高層建筑樁基抗震分析與應(yīng)用

邵耿華

摘 要：改革開放以來，我國在經(jīng)濟建設(shè)方面取得了顯著的成就，而建筑工程是我國的經(jīng)濟發(fā)展的重要動力之一，近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，建筑工程在建設(shè)城市建筑時建設(shè)高層建筑已經(jīng)成為了一種主流趨勢，而穩(wěn)定的樁基是高層建筑抗震的重要基礎(chǔ)。高層建筑在建設(shè)時，由于高度本身比較高，會造成建筑的整體重量偏大，其本身的抗震能力是比較弱的，因此，高層建筑樁基的抗震設(shè)計，很大程度上影響著高層建筑的抗震性能。我國建筑工程的發(fā)展在建設(shè)搞成建筑方面仍然處于較低的階段，對于高層建筑的樁基抗震性能還有待提高，本文探析了我國當前的高層建筑樁基抗震分析方法，為建設(shè)抗震性能更好的高層建筑樁基提出了一些參考性建議。

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震分析；樁基

前言

高層建筑的抗震設(shè)計是我國當前建筑工程發(fā)展一個重要方向，高層建筑在施工的過程中，樁基是高層建筑的基礎(chǔ)，高層建筑的樁基設(shè)計，往往很大程度上決定了高層建筑的抗震性能。樁基在建設(shè)的過程中，往往需要進行一系列的勘查、設(shè)計，然后按照建筑標準進行嚴格的施工，樁基的設(shè)計，一般而言會將建筑的承載量與抗震等級全部計算進去，從而保證樁基在實際使用的過程中具有較強的穩(wěn)定性。

1 現(xiàn)行的抗震分析方法

建設(shè)一個高層建筑，對建筑的總體結(jié)構(gòu)進行抗震分析是必不可少的，抗震分析著重建筑的樁基到建筑結(jié)構(gòu)，分析建筑物的總體抗震能力，保證建筑建成后具有一定的抗震能力。對于高層建筑樁基的抗震分析，經(jīng)過多年的研究與完善，現(xiàn)行的樁基抗震分析方法主要是稱為簡易分析法的一種樁基抗震分析方法。簡易分析法，從樁基的設(shè)計出發(fā)，按照土層運動規(guī)律為基礎(chǔ)，可以對一個高層建筑的樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計進行詳細的分析。簡易分析法，根據(jù)工程力學(xué)的方法，將高層樁基的結(jié)構(gòu)分開，對于樁頂，t=m（T/4）時，樁頂與土層位移產(chǎn)生最大彎矩，而土層在水平面上受到一個約束力F，當n根樁頂同時作用時，最大地震力與剪力會相等，兩者互相抵消，使得整個機構(gòu)處于平衡狀態(tài)。當土層較深時，主要分析土唯一的深度d，根據(jù)深度d，才可以進行進一步的分析，從而確認高層建筑的抗震性能。

2 抗震分析中常見的問題

2.1 高度問題

高層建筑的抗震能力與高層建筑的高度有很大的關(guān)系，高度過高的建筑，其樁基設(shè)計的抗震要求就要提高，但是樁基設(shè)計的設(shè)計水平是有限的，因此在建設(shè)高層建筑時一個十分重要的條件是不能一味的追求高度，必須保證樁基的抗震結(jié)構(gòu)體系在使用高度的范圍內(nèi)。高層建筑在設(shè)計樁基的過程中，要進行初步的抗震分析，主要分析當?shù)氐臍v史地震參數(shù)，利用歷史地震時的地震力為標準，參考在當前樁基設(shè)計的條件下，建筑物的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，從而對建筑的抗震性能有一個初步的分析結(jié)果。高度問題是抗震分析中一個重要的參考要點，在樁基抗震分析中，一定要從建筑物的總體高度出發(fā)，對建筑物的高度要有著詳細的分析結(jié)果，通過建筑高度分析抗震的結(jié)果，反作用過來，就能夠決定樁基的設(shè)計結(jié)構(gòu)以及樁基設(shè)計的過程中選擇的材料要求、載荷能力等。

2.2 結(jié)構(gòu)問題

結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑樁基防震分析一個重要的問題，在不同的地區(qū)，高層建筑的樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該是不同的。在地震多發(fā)的地區(qū)，樁基的材料應(yīng)該由鋼結(jié)構(gòu)為主，多地震帶由于平時的地震較多，選擇鋼結(jié)構(gòu)作為抗震的主要材料，相較于我國經(jīng)常使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)固，鋼結(jié)構(gòu)樁基的設(shè)計，能夠使得整個高層建筑在面對地震時，能夠承受住地震強大的地震力，即使基層機構(gòu)發(fā)生變化，也能夠的維持住原有支持力的80%以上。近些年來，隨著我國的建筑工程的發(fā)展，對于高層建筑防震設(shè)計的原則應(yīng)該進行改變了，傳統(tǒng)的樁基抗震設(shè)計的原則是完全承受小震、減少中震的傷害、大震保障樁基的支持作用，這種原則，是與我國的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樁基有著很大的關(guān)系，但主要還是制約于我國當初較為落后的抗震建筑技術(shù)。在我國的建筑工程技術(shù)不斷進步的背景下，我國的變形控制建筑技術(shù)已經(jīng)取得較大的成果，變形控制技術(shù)設(shè)計的樁基，當發(fā)生地震時，樁基依附的底層發(fā)生側(cè)移，剛度較小的樁基結(jié)構(gòu)能夠最大程度的隨之發(fā)生側(cè)移，使得的底層樁基與地面形成一個的支撐結(jié)構(gòu)層，構(gòu)成一個穩(wěn)定的伸臂結(jié)構(gòu)，使得高層建筑的整體抗震能力提升。在現(xiàn)有的建筑技術(shù)基礎(chǔ)上，以鋼筋混凝土為主要建筑材料的高層建筑樁基設(shè)計的過程中，樁基結(jié)構(gòu)可以在轉(zhuǎn)換層設(shè)置一定的加強層，通過樁基外加強層的設(shè)計，也能夠很大程度上增強高層建筑樁基本身的剛度，減少發(fā)生地震時造成的災(zāi)害。

3 樁基抗震分析與設(shè)計的發(fā)展

3.1 柔性樁基設(shè)計

柔性樁基設(shè)計，是國外建筑技術(shù)發(fā)展下最常使用的提高高層建筑樁基抗震性能的方法，能夠充分提高搞成建筑樁基的抗震性能同時保證建筑工程取得最大的經(jīng)濟合理性。地下樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了建筑底層的抗震性，而樁基的結(jié)構(gòu)設(shè)計在發(fā)生地震時主要應(yīng)對是地層變化而造成了彎矩與剪力的變化。通過柔性樁基的設(shè)計，能夠使得樁基具有一定的柔性，地震造成地層發(fā)生變化時，作用于樁基的剪力與彎矩就能夠被柔性樁基吸收一部分，柔性樁基仍然具有較大的承受載荷的能力，這樣的柔性樁基設(shè)計就有效提高了高層建筑的抗震能力。柔性樁基的設(shè)計，可以的大范圍的應(yīng)用于地震頻發(fā)地帶的高層建筑樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，可以提高樁基設(shè)計的最大經(jīng)濟性。

3.2 晃動應(yīng)力與樁頂設(shè)計

晃動應(yīng)力是當?shù)卣鸢l(fā)生時，地層運動造成了樁頂運動而產(chǎn)生的晃動應(yīng)力，晃動應(yīng)力會對樁頂結(jié)構(gòu)造成巨大的載荷，很容易破壞樁頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，使得的高層建筑失去樁基的支撐而發(fā)生災(zāi)害。針對晃動應(yīng)力的破壞性，在設(shè)計樁基的過程中，可以在柔性樁基的基礎(chǔ)上，對樁頂采取加強型樁頂設(shè)計，使得的樁頂能夠承受較大的彎矩與剪力，不至于晃動應(yīng)力直接破壞樁頂。加強樁基的頂部結(jié)構(gòu)，首先要分析樁基頂部受到的晃動應(yīng)力，當發(fā)生地震時，地層運動會使得的樁基受到縱向的約束力，樁基本身看作剛體的話，受到一個較大的縱向約束力，會使得樁基的產(chǎn)生徑向形變，從而造成樁基的頂部增高，對樁頂造成破壞。因此，對于樁基頂部的加強，可以使用的振動器抽管對樁基頂部灌注混凝土，然后按照樁基的大小，采用4cm管壁厚度的鋼管再次加固，從而使得整個結(jié)構(gòu)材料具有較強的材料，能夠充分應(yīng)對晃動應(yīng)力所造成的破壞。晃動應(yīng)力是對搞成建筑樁基抗震能力威脅較大的因素，在建筑高層建筑時必須考慮到晃動應(yīng)力的破壞性，對樁基頂部采取必要的抗震材料進行加固。

結(jié)束語

樁基是一個高層建筑進行建筑施工的基礎(chǔ)，是保證搞成建筑具有較強抗震能力的重要依靠。建成的高層建筑進行樁基抗震分析，能夠充分對高層建筑在樁基設(shè)計的過程中的一些設(shè)計不足的地方及時發(fā)現(xiàn)，樁基在設(shè)計的過程中采用柔性樁基是提高樁基高層建筑樁基抗震能力的一個重要設(shè)計理念，同時對于樁基頂部的加強也是提高設(shè)計效率的重要方法。

參考文獻

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