建筑混凝土结构中桩基础设计分析

        2020.7.2.写作不付款

    摘要：随着科学技术的不断发展，对建筑行业有了更高的追求，更加倾向于对于高层建筑的发展。主要目的在于使城市的发展可以有更快的进程，除此之外也可以在发展的基础上带动经济向前推进。对于高层建筑来说有多种技术形式，其中最为常见的是桩基础，这种基础结构的优势在于可以更好适应复杂地形，与此同时减少负荷。    
关键词：建筑混凝土；结构；桩基础
引言：在对高层建筑的基础形式进行选择时，更加倾向于桩基础，主要在于这种基础形式与其他基础形势相比有更多的优势，特别适用于一些复杂地形，除此之外对于一些软弱地基来说也尤其适用。为了使得装技术设计在应用过程中，可以更好地与高层建筑进行适应，需要不断的对其进行系统的分析，从而保证施工过程可以更好地注意到需要解决的问题。
一、高层建筑桩基础的特点
第一对于桩基础的优势来说，在对高层建筑进行施工时，可以保证将桩基础放置在地层较为深处的地方，除此之外，可以根据地质情况的实际来决定装基础的具体深度，有些桩基础甚至可以达到深度在五六十米左右，这样更加有利于保障安装时，有更加强劲的力度支撑桩子的稳定性。一般情况下，为了保证具有较强的承载力和稳定性，需要使桩基础达到土层或岩石层，利于在应用过程中使建筑可以有较强的承载负荷能力。
第二是对于桩基的摆放位置，一般情况下会将桩基竖向放置，这样主要是为了保证可以有较大的刚度。在对桩基进行设计时，需要保证可以有足够的承受能力，来确保高层建筑物的荷载在规定范围内。除此之外，对于不均匀沉降问题来说，也是需要解决的主要问题之一，利用这种方向的桩基安装，可以有效地减少不均匀沉降带来的严重后果，这种方式对于高层建筑的稳定性来说具有更加深远的影响意义。
第三是在对建筑进行设计时，需要保证可以有较强的抵抗建筑侧向水平负荷的能力。这种情况无论是在单桩基础还是群桩基础上，都应得到保证。使其有更强大的能力来抵抗来自于侧向的倾覆力，对于建筑来说，保证不会因为较强的水平荷载而导致坍塌十分重要，在对桩型进行选择时，也要根据承载力的方向以及大小来决定。桩型之间的差异会导致承载力效果差别很大。
第四是在实际的使用过程中，不同的地基可能在下层还有不同的成分。例如有一些地基下不可能还有沙土或粉土等，这种情况下利用桩基础进行施工，可以很好地保证在施工过程中桩基础能够达到液化土层。除此之外，再往下可以达到桩基础的支撑点，这种情况下需要越过土层，直接达到坚硬的岩石层。这种施工技术可以有效地减少在地震过程中引发的液化问题，更好的保证建筑的安全性。
二、建筑工程常用桩基础类型
1.预制桩
对于预制桩来说，它有以下几个特点，首先作为一种较为常用的机械设备，对这类设备的制作一般需在工厂提前完成。再有一系列的运输手段，将其运输到工程施工的指定地点。对于将其安装到土层中这个过程来说，一般使用较为专业的机械设备进行压入，有一些设备可以使用振入的方式将其安装到土层中。对于预制桩的分类来说，可以根据多种不同的角度将其分为多种类型，如果按照材料的区别进行分类，可以将其分为木桩，钢筋混凝土预制桩以及组合桩等多种类型。这些预制桩因为各自的特征分别将其应用在不同领域，存在优势的同时，也有其需要改进的不足之处，需要不断的根据实际情况进行调整。
2.灌注桩
这种类型的桩基础是目前高层建筑中较常使用的一种类型，主要由于这类装基础类型与其他类型相比有很多的优势，因此在选择上更加具有优先性。对于这类桩基础在施工过程中的原理主要为，首先需要在地基上进行钻孔从而形成桩孔，形成桩孔的途径有多种方式，其中包括可以通过使用较为专业的钻孔设备进行打孔，或者通过人为挖掘的方式对桩孔进行设计。钻孔完成之后需要将事件已经处理好的钢筋笼放入到孔内，在放置过程中需要保证钢筋笼可以与钻孔更好的贴合，减少缝隙或其他混杂因素对贴合程度的影响。投放完成之后，需要利用混凝土对其进行浇筑，浇筑的目的在于使得投放的钢筋笼与钻孔形成较为固定的形状。在对钻孔进行浇筑时，需要根据钻孔具体的成型要求以及浇筑的方式来选择，通过这些方式的分类，可以将其分为泥浆护壁成孔灌注桩、长螺旋钻孔压灌桩等。根据不同的实际情况选择合适的灌注桩来完成作业，可以更好地确保建筑施工顺利的进行。
三、桩基设计注意事项
1.刚性桩基设计
为了保障安装过程中可以更加的高效和高质量完成，需要对这类桩基础进行设计之前进行严密的实地考察，具体的考察内容需要设计师根据现场的实际条件和情况进行设定，首先需要对工程完成的地点进行仔细科学的分析，从而确保土层的地质可以达到施工的标准。除此之外也要对工程的其他内容进行较为全面的整体考量，从而保证在对主创基础进行选择和设计时，各项参数可以达到施工要求。具体的考察项目包括，在对桩基础的平面尺寸和需要埋进土层的深度进行确定时，需要根据科学的计算方法来保障，确保获得的数据足够准确。这类项目完成之后，需要对桩基础在施工过程中需要使用到的数量以及类型进行确定，主要的确定方法要根据建筑物在施工过程中，需要承受的整体负荷以及其他混杂因素进行排查，与此同时也要保证整体的平面布局更加舒适。最后是对承载能力进行验算，承载能力的估算对象不仅包括单桩，也包括埋藏在地基底的群桩。主要的检测目的在于确定这两类桩基础是否可以在最大限度内保证可以承受建筑物所产生的所有重量。对于刚性桩基础来说，为了更好地确定在施工过程中使用到的桩子数量，在考量过程中要结合多项建筑特征进行确定，其中包括建筑物的竖向荷载以及单桩承载力的特征性特点，只有将二者融合在一起进行分析，才有利于对数量进行准确确定。除此之外在这两个桩基础之间的距离进行估算时，可以根据桩基础的直径进行确定，一般情况下，两者之间的距离与桩直径的关系在3~4倍之间，这样的倍数最为合适。除此之外，在设计过程中也要重点的将桩基础之间对于荷载的分配，充分的考虑在内，以此来保证无论是在选择数量还是种类时，都可以有更多的信息进行参考，确保在设计过程中更加高质量，符合施工的要求。
2.减沉桩基设计
在对桩基础进行设计时，需要对参数进行仔细考量，以此来保证设计过程更加准确，其中需要参考的参数为具体的沉降量，这类桩基础与其他的桩基础相比，主要的优势在于可以对沉降进行控制，以此来保证沉降作用更好地符合建筑要求。这种桩基础的使用优势在于可以对较为复杂的地基和沉降要求进行选择，其中软弱的地基与沉降要求高的工程尤为适合。减沉桩基础的设计思路主要为，可以更好的对天然地基的承载能力进行利用，在设计过程中更加省力。除此之外，为了保证地基沉降可以在控制范围内，在应用上也更加倾向于这类桩基础，对于承载能力的控制可以使得单桩的承载力在最大程度内发挥到极致。对于天然地基和桩基础的共同使用，是将两者的优点结合在一起共同发挥作用，有利于减少设计过程中存在的不足。
3.试桩的重要性
在桩基础的设计之前需要对整个设计进行严格把控，其中包括试桩。试桩的主要目的在于减少设计阶段由于对地质情况不是很了解而导致的设计失误，主要为了保证在设计过程中对数据信息进行精准把握，需要控制差异。在设计时由于误差的产生导致实际的承载能力计算值与具体的计算值存在偏差，这种偏差可以上下浮动，可以小于实际值也可以大于实际值，但试桩的主要目的在于将这类误差控制在合理范围内，在对桩数进行选择时，有更加合理和科学的手段。使用实际测量的数值的优势在于可以更好的对桩基础的设计过程进行指导，减少设计过程中不必要的资金和人力投入。除此之外，获得的现场实际数据保证了在对桩基础进行设计时有更好的准确性。在桩基础的规格、形式选择以及施工过程评价过程中，为施工提供更加准确的参数信息。
四、高层建筑桩基础施工中存在的问题
在施工过程中，首先需要考虑在现场可能会遇到的各类复杂情况，其中包括施工条件的复杂以及难以控制的地质条件，使桩基础在施工过程中无法十分顺利地完成。为了保证施工质量不会受到干扰，在对设计过程进行研究时，需要设计师对一系列可能出现的问题进行预判。从而保证出现问题后，可以第一时间发现问题并解决问题。首先可能遇到的问题，包括持力层的起伏太大，这类问题是施工过程中经常遇到的问题。会导致无法对施工现场进行准确控制，这种问题的主要发生原因在于勘察钻孔之间的距离太大，一般情况下，为了减少这类情况的发生需要对现场进行勘察，然后通过加密钻孔的方式对特殊地质进行特别保护，所以在进行双控设计时首先需要保证使用较为合理的措施，减少这类问题发生的可能性；在获取地质报告的同时，需要保证地质报告有较高的准确性，才能对后期的施工进行指导。但如果地质报告中的数据存在误差，就会导致在设计过程中设计时无法针对准确的信息进行设计，从而导致设计过程出现偏差，最终会导致设计的桩基础无法将其打入到地基土层中，最为严重的情况下会导致管桩出现多个断裂的现象，这种结果十分严重，会为整个施工过程带来不可估计的影响。最后是在设计过程中需要考虑到土层自身的情况，只有较多各方面的因素考虑在内，才能保证在设计过程中可以结合实际情况进行设计调整，在对桩基础进行设计时，可能产生土层自身出现问题，而对设计进程进行干扰的情况，因此在设计过程中应严格地对土层进行控制，保证施工过程中不会因为土层自身的情况，为桩基础施工带来一系列的不利影响。
结束语
在对高层建筑进行混凝土结构设计时，首先要保证对于桩基础的设计达到标准。因为对于整体的设计构架来说，桩基础是否具有较强的稳定性和安全性，可以在很大程度上决定高层建筑的质量是否符合要求。因此在对桩基础进行设计时，需要结合施工地质的实际情况进行确定，熟练地掌握不同的桩基础形式使用的条件与工程特点，确保施工过程的稳定。
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