4.2 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)誤區(qū)

現(xiàn)代社會，高層建筑是較為普遍的，各種居民樓、寫字樓、酒店等高聳林立，很多住宅樓都是采用的剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的整體剛度較大，并且剛度和荷載均勻地分布，建筑結(jié)構(gòu)的上部剛度，對于基礎(chǔ)的沉降起到的的作用較大，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面更為便利。但是，辦公樓以及酒店等高層建筑，用的是框架核心筒和框架剪力墻結(jié)構(gòu)，也有的采用的是框支剪力墻或者筒中筒結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)的整體剛度要次一些。剛度和荷載不均勻的分布，上部結(jié)構(gòu)和地基樁基之間的有著更為復(fù)雜的作用，樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)難度提升。這種結(jié)構(gòu)如果在工程建設(shè)中沒有恰當(dāng)?shù)奶幚?，就會引發(fā)多種問題。

4.3 變動剛度的設(shè)計(jì)細(xì)則

（1） 調(diào)整樁土支撐剛度。將調(diào)整的樁土的支撐剛度作為設(shè)計(jì)原則，由地質(zhì)條件、荷載以及上部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布局，并要充分考慮到它們之間的聯(lián)系和相互作用，采取強(qiáng)弱結(jié)合的方式，將增沉和減沉相結(jié)合，通過這種剛?cè)岵⒅?，整體協(xié)調(diào)的方式，針對具體的情況，采取差異沉降，將承臺的內(nèi)力盡量減小。對樁土支撐的剛度，實(shí)際的操作中要進(jìn)行充分嚴(yán)密的度量。對于單樁，樁的承載力與其支撐的剛度呈現(xiàn)正相關(guān)性，而群樁，由于支撐的剛度，隨著樁數(shù)量的增加以及樁距的減小而不斷降低，會產(chǎn)生群樁效應(yīng)。

（2） 剪力墻結(jié)構(gòu)的變剛度設(shè)計(jì)。對于剪力墻結(jié)構(gòu)而言，它的整體剛度較好，并且荷載會通過墻體傳輸給基礎(chǔ)，呈現(xiàn)均勻地分布。而對于荷載較大的樓梯間和電梯井，應(yīng)該對布樁加以強(qiáng)化。在布樁時候，要將基樁布置在墻下，而墻體的交叉處和墻體的拐角處，更易于布樁，如果承臺和基土之間沒有脫空，也可以采用復(fù)合型樁基。

（3） 樁基施工壓樁力低于設(shè)計(jì)的承載力。某高層建筑，采用D400 型號的預(yù)應(yīng)力管樁，要通過地質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)地勘察，根據(jù)報(bào)告顯示的單樁承載力是660KN，在進(jìn)行試打樁試驗(yàn)時，四根樁連接起來最大壓樁力是300KN，相比于承載力，要小很多。經(jīng)過設(shè)計(jì)者的研究分析，各土層的設(shè)計(jì)也都與建筑要求相符合，并且周邊工程的地質(zhì)勘察結(jié)果也都顯示出準(zhǔn)確的結(jié)果。經(jīng)過一段時間后，再次試樁表明，試驗(yàn)的承載力與之前的結(jié)果相一致，能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。

5 結(jié)束語

綜上所述，在城市建設(shè)蓬勃發(fā)展的推動下，城市內(nèi)的高層建筑層出不窮，同時高層建筑樁基選型設(shè)計(jì)工作面臨著新的挑戰(zhàn)，樁基選型設(shè)計(jì)面臨的難度更高。樁基工程實(shí)為一項(xiàng)復(fù)雜而又繁重的系統(tǒng)工程，在設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員需遵照規(guī)范要求，結(jié)合建筑工程實(shí)際，合理選擇樁型，提出合理的試樁要求，優(yōu)化樁的布置，使上部結(jié)構(gòu)荷載均勻、分散、有效、直接的傳遞到土中，達(dá)到安全性與經(jīng)濟(jì)性具佳的效果。

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