建筑結(jié)構(gòu)中的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析

李芯月，孫寧虎

(1.山東省建筑設(shè)計(jì)研究院，濟(jì)南 250000；2.山東誠(chéng)奧電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司，濟(jì)南250000)

建筑結(jié)構(gòu)中的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析

李芯月1，孫寧虎2

(1.山東省建筑設(shè)計(jì)研究院，濟(jì)南 250000；2.山東誠(chéng)奧電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司，濟(jì)南250000)

在高層建筑樁基礎(chǔ)施工設(shè)計(jì)中，對(duì)結(jié)構(gòu)形式有一定的要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)形式的具體要求，滿足荷載力指標(biāo)等要求。通過(guò)分析高層建筑結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)，提出樁基礎(chǔ)技術(shù)的施工要點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)形式進(jìn)行分析，以不斷提升樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)水平，為建筑事業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

建筑結(jié)構(gòu)；樁基礎(chǔ)；設(shè)計(jì)分析

1 高層建筑結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)概述

1.1 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用現(xiàn)狀

在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮系統(tǒng)特點(diǎn)和要求，必須對(duì)荷載力進(jìn)行有效分析。豎向荷載作用下的樁基相互作用比較明顯，可以結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)形式進(jìn)行有效分析，很多樁基工程的設(shè)計(jì)和靜載實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)不到理想的設(shè)計(jì)要求，因此增加了設(shè)計(jì)難度。工程設(shè)計(jì)師要對(duì)應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，考慮建筑系統(tǒng)的后續(xù)使用要求，對(duì)樁基進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。建筑系統(tǒng)的應(yīng)用周期比較長(zhǎng)，如果在靜載試驗(yàn)結(jié)果后再進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)出現(xiàn)較大偏差，應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的具體要求，及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。

1.2 樁基礎(chǔ)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)分析

高層建筑結(jié)構(gòu)作用在基礎(chǔ)上的荷載比較大，基礎(chǔ)埋置深，通常在設(shè)計(jì)階段，需要考慮材料的用量，對(duì)施工組織形式和施工周期進(jìn)行對(duì)比。整體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)建筑工程的后續(xù)應(yīng)用有重要作用，在整體選擇中，要考慮承載力、穩(wěn)定性和沉降量等因素，對(duì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式進(jìn)行解析，適當(dāng)提升整體承載力。高層建筑上下部的設(shè)計(jì)要摒棄原有的設(shè)計(jì)形式，考慮樁基結(jié)構(gòu)的相互作用，對(duì)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析。根據(jù)目前的分析來(lái)看，有限設(shè)計(jì)形式對(duì)模型的應(yīng)用起到了引導(dǎo)性的作用，應(yīng)適當(dāng)對(duì)數(shù)值技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)統(tǒng)一。

1.3 高層建筑抗震動(dòng)力分析

在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以從概念設(shè)計(jì)、抗震驗(yàn)算形式和構(gòu)造等方面入手，將抗震和結(jié)構(gòu)屬性結(jié)合在一起，根據(jù)地震力和結(jié)構(gòu)性的相互作用，優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法，達(dá)到提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。

2 樁基礎(chǔ)技術(shù)的施工要點(diǎn)

2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境勘查

在建筑設(shè)計(jì)施工前，要對(duì)其進(jìn)行全面的環(huán)境勘查。對(duì)于不同的建筑來(lái)說(shuō)，其地質(zhì)條件并不完全相同，在施工前，要做好現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘查，對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行全面研究和分析，全面掌控現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的數(shù)據(jù)信息。對(duì)于施工地段出現(xiàn)的石塊陡坡等，要進(jìn)行全面的地質(zhì)信息記錄，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，并對(duì)該地段的地基信息進(jìn)行研究和分析，確保施工過(guò)程中的樁基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用符合要求。

2.2 樁基的確定

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)樁基進(jìn)行確定。要考慮相關(guān)影響因素，不但要考慮地表上的建筑荷載情況，還要對(duì)施工地段的地基基層進(jìn)行分析和研究，確保設(shè)計(jì)的樁基符合要求。要做好人工挖孔灌注樁和沖鉆孔灌注樁的相互結(jié)合，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)草圖，與工程的實(shí)際情況相結(jié)合，根據(jù)建筑的不同情況確定最佳方案。

2.3 樁放線定位

在對(duì)樁進(jìn)行放線和定位時(shí)，一定要保證定位的準(zhǔn)確性。只有確保樁放線定位的準(zhǔn)確性，才能確保其發(fā)揮設(shè)計(jì)作用。在具體操作時(shí)，要對(duì)樁的位置及水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行定位。在定位時(shí)，要確保定位放線作業(yè)的獨(dú)立性，確保將其與一般的施工放線分開(kāi)操作，防止兩者相互影響。在進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)定位時(shí)，要對(duì)每根樁位置進(jìn)行定位，對(duì)樁體的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，確保符合控制樁的要求。

2.4 樁基施工圖的科學(xué)性和可行性

在對(duì)樁基進(jìn)行施工前，要利用施工圖和現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，進(jìn)行詳細(xì)分析和研究，確保掌握第一手資料，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在施工前，要對(duì)施工圖進(jìn)行全面的綜合研究和分析，對(duì)不科學(xué)、不符合實(shí)際的地方進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，全面提升樁基施工圖的科學(xué)性和可靠性。

3 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式分析

3.1 “樁土分離模式”簡(jiǎn)化

在單樁設(shè)計(jì)過(guò)程中，有限元的設(shè)計(jì)形式涉及較多的內(nèi)容，為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化處理，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算形式進(jìn)行分析，重視結(jié)構(gòu)的相互作用。例如，在地基的反作用處理中，反力系數(shù)對(duì)樁基具有一定的反作用，可以通過(guò)Winker對(duì)其進(jìn)行假定設(shè)計(jì)，在反力系數(shù)的影響下，有限元的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)客觀存在的條件有不同程度的影響，要對(duì)各類條件進(jìn)行有效分析，以力學(xué)的線性形式為基礎(chǔ)，考慮空間差異和復(fù)雜的幾何邊界條件，及時(shí)進(jìn)行綜合性分析，并在短時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題，促進(jìn)二次開(kāi)發(fā)和利用。相對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)算形式，現(xiàn)有的樁基設(shè)計(jì)對(duì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)有明確的規(guī)定，樁土分離的形式，要及時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，使其發(fā)揮應(yīng)有優(yōu)勢(shì)。單樁的簡(jiǎn)化處理是將樁和土分別劃分為不同單元，注意兩種單元是固定不變的，對(duì)其進(jìn)行細(xì)化處理。在利用有限元對(duì)樁基進(jìn)行分析和處理的過(guò)程中，可以適當(dāng)對(duì)單元數(shù)量進(jìn)行有效劃分，避免出現(xiàn)計(jì)算困難。

3.2 “樁土復(fù)合模式”簡(jiǎn)化

根據(jù)現(xiàn)有的有限元分析形式要求，在對(duì)沉降和荷載關(guān)系進(jìn)行分析時(shí)，為了起到優(yōu)化處理的作用，要以現(xiàn)有的規(guī)范處理形式為基礎(chǔ)，考慮沉降值的具體變化，對(duì)各個(gè)數(shù)值進(jìn)行有效處理。為使數(shù)值盡量接近簡(jiǎn)化處理系數(shù)要求，要將垂直樁土的平面作為同性平面，將三維結(jié)構(gòu)體系作為橫觀體系，彈性模量和樁土材料對(duì)沉降反應(yīng)有不同的要求，需要注意群樁上面的荷載作用，及時(shí)對(duì)計(jì)算形式進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。現(xiàn)有的等效復(fù)合形式和靜力樁基存在一定的差異性，可以將等效的復(fù)合模型和參數(shù)計(jì)算成有效的程序，計(jì)算階段要注意平面結(jié)構(gòu)的屬性解析。在實(shí)踐階段，由于不同的模擬形式比規(guī)范上精確很多，會(huì)直接對(duì)工程實(shí)際測(cè)量指標(biāo)造成影響，要對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，滿足結(jié)構(gòu)要求。

3.3 抗壓承載力的確定

3.3.1 試驗(yàn)樁

在施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)靜載試驗(yàn)取得樁基承載力和其他參數(shù)，靜載試驗(yàn)是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的一種檢測(cè)技術(shù)，無(wú)論是在方法上還是理論上，都是成立的。對(duì)于單樁極限承載力的指標(biāo)設(shè)計(jì)有明確要求，要根據(jù)地質(zhì)形式，及時(shí)確定有效的檢驗(yàn)手段。

3.3.2 試打樁

在施工前，工作人員要對(duì)樁基形式進(jìn)行有效分析，將變動(dòng)方式和測(cè)定體系結(jié)合在一起，盡量獲得具體的數(shù)值。該設(shè)計(jì)形式對(duì)管樁設(shè)計(jì)有一定的影響，在測(cè)量階段應(yīng)掌握變動(dòng)測(cè)試，以實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的控制，盡量將其設(shè)定在15%左右。與靜載試驗(yàn)形式相比，該試驗(yàn)方式成本較低、周期短、應(yīng)用范圍廣。

3.4 對(duì)地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行審查

地質(zhì)報(bào)告對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容有一定的要求，從勘察現(xiàn)狀可知，如果樁基設(shè)計(jì)沒(méi)有以固有的參數(shù)形式為基礎(chǔ)，會(huì)出現(xiàn)審核失誤或不合理的問(wèn)題。樁基的實(shí)際承載力比較小，在施工前要考慮指標(biāo)值的具體要求，避免出現(xiàn)系數(shù)設(shè)計(jì)不完善的情況，增加地質(zhì)審查的難度?，F(xiàn)有的土層會(huì)對(duì)樁基結(jié)構(gòu)造成影響，要按照合理順序進(jìn)行施工，選擇跳打的形式，消除施工前的安全隱患，采用壓樁充足的施工機(jī)器進(jìn)行壓樁，減少對(duì)建筑系統(tǒng)的影響，保證施工的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

在建筑工程施工中，要從多個(gè)方面加強(qiáng)對(duì)樁基礎(chǔ)的質(zhì)量管理，確保樁基礎(chǔ)施工工藝符合要求。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，秉承安全第一、質(zhì)量第一的原則，確保工程施工質(zhì)量符合要求。

[1] 張順昌.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量安全思考[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2012，(20)：153-154.

[2] 高杰媚.在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性[J].中華民居(下旬刊)，2012，(07)：79-81.

Design analysis of pile foundation in building structure

LI Xin-yue1, SUN Ning-hu2

(1.Shandong Institute of Architectural Design, Jinan 250000, China; 2.Shandong Chengao Electric Power Design Consulting Co., Ltd., Jinan 250000, China)

In the design of high-rise building pile foundation, there are certain requirements on the structure of the pile. In the design process, the specific requirements of the design form should be considered to meet the requirements of the load capacity index. By analyzing the pile foundation of high-rise building structure, the construction of pile foundation technology is put forward, and the design form is analyzed to improve the design level of pile foundation and lay the foundation for the development of construction industry.

Building structure; Pile foundation; Design analysis

2017-04-07

李芯月(1986-)，男，學(xué)士，中級(jí)。

TU473.1

A

1674-8646(2017)12-0076-02