文/陳光 遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院 遼寧沈陽 110000

建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)論述

文/陳光 遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院 遼寧沈陽 110000

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在我國的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，具有諸多優(yōu)良特性。本文從樁基礎(chǔ)及相關(guān)概念入手，介紹樁基礎(chǔ)的分類及特點(diǎn)，就樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中存在的一些值得注意的問題進(jìn)行分析和探討，希望能為樁基礎(chǔ)的研究與實(shí)踐提供一定的參考作用。

建筑結(jié)構(gòu)；樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代建筑行業(yè)的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代建筑物逐漸呈現(xiàn)出高層化、集中化的特點(diǎn)，為了保證建筑物的穩(wěn)定性和魯棒性,有必要準(zhǔn)備相應(yīng)的穩(wěn)定措施。作為一種建筑樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的穩(wěn)定,它的應(yīng)用可以使結(jié)構(gòu)的底層基礎(chǔ)更加堅(jiān)實(shí)可靠,作為首要任務(wù)在整個(gè)建筑工程建設(shè)的每一個(gè)環(huán)節(jié),影響整個(gè)建筑工程設(shè)施的安全、可靠。因此對(duì)于施工質(zhì)量的要求也很高如果施工過程中出現(xiàn)失誤，那么對(duì)于未來工程的施工將會(huì)造成非常大的安全隱患。因此，我們?cè)谶M(jìn)行建筑工程施工中，也必須要加強(qiáng)對(duì)樁基施工重要性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)采用更加科學(xué)、先進(jìn)的樁基施工工藝來做好每一項(xiàng)施工工序，這樣也才能夠更好的推動(dòng)我國建筑工程技術(shù)整體水平的提高。而無論是樁基工程還是樁基工藝，目前無論是在哪些方面相比以往都有了很大的改進(jìn)和提高，這也是顯而易見的。所以，在未來我們還需要更好的做好樁基工程工藝的具體應(yīng)用 ，從而更好的保證建筑工程的質(zhì)量。

1、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概述

1.1樁基礎(chǔ)

由兩部分組成,樁基和承臺(tái)的樁基礎(chǔ),樁帽位于樁頂部。根據(jù)不同位置的樁帽,樁基礎(chǔ)分為低承臺(tái)樁基礎(chǔ)和高平臺(tái)的樁基礎(chǔ),前者是指承臺(tái)底部接觸土壤,樁的樁基埋在土壤中,后者是指承臺(tái)底部位于地面,樁基礎(chǔ)樁身部門。建筑通常被設(shè)計(jì)為低承臺(tái)樁基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)已被廣泛應(yīng)用于高層建筑。

1.2樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是指:根據(jù)工程的要求,地質(zhì)勘探數(shù)據(jù),施工條件,確定樁基的類型,大小和長度的樁,樁、單樁承載力特征值,布局,承臺(tái)的尺寸和施工,等,根據(jù)承擔(dān)荷載樁基礎(chǔ)承載力的計(jì)算,估算樁基沉降,計(jì)算樁和承臺(tái)的強(qiáng)度。

1.3樁基礎(chǔ)特點(diǎn)與分類

1.3.1特點(diǎn)

高承載力、樁支承在固體或硬支承層,如石頭、沙子壓實(shí)礫石層、密克羅尼西亞、硬塑料粘性土壤,等等,在垂直軸承單樁和群樁的軸承具有較高的承載力,進(jìn)行高層建筑的豎向荷載水平,包括偏心荷載。大型垂直剛度、樁基礎(chǔ)單樁的剛度、樁剛度,重量時(shí),影響相鄰的負(fù)載,不會(huì)產(chǎn)生太多的不均勻沉降,建筑物的傾斜在一定范圍內(nèi)。高穩(wěn)定性:單樁和群樁基礎(chǔ)的大型橫向剛度和強(qiáng)大的抗傾覆能力,能抵抗地震和風(fēng)力引起的扭矩荷載和水平荷載,保證高層建筑的抗傾覆穩(wěn)定性。較好的抗壓與抗拔承載力：因樁身穿過可液化土層，堅(jiān)實(shí)地固定在深土層或基巖層，使其深部具有很強(qiáng)的抗壓與抗拔承載力來抵抗因地震和淺部土層液化等因素產(chǎn)生的影響，尤其是在高層建筑中，能確保穩(wěn)定性，沉陷和傾斜現(xiàn)象不明顯。常用樁型主要有：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁、預(yù)制鋼筋混凝土樁、人工挖孔灌注樁、鉆(中)孔灌注樁、鋼管樁等，具體應(yīng)用中需根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況結(jié)合《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行選擇。

1.3.2分類

區(qū)分壓力的樁基礎(chǔ)原理,可分為兩類:摩擦樁端承樁,樁和樁側(cè)土的摩擦力是用來承載結(jié)構(gòu),抗拔樁與抗壓樁,底土通常用于深或底土和地基土的后者原則很難使軸承的軸承層,樁支承上層建筑和結(jié)構(gòu)。劃分根據(jù)建設(shè)模式,可以分為:預(yù)制樁和鉆孔灌注樁,預(yù)制樁的預(yù)制鋼筋混凝土樁系統(tǒng)打樁機(jī)進(jìn)入地下,節(jié)省材料,施工速度、低成本優(yōu)勢(shì),但田間土壤有一定的要求,也有壞壓實(shí)等特點(diǎn);在施工現(xiàn)場(chǎng)或人工挖孔灌注樁鉆孔、沖孔,等成孔進(jìn)入一個(gè)洞,然后混凝土澆灌的鋼筋籠,通過硬夾層,底土,硬的特點(diǎn)同時(shí),樁直徑、單樁的承載力的調(diào)整空間較大,樁的質(zhì)量可靠性較高,更適合在高層建筑中的應(yīng)用。

2、變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)原理及細(xì)則

樁筏基礎(chǔ)的蝶形沉降和馬鞍形反力的分布之主要原因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)的荷載分分布不均勻,如框架筒體結(jié)構(gòu),核心筒和電梯井的框剪結(jié)構(gòu)載荷的垂直結(jié)構(gòu)集中程度遠(yuǎn)高于外框區(qū)域,造成的樁土相互作用在樁的垂直剛度分布、大變形發(fā)生在小,弱非常小的外大樁的反應(yīng)力和土壤的變化。為了避免產(chǎn)生的負(fù)面影響,改變?cè)O(shè)計(jì)思想,調(diào)整垂直剛度的樁,解決差異最小化,反應(yīng)力和上部結(jié)構(gòu)的樁帽是時(shí)間壓力顯著降低,和基底反力分布模式改進(jìn)這是變剛度調(diào)平的基本內(nèi)涵。

2.1調(diào)整樁土支承剛度分布

以調(diào)整樁土支承剛度分布為原則，由荷載、地質(zhì)條件和上部結(jié)構(gòu)布局，考慮相互作用效應(yīng)，采取強(qiáng)化與弱化結(jié)合，減沉與增沉結(jié)合，剛?cè)岵?jì)，整體協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)差異沉降、承臺(tái)內(nèi)力最小化目標(biāo)。關(guān)于樁土支承剛度，在實(shí)際設(shè)計(jì)操作中近似以樁土承載力進(jìn)行度量。對(duì)單樁，支承剛度與樁承載力呈正比關(guān)系，對(duì)于群樁，尚應(yīng)考慮支承剛度隨樁數(shù)增加、樁距減小而降低的群樁效應(yīng)。

2.2減小相互作用效應(yīng)

對(duì)于框一筒結(jié)構(gòu)，應(yīng)減小各區(qū)位應(yīng)力場(chǎng)的相互重疊對(duì)核心區(qū)有效剛度的削弱，基樁布局宜做到豎向錯(cuò)位或水平面拉開距離。設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)核心區(qū)域和外圍框架復(fù)合樁基的設(shè)計(jì)。當(dāng)所需的基礎(chǔ)承載力滿足高層建筑的平均負(fù)載低于180米,可以為當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)核心筒面積,剛性樁復(fù)合地基外框面積采用天然地基。。

2.3主樓群房連體的建筑基礎(chǔ)的變剛度調(diào)平

應(yīng)該削弱在講臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來提高的原則,更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),講臺(tái)上的基礎(chǔ)形式可以用來改變基底壓力增加,部分樁和筏設(shè)置軟墊層之間增加重等措施;為主樓,使用支持剛度較大的樁基礎(chǔ)。對(duì)于地下室深度超過五米的情況，在考慮變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意考慮地基土回彈再壓縮對(duì)裙房的增沉效應(yīng)。

2.4筒中筒、框剪結(jié)構(gòu)的變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)

筒中筒結(jié)構(gòu)樁筏基礎(chǔ)可按框筒結(jié)構(gòu)的原則設(shè)計(jì)?？蚣艚Y(jié)構(gòu)的樁筏基礎(chǔ)，對(duì)于荷載集度較高的電梯井處、樓梯間部分應(yīng)對(duì)基樁進(jìn)行加強(qiáng)，其余部位，可弱化基樁的支承剛度，或者地基土不會(huì)與承臺(tái)脫空時(shí)，亦可采用復(fù)合樁基。

2.5剪力墻結(jié)構(gòu)的變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度好，而且荷載由墻體直接傳給基礎(chǔ)，分布較均勻。同樣對(duì)于荷載較高的電梯井和樓梯間應(yīng)強(qiáng)化布樁?；鶚兑瞬贾糜趬ο?，對(duì)于墻體交叉和拐角處宜予布樁。當(dāng)?shù)鼗敛淮嬖谂c承臺(tái)脫空時(shí)，可采用復(fù)合樁基。

2.6共同作用分析

對(duì)于框一筒、框一剪等結(jié)構(gòu)的高層建筑宜進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)、承臺(tái)、樁士共同作用計(jì)算分析，由此確定沉降分布、樁士反力分布和承臺(tái)內(nèi)力。當(dāng)計(jì)算差異沉降未達(dá)到最佳目標(biāo)時(shí)，宜重新調(diào)整布樁直至滿意為止。

結(jié)語：

樁基礎(chǔ)是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的基礎(chǔ)形式，在軟弱地基上它的優(yōu)勢(shì)是別的基礎(chǔ)形式無法比的。希望相關(guān)的工作人員可以進(jìn)一步結(jié)合理論知識(shí)，并敢于實(shí)踐，為高層建筑結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)的工程做出一定的貢獻(xiàn)。

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