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摘要：随着我国经济的发展，建筑行业也在不断的进步，高层建筑业越来越受到重视。在高层建筑中，最重要的环节就是桩基设计，特别是在高层建筑出现软土地基的情况，桩基的选型设计工作就更加的困难和复杂，针对这样的情况，就必须要对其进行较多方面的考虑，保证桩基在选型和设计时不会出现问题，这样才能保证整个工程的效益不受损害。本文就对建筑结构设计中桩基设计进行分析和探讨。
关键词：建筑结构设计；桩基设计；问题
1桩基设计概述
桩基结构的设计中，针对基桩、桩顶的基础设计较为关键。现代高层建筑的设计中，需要切实考虑主体结构的稳固度。一般浅层土质状况下，传统基础的稳定性容易发生稳定度下降的危害。保证桩基稳定能力满足规范要求。实际施工中，结合结构状况、荷载分析等对桩柱进行优化。桩基包括：低承台、高承台桩。前者借助承台底面与地面实现合理连接，桩体全部埋在地里，在建筑施工中的应用十分广泛。后者是桩基在承台底面的状况，整体水平高度需要低于标高。
2桩基设计存在的问题分析
经过长期的实践与发展我国土建工程中的桩基设计工作已经取得显著成就，这对土建工程整体功能的发挥有不可替代的重要作用。我国基本国情存在一定的特殊性，同时土建工程发展历史较为短暂，因此在实际进行桩基设计工作时不存在可借鉴的资料。这导致一些亟待解决的问题存在于土建工程的桩基建设工作中，同时还不能在短时间内实现有效的完善与优化。现阶段我国在实际进行桩基设计工作时只能实现桩基最大承载限度的满足，但涉及到标高要求时就存在明显的不足。导致上述现象出现的原因有很多种，主要将其总结为以下两点并进行仔细分析。1）在实际进行桩基设计工作时忽略了地质上存在的差异，导致桩基的承载能力与估计数值之间出现明显误差，从支撑能力的最大限度的角度来说，桩基设计可在一定程度上实现对上述要求的满足。2）土层自身原因也会对桩基设计效果造成直接影响，地面含沙成分与含水成分的比例存在明显的不协调现象。地下扎基工作是桩基施工的重要组成部分，同时对桩基实际施工质量有直接影响，因此在实际施工中必须结合实际情况实现对扎基工作的满足，最终促使去其他质量方面的需求也得到完善。但桩基施工并不能实现对建筑施工质量的绝对保障，依旧会存在地层不牢固现象。
3桩基结构设计的应用
3.1桩长、桩型的设计
桩基设计中桩型和桩长的选择对于桩基础设计十分重要，科学合理的选择桩型、桩基能够产生巨大的经济效益。例如，在某住宅设计中，由于时间紧迫，甲方要求采用D400的预应力管桩，又根据地质报告资料显示，将桩长定为16m，单桩承载力极限标准值为800kN，预算基础部分造价约为150元/m2，根据经验，预算偏高。因此，了解当地设计经验后，最终决定设计桩长不变，将桩型改为300×300的预制钢筋混凝土小方桩，单桩承载力极限标准值为650kN，而当地预制小方桩的施工价位价钱比较低，整个基础造价降低很多且符合本项工程的要求。因此节约了施工成本。综合这个例子，可见合理选择桩型对工程的造价影响很大。如果在设计中采用20m桩，将需要300根，如果选择30m桩，需要200根。两种方案工程桩延米数量相当，但是筏板设计不同，用20m桩为满樘布桩，所需筏板厚约为1100mm，而采用30m桩为墙下布桩，筏板厚可减至800mm，具有明显的经济效益。因此，设计桩基础时，要准备多种桩型和桩长的桩以供选择，选择既能满足工程要求又具有很好的经济效益的方案。
3.2混凝土桩的设计
混凝土桩包括钢筋混凝土、预应力混凝土。前者的应用范围较广，属于当下较为常见的施工方法。预应力混凝土桩施工中，其截面形状包括：方形、圆形等。边长一般需要控制在60cm之内。其土质条件较为关键，软土地基条件下边长需要在25cm之内，可降低桩基自重过高的危害，提高对沉降作用的预防效果。截面过大状况下，可采取空心桩施工，可降低桩体的重量，但是需要引起重视的是：桩体密实度十分关键，是避免荷载过大、沉降、断裂等缺陷的主要方法。桩体长度过高的状况下，如超过30m状况下，需要考虑现场加工预制的方法，避免后期运输费用过高的状况发生。施工条件过于苛刻状况下，如场地空间过于局促，需要进行施工场外分段加工的方法，沉桩后进行拼接施工，但是需要引起施工方注意的是，该种作业形式不利于桩体的稳定性要求。
3.3承台的设计
承台设计需要结合上部建筑结构、布桩要求等进行分析。对应桩基下部需要选择独立型承台，墙下结构以条形承台、井格形式的承台为主，避免沉降不均引起的负面效应。为了降低不均匀沉降作用，需要将承台及时进行合理连接，保证下部条形承台的密合效果，一般是沿一个方向进行连接，有时可采取双向井格形式的连接。上部载荷作用过强状况下，需要采取整片式设计结构，提高构造的合理性。
3.4桩基质量检验
施工后需要进行全面的质量检验工作，荷载分布、受力分布等需要满足规范要求。常用检验方法包括：静载法、低应变法等。前者需要在桩顶施压，不同荷载作用下对沉降能力进行评估，相关记录效果需要精确合理，根据桩基施工质量判定后期施工方向。属于当下较为常见的施工方法，可靠度较高。后者在锤子进行桩顶的敲击，该过程中，需要考虑桩身的应力波方向，提高传感设备监测的合理性，及时进行桩基强度、桩基质量缺陷的检测。
4建筑结构设计中桩基础设计策略
4.1全面把握施工现场
在建筑结构设计中，要科学地处理桩基础设计工作，使其作用得到充分发挥。因此需要相关人员科学、全面地把握建筑结构工程施工现场，了解施工现场的地质特点、条件等，并能准确把握建筑基础结构处理的实际需要，全面提高建筑结构桩基础结构设计及应用的效果。在把握建筑工程施工现场的实际情况时，需要了解建筑工程所在位置的地质结构、土壤、地下水及周边环境等，进而科学地对桩基础设计施工进行优化，从而达到良好的效果。
4.2确定桩基础规格
为保证桩基础设计效果，还需要确定桩基础的规格，如明确桩基础结构的横截面积、长度等。在明确桩基础规格时，还需要把握桩基础在实际工程中的应用标准，并进行严谨的计算。另外，还应对建筑工程施工现场的情况进行全面分析，了解桩结构的强度、承载力等，保证桩基础的设计效果。
4.3优化布置桩平面
桩基础设计过程中，要对桩基础结构平面进行科学布置，尤其是桩基础平面的重心、间距等，保证建筑基础结构的稳定性，使其具有良好的承载力。在建筑桩平面布置过程中，矩形网格状、梅花形网格状、不等距排列方式等是良好的平面布置的方法，具有较好的效果，可以依据工程基础结构的特点进行优化设计。
4.4明确建筑物桩基础作用力特点
在建筑结构设计中，桩基础设计能够很好地承载建筑物的上部压力，实现良好的承载力效果，使建筑物出现沉降的概率得到降低。在建筑结构桩基础设计过程中，需要全面把握建筑物桩基础的构建需要，通过力学角度进行分析研究，明确建筑物上部结构对桩基础产生的作用力，进而确定桩基础设计的具体方法，使建筑桩基础结构设计施工更加可靠、稳定。此外，还需要科学研究建筑物的高度，对其横截面积进行计算，了解其作用力特点。
4.5验算桩基础承载力
在建筑工程施工中，桩基础设计施工效果将对建筑的承载力产生较大影响，所以需要对建筑物进行合理的基础布置。要重点验算桩基础承载力，保证良好的桩基础施工效果。设计人员要明确设计思路，把握好其承载力水平，桩基础设计要科学、可靠，重点验算并确定设计方案，减少实际施工操作中的问题。验算时要明确相关参数，孔底沉渣小于10cm，桩身的垂直度不能大于1%等，施工后依据桩承载力确定设计需要，保证其安全性。
结语
总之，在建筑结构设计中，桩基础设计是系统化的工作内容，具有一定的复杂性，其设计施工的效果将对整个建筑工程产生重要的影响。因此，设计人员必须要提高对桩基础设计的重视程度，通过科学的方法提高桩基础设计的质量和效果，使其在建筑结构中能够较好地发挥作用。
参考文献：
[1]高进余.论房屋建筑结构设计中的基础设计[J].住宅与房地产，2018(15):67.
[2]闫栋.土建工程结构的桩基设计及抗震设计分析[J].内蒙古煤炭经济，2018(05):43+49.
[3]张季超，杨永康，王可怡，马旭.基于性能的桩基设计概念探讨[J].岩土工程学报，2011，33(S2):54-57.