耐震基礎(chǔ)

地基與基礎(chǔ)的接觸問題是一個(gè)非常復(fù)雜的問題。地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)共同作用的問題是關(guān)于結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和土的相互作用問題，從低矮的平房到高樓大廈都牽涉到形式不一的上部結(jié)構(gòu)體系、各種各樣的基礎(chǔ)和特性各異的地基。相互作用問題涉及土力學(xué)和巖土工程的方方面面。土是由固、液、氣三相組合而成，土的本構(gòu)關(guān)系有許多突出的特點(diǎn):應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性、彈塑性、剪脹(縮)性、壓密性、蠕變性、各向異性，以及受應(yīng)力水平、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力路徑和應(yīng)力歷史的影響，表現(xiàn)出極其復(fù)雜的關(guān)系。這些性質(zhì)從根本上講都與土中顆粒相互作用有關(guān)[5]。與各種連續(xù)介質(zhì)組成的材料不同，土的變形和強(qiáng)度都取決于顆粒間的相對(duì)位移，表現(xiàn)在土體宏觀上是密度和結(jié)構(gòu)上的變化。同時(shí)，共同作用中還涉及基礎(chǔ)與地基變形的協(xié)調(diào)問題，混凝土與土這兩種性能相差很大的物質(zhì)的變形協(xié)調(diào)難以模擬，這些問題成為多年來都不能精確解決的難題。以往在分析基礎(chǔ)與地基相互作用時(shí)，往往采用下面兩種簡(jiǎn)化假定：1)接觸面十分光滑，不產(chǎn)生剪應(yīng)力；2)接觸面十分粗糙，土體與結(jié)構(gòu)之間無(wú)滑動(dòng)可能。

顯然，這兩種假定都是絕對(duì)理想化，不符合實(shí)際情況。對(duì)接觸面問題國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了研究，提出了不少方法。較常用的方法是利用彈性半空間的解答來考慮地基的水平支承剛度，建立地基柔度矩陣。關(guān)于接觸面的本構(gòu)關(guān)系，目前國(guó)內(nèi)外普遍采用Cloug和Duncan等人提出的剪應(yīng)力與相對(duì)錯(cuò)動(dòng)位移關(guān)系的雙曲線模型，將它用于無(wú)厚度的Goodman單元，提出了單位切向剛度的計(jì)算公式。Goodman單元能模擬接觸面的滑移和張裂，但對(duì)受壓情況，兩側(cè)材料會(huì)重疊，為避免重疊，法向剛度要取得很大，這給計(jì)算帶來一些誤差。在共同作用分析中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，許多學(xué)者進(jìn)行的研究大部分也都是基于豎向荷載作用下的共同作用，他們對(duì)框架、筏板、地基的變形和受力進(jìn)行了大量的研究，得出了許多有益的結(jié)論，并且有些成果已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際工程中，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于水平荷載作用下的研究則很少，且對(duì)水平荷載的研究大多也沒有考慮地基水平剛度的影響。水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的受力和變形影響隨建筑物的高度而變化。通常當(dāng)建筑物高度增加時(shí)，水平荷載(風(fēng)荷載及地震作用)對(duì)上部結(jié)構(gòu)起的作用將愈來愈大。除了結(jié)構(gòu)內(nèi)力將明顯加大外，結(jié)構(gòu)側(cè)向位移增加更快。彎矩和位移都呈指數(shù)曲線上升。多層和高層建筑結(jié)構(gòu)都要抵抗豎向及水平荷載作用，特別是在高層建筑中，結(jié)構(gòu)要使用更強(qiáng)的構(gòu)件來抵抗水平作用力，抗側(cè)力構(gòu)件設(shè)計(jì)成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題。但在水平力作用下結(jié)構(gòu)共同作用的分析研究卻不多。研究中大都也沒有考慮地基水平剛度的影響，認(rèn)為地基的水平剛度無(wú)窮大。這在很多情況下是與事實(shí)不相符的。

根據(jù)建模分析及工程實(shí)踐，對(duì)給設(shè)計(jì)提出了一些建議：

1)建造在軟土地基上的建筑物，尤其是沿豎向剛度有較大變化的高層建筑，地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)共同作用的影響很突出，不能忽視。

2)一切振動(dòng)問題，都要避免發(fā)生共振。設(shè)計(jì)時(shí)避免建筑物的自振周期與建筑場(chǎng)地的卓越周期耦合，使建筑物結(jié)構(gòu)振動(dòng)放大。地震時(shí)地基內(nèi)基巖上的表土層愈厚，建筑場(chǎng)地的卓越周期愈長(zhǎng)。建筑場(chǎng)地的土的類別和基巖上覆蓋土層的厚度是影響地震烈度最明顯的因素。

3)按剛性地基來進(jìn)行高層框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析，其計(jì)算模型不能完全反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力和變形狀態(tài)及土對(duì)地震能量的逸散作用。因此，應(yīng)采用合理的計(jì)算模型，盡可能真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)實(shí)際受力和變形狀態(tài)。否則，分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有較大誤差。

4)考慮高層框架與群樁-土共同作用三維空間結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的地震動(dòng)時(shí)程響應(yīng)分析。可真實(shí)反映出沿豎向剛度有變化的樓層部位柱內(nèi)力反而比剛性地基情形下要有所增大，這說明按剛性地基分析并不總是偏于安全的。

5)建議對(duì)軟土地基上的高層鋼框架這類高聳結(jié)構(gòu)，除按剛性地基分析外，宜再按土-結(jié)構(gòu)共同作用的三維空間結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行地震動(dòng)時(shí)程響應(yīng)分析。

6)可以通過基礎(chǔ)隔振和減振，利用基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)間相互作用來約束和牽制地震荷載在其相互反饋過程中對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞作用的。

7)設(shè)計(jì)良好的抗震結(jié)構(gòu)體系，其抗震能力綜合表現(xiàn)在強(qiáng)度、剛度和變形能力的三者統(tǒng)一上。必須從地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同工作相互作用的整體出發(fā)。

8)建筑物的豎向荷載和地震荷載都是越到下層越大。同時(shí)，上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)的共同工作、相互作用使上部結(jié)構(gòu)的下面幾層產(chǎn)生次應(yīng)力。因此，加強(qiáng)基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)接觸部位的整體強(qiáng)度、整體剛度和耐久性尤為重要。 2100433B

(1)進(jìn)行地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一般情況下地基宜符合下列要求：同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上，也不宜部分采用天然地基部分采用樁基;當(dāng)?shù)鼗熊浫跽惩?、液化土、新近填上或?yán)重不均勻土層時(shí)，宜采取適當(dāng)措施，加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性。

(2)建造在較好地基(指在7度、8度、9度地區(qū)而地基土靜承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別大于80妞a、10OkPa、120kPa的上層)上的一般建筑物(如砌體房屋、單層廠房或七層以下的民用框架房屋等)，可不做地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算的情況外，其余情況下都要進(jìn)行天然地基抗震強(qiáng)度驗(yàn)算。

耐震基礎(chǔ)抗液化措施的原則

要求一般情況下，除丁類建筑外，不應(yīng)將未經(jīng)處理的液化土層作為天然地基持力層?！犊拐鹨?guī)范》第3.3.7條、3.3.8條、3.39條分別列出了全部消除地基液化沉陷、部分消除地基液化沉陷和減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理措施，在這里不再詳述。

耐震基礎(chǔ)軟弱粘性土地基

當(dāng)建筑物地基主要持力層范圍內(nèi)存在軟弱粘性土?xí)r，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?。例如，選擇合適的地基容許承載力，調(diào)整基礎(chǔ)面積，減少基礎(chǔ)偏心，采用箱形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)或鋼筋混凝土十字條形基礎(chǔ)，加設(shè)基礎(chǔ)圈梁，合理設(shè)置沉降縫等。同時(shí)也可以采用樁基或其它人工地基。

耐震基礎(chǔ)雜填土地基

雜填上壓縮性大，均勻性差，若作為基礎(chǔ)持力層，地震時(shí)往往會(huì)由于不均勻沉降導(dǎo)致建筑物開裂。因此，對(duì)地震區(qū)雜填土地基應(yīng)進(jìn)行處理。當(dāng)雜填土土層較薄時(shí)，可采用換土墊層法；當(dāng)雜填土土層較厚時(shí)，可采用重錘夯實(shí)法、深層擠密法等地基加固方法進(jìn)行處理。

耐震基礎(chǔ)不均勻地基

當(dāng)建筑物無(wú)法避免在溝、坑、古河道邊緣地帶以及半挖半填坡地等不均勻地段建造時(shí)，應(yīng)采取有效的抗震措施。例如，嚴(yán)格控制填土的施工質(zhì)量，確保填土密實(shí);將坡面挖成臺(tái)階形等。若建筑基礎(chǔ)部分落在巖石上，部分落在填土上，則應(yīng)在填土部分采用短樁等方法，使整個(gè)建筑都落在同一巖層上。

耐震壓力表原理：

耐震壓力表由導(dǎo)壓系統(tǒng)(包括接頭、彈簧管、限流螺釘?shù)?、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、示數(shù)裝置(指針與度盤)和外殼(包括表殼、表蓋、表玻璃等)所組成。　耐震壓力表外殼為氣密型結(jié)構(gòu)，能有效地保護(hù)內(nèi)部機(jī)件免受環(huán)境影響和污穢侵入?！∧驼饓毫Ρ碓谕鈿?nèi)填充阻尼液(一般為硅油或甘油)的儀表，能夠抗工作環(huán)境振動(dòng)和減少介質(zhì)壓力的脈動(dòng)影響。

安裝注意事項(xiàng)：

1．儀表使用環(huán)境溫度為-40~70℃，相對(duì)濕度不大于80%，如偏離正常使用溫度20±5℃時(shí)，須計(jì)入溫度附加誤差?！?．儀表必須垂直安裝，力求與測(cè)定點(diǎn)保持同一水平，如相差過高計(jì)入液柱所引起的附加誤差，測(cè)量氣體時(shí)可不必考慮。安裝時(shí)將表殼后部防爆口阻塞，以免影響防爆性能。　3．儀表正常使用的測(cè)量范圍：在靜壓下不超過測(cè)量上限的3/4，在波動(dòng)下不應(yīng)超過測(cè)量上限的2/3。在上述兩種壓力情況下大壓力表測(cè)量最低都不應(yīng)低于下限的1/3，測(cè)量真空時(shí)真空部分全部使用。　4．使用時(shí)如遇到儀表指針失靈或內(nèi)部機(jī)件松動(dòng)、不能正常工作等故障時(shí)應(yīng)進(jìn)行檢修，或聯(lián)系生產(chǎn)廠家維修?！?．儀表應(yīng)避免震動(dòng)和碰撞，以免損壞?！?．訂貨時(shí)請(qǐng)注明：儀表型號(hào)及名稱；儀表的測(cè)量范圍；儀表的精度等級(jí)偏離正包裝要求和其它。　7．根據(jù)用戶使用要求進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

1．多層砌體房屋。是以砌體（無(wú)筋砌體或配筋砌體）抗震墻為抗震結(jié)構(gòu)體系，其中以橫墻承重為主的結(jié)構(gòu)體系較有利，承重橫墻兼作橫向抗震墻，縱向自承重墻作為縱向抗震墻，必要時(shí)也可以采用縱、橫墻混合承重。

2．多層內(nèi)框架房屋。指外墻為磚墻垛（或壁柱）承重，內(nèi)柱為鋼筋砼柱承重的房屋，適用于工藝上需要較大空間或使用上要求有較空曠的大廳的輕工廠房和民用公共建筑等。

3．底層框架磚房。底層要求有較大空間作商店、服務(wù)大廳等，上部則為隔墻較多的住宅或辦公樓，是一種上下材料不同、強(qiáng)度和剛度不連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系，在抗震設(shè)計(jì)中有較嚴(yán)格的要求。

4．框架結(jié)構(gòu)。多應(yīng)用于多層及高層民用建筑和多層的工業(yè)建筑，建筑平面布置靈活，易于布置較大房間。但純框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度小，屬柔性結(jié)構(gòu)，故其層數(shù)和高度都受到一定限制。

5．框架－抗震墻結(jié)構(gòu)。在多層和高層鋼筋混凝土房屋的縱向和橫向布置適當(dāng)?shù)目拐饓?，并與框架結(jié)構(gòu)形成框架－抗震墻協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在地震作用下層間位移比純框架結(jié)構(gòu)顯著減小，故其建筑高度可以高很多。

6．抗震墻結(jié)構(gòu)。是全部由縱、橫抗震墻組成的結(jié)構(gòu)體系，其抗震性能較好，在高層住宅、公寓、旅館等建筑中廣泛應(yīng)用。