莫荣建

摘要：为保证建筑桩基质量和结构安全要求，本文分析了桩基础设计遇到的问题，以及高层建筑桩基础设计需要注意的问题，寻求最合理设计形式和方法，使桩基础设计达到预期效果。

关键词：桩基础；设计；结构

引言：

地基基础作为建筑物的重要组成部分，对结构的安全至关重要。同时，基础的选型及设计又直接关系到工程的造价及工期。如何根据工程的地质、结构、荷载及施工条件等因素因地制宜地执行国家现行规范标准，使地基基础设计既安全、又经济、又便于施工，是实际工作中经常遇到、必须解决的问题。

1、承载力的确定

1.1单桩竖向承载力

在设计的最初阶段中，我们通常是依据承载力和地基土的物理指标之间的经验关系来进行单桩竖向承载力的估算。但是，有时候桩的估算值会和实际的承载力之间产生很大的误差，根据桩基技术规范，需要进行试验桩和试打桩等试验的验证，并且根据结果进行适时的调整。

在进行施工图设计的时候，我们通常会采用静载荷试验产生的桩承载力以及其他的设计参数。这种方法比较适合应用在设计等级较高并且地质条件比较复杂的桩基础工程之中。但是有些桩基础设计受到时间的约束，有时会首先依據地质报告所提供的参数进行单桩承载力的测试，并依照估算出的单桩承载力的值进行桩基础设计施工，在建设当中存在很大的不科学性，如果确定的结果与估算的要求相符合则危害就会很小，要是误差过大便会产生很大的危害。

另外，在正式进行施工开始之前，需要通过试打桩来配合高应变动测法确定。这种方法在应用管桩多年并且设计经验比较丰富的地方，其中包含了地质情况清晰的甲设计等级的管桩基础。桩基础试验是很重要的，通过试验我们可以了解到很多桩基础的实际承载力是比估算值大的，有时一些桩基础的实际承载力和估算值会产生很大的差距，因此，我们在进行桩基础的设计时，按照试桩的实际承载力进行设计，我们的工程建设将会获得最大的经济效益。

1.2桩水平承载力

对于桩基水平承载力的验算是桩基抗震性能的主要保证，目前大多数设计单位和施工单位只关注桩的竖向承载力而不注意桩的水平承载力，给结构造成不少隐患。《建筑抗震设计规范》明确规定了桩基需要进行抗震验算的范围，高层建筑基本都需要进行抗震承载力验算。对于桩基，桩的水平承载力主要验算桩身水平承载力和桩基水平承载力。桩身水平承载力，对于大直径灌注桩，基本都能满足要求，对于预制桩，特别是高强混凝土预应力管桩，其桩身承载力应按照《预应力混凝土管桩规范》要求取值。而桩基单桩水平承载力则须要按《建筑桩基技术规范》进行计算，其主要影响因素有桩身截面尺寸、混凝土强度等级、桩侧土性质、承台底面侧面土、有无地下室及桩基和承台连接形式。经比较发现，基本桩基水平承载力起控制作用。对于灌注桩，桩的水平承载力也需要按照桩基规范验算。影响桩基水平承载力的最主要影响因素是桩侧土、承台侧土和地下室外墙土，若为淤泥质土，一般建议进行处理，同时需要对回填土提出要求，以保障桩基水平承载力。

2、与桩基相关部件的计算

2.1承台与承台之间一般应设联系梁。联系梁的截面尺寸及配筋按下述方法确定：以柱剪力作用于梁端，按轴心受压构件确定其截面尺寸，宽度不宜小于250 mm，高度一般为承台中心距的1/10-1/15；配筋则取与轴心受压相同的轴力，按轴心受拉构件计算。在抗震设防区，也可取柱轴力的1/10为梁端拉压力确定截面尺寸及配筋。当联系梁上有隔墙时，联系梁按拉弯构件计算配筋，可以把计算的弯矩及轴力输入PKPM计算软件GJ模块快速计算。

2.2桩承台应满足受弯、受剪、受冲切、局部受压等要求。承台厚度一般由受冲切控制，同时柱纵筋在承台内的直锚长度应满足《JGJ94-2008》4.2.5条，且桩顶纵向主筋锚入承台内的长度应满足《JGJ94-2008》4.2.4条。对双柱联合桩基承台，当两柱之间出现负弯矩时，应设置暗梁或者在承台顶部配筋。

2.3当采用桩筏基础时，应注重“变刚度调平”。在荷载较大处布置密桩、长桩、较大直径桩，改变桩基刚度使建筑物沉降均匀，从而降低筏板内力及配筋。筏板的配筋采用JCCAD里面的“桩筏筏板有限元计算”模块计算。筏板配筋局部较大时，可合理考虑上部结构刚度。考虑基础和上部结构共同工作，使基础刚度大大增大。从而增大抵抗上部结构传来不均匀荷载的能力，减少变形差，减少内力和配筋。

2.4当采用剪力墙下设置承台梁、承台梁下布桩时，桩应尽量布置在墙下，以减少承台梁内力及配筋。承台梁计算经常出现抗剪、抗弯不足，一般都调整承台梁截面宽度、高度等。在条件允许的情况下，可以把地面以下至承台梁顶面的剪力墙墙肢加长，使独立的墙肢之间的距离缩短或者联系起来，增强承台梁与上部剪力墙刚度。使承台梁与相邻剪力墙共同工作，使之更有利于承受上部荷载产生的弯矩、剪力。应注意，承台梁的计算应采用JCCAD里面的“桩筏筏板有限元计算”模块。

3、高层建筑桩基础设计的问题

3.1刚性桩基设计

传统刚性桩基是高层建筑基础工程常用的设计方法。设计中根据建筑物的具体结构情况、工程地质情况以及施工外部条件，确定桩的类型和参数。首先，应确定承台埋深和尺寸；然后，确定桩基的类型、数量及平面布置；最后，验算桩基中各桩所受的荷载是否超过单桩承载力特征值。必要时，应验算群桩基础的地基强度和沉降量后再进行承台设计。

桩的数量按承台传递的竖向荷载和单桩承载力特征值确定，桩间距一般取3-4倍桩径。现行设计方法是假设承台底面以上的荷载完全通过群桩传递给地基持力层，不考虑桩间土分担荷载。按轴心受压桩数量n应满足：n≥（N+G）/Pa（N是作用在承台上的竖向荷载；G是承台自重及承台上土重量；Pa是单桩轴向承载力特征值）。

3.2减沉桩基设计

减沉桩的定义是地基承载力满足设计要求，但沉降量过大，而设置较少量的桩以减少地基沉降，称之为减沉桩。减沉是通过减少地基土中荷载来实现的，由于减沉桩设置的数量相对少，减沉后地基的沉降量仍比单桩达极限荷载时的沉降量要大，最终沉降量甚至可达160mm以上，而一般单桩达极限时对应的沉降量仅为数毫米，最大也不可能超过30mm。所以，减沉桩一般都会达到极限荷载。

3.3软土地基处理

由于软土具有强度低、压缩性大、透水性差等特点，因此在软土地基上修建建筑物，必须重视地基基础的变形和稳定问题。地基处理的目的是要提高软土地基的强度、降低软土的压缩性、保证地基的稳定性，以减少基础沉降或不均匀沉降。现行建筑地基处理方法有超载预压法、减少附加应力法、水泥深层搅拌等方法，每种处理方法都有一定的针对性。地基处理方法选择合理与否，将直接影响到建筑物施工的安全、效益和技术可行性。

4、结语

总之，桩基础设计工程是一繁重而复杂的过程，我们设计人员一定要考虑到每一个环节，统筹兼顾从各方面使之合理化，因为一个好的设计不仅仅是要保证建筑物安全更要使设计经济合理。

参考文献：

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