建筑樁基的抗震性能設(shè)計(jì)
日期：2018-04-25
一般情況下，建筑樁基的抗震性能相比同類結(jié)構(gòu)的天然地基具備更好的宏觀經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)保留 89 規(guī)范關(guān)于樁基不驗(yàn)算范圍的規(guī)定。限制使用粘土磚以來(lái)，有些地區(qū)改為建造多層的混凝土抗震墻房屋，當(dāng)其基礎(chǔ)荷載與一般民用框架相當(dāng)時(shí)，也可不進(jìn)行樁基的抗震承載力驗(yàn)算。
樁基抗震驗(yàn)算方法已與構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和建筑樁基技術(shù)規(guī)范等協(xié)調(diào)。
關(guān)于地下室外墻側(cè)的被動(dòng)土壓與樁共同承擔(dān)地震水平力問(wèn)題，大致有以下做法：假定由樁承擔(dān)全部地震水平力；假定由地下室外的土承擔(dān)全部水平力；由樁、土分擔(dān)水平力（或由經(jīng)驗(yàn)公式求出分擔(dān)比，或用 m 法求土抗力或由有限元法計(jì)算）。目前看來(lái)，樁完全不承擔(dān)地震水平力的假定偏于不安全，因?yàn)閺娜毡镜馁Y料來(lái)看，樁基的震害是相當(dāng)多的，因此這種做法不宜采用；由樁承受全部地震力的假定又過(guò)于保守。日本 1984 年發(fā)布的“建筑基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)規(guī)程”提出下列估算樁所承擔(dān)的地震剪力的公式：
上述公式：主要根據(jù)是對(duì)地上 3～10 層、地下 1～4 層、平面 14m×14m 的塔樓所作的一系列試算結(jié)果。在這些計(jì)算中假定抗地震水平的因素有樁、前方的被動(dòng)土抗力，側(cè)面土的摩擦力三部分。土性質(zhì)為標(biāo)貫值 N=10～20，q（單軸壓強(qiáng)）為 0.5～1.0 kg/cm 2 （粘土）。土的摩擦抗力與水平位移成以下彈塑性關(guān)系；位移 ≤ 1cm 時(shí)抗力呈線性變化，當(dāng)位移>1cm 時(shí)抗力保持不變。 被動(dòng)土抗力最大值取朗金被動(dòng)土壓，達(dá)到最大值之前土抗力與 水平位移呈成線性關(guān)系。由于背景材料只包括高度 45m 以下的建筑，對(duì) 45m 以上的建筑沒(méi)有相應(yīng)的計(jì)算資料。但從計(jì)算結(jié)果的發(fā)展趨勢(shì)推斷，對(duì)更高的建筑其值估計(jì)不超過(guò) 0.9，因而樁負(fù)擔(dān)的地震力宜在（0.3～0.9）V 0 之間取值。
關(guān)于不計(jì)樁基承臺(tái)底面與土的摩阻力為抗地震水平力的組成部分問(wèn)題：主要是因?yàn)檫@部分摩阻力不可靠：軟弱粘性土有震陷問(wèn)題，一般粘性土也可能因樁身摩擦力產(chǎn)生的樁間土在附加應(yīng)力下的壓縮使土與承臺(tái)脫空；欠固結(jié)土有固結(jié)下沉問(wèn)題；非液化的砂礫則有震密問(wèn)題等。實(shí)踐中不乏有靜載下樁臺(tái)與土脫空的報(bào)導(dǎo)，地震情況下震后樁臺(tái)與土脫空的報(bào)導(dǎo)也屢見(jiàn)不鮮。此外，計(jì)算摩阻力亦很困難，因?yàn)榻獯鸫藛?wèn)題須明確樁基在豎向荷載作用下的樁、土荷載分擔(dān)比。出于上述考慮，為安全計(jì)，本條規(guī)定不應(yīng)考慮承臺(tái)與土的摩擦阻抗。
對(duì)于疏樁基礎(chǔ)，如果樁的設(shè)計(jì)承載力按樁極限荷載取用則可以考慮承臺(tái)與土間的摩阻力。因?yàn)榇藭r(shí)承臺(tái)與土不會(huì)脫空，且樁、土的豎向荷載分擔(dān)比也比較明確。
液化土中樁的抗震驗(yàn)算原則和方法主要考慮了以下情況：
1 不計(jì)承臺(tái)旁的土抗力或地坪的分擔(dān)作用是出于安全考慮，擬將此作為安全儲(chǔ)備，主要是目前對(duì)液化土中樁的地震作用與土中液化進(jìn)程的關(guān)系尚未弄清。
2 根據(jù)地震反應(yīng)分析與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，地面加速度最大時(shí)刻出現(xiàn)在液化土的孔壓比為小于 1（常為 0.5～0.6）時(shí)，此時(shí)土尚未充分液化，只是剛度比未液化時(shí)下降很多，因之對(duì)液化土的剛度作折減。折減系數(shù)的取值與構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范基本一致。
3 液化土中孔隙水壓力的消散往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間。地震時(shí)土中孔壓不會(huì)排泄消散，往往于震后才出現(xiàn)噴砂冒水，這一過(guò)程通常持續(xù)幾小時(shí)甚至一、二天，其間常有沿樁與基礎(chǔ)四周排水現(xiàn)象，這說(shuō)明此時(shí)樁身摩阻力已大減，從而出現(xiàn)豎向承載力不足和緩慢的沉降，因此應(yīng)按靜力荷載組合校核樁身的強(qiáng)度與承載力。
在保證樁基安全方面是相當(dāng)關(guān)鍵的。樁基理論分析已經(jīng)證明，地震作用下的樁基在軟、硬土層交界面處最易受到剪、彎損害。日本 1995 年阪神地震后對(duì)許多樁基的實(shí)際考查也證實(shí)了這一點(diǎn)，但在采用 m 法的樁身內(nèi)力計(jì)算方法中卻無(wú)法反映，目前除考慮樁土相互作用的地震反應(yīng)分析可以較好地反映樁身受力情況外，還沒(méi)有簡(jiǎn)便實(shí)用的計(jì)算方法保證樁在地震作用下的安全，因此必須采取有效的構(gòu)造措施。本條的要點(diǎn)在于保證軟土或液化土層附近樁身的抗彎和抗剪能力。
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