桩基中震控制问题

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1、建筑桩基地震控制问题探讨卢伟煌福建省建筑设计研究院350001[引言]上部结构的抗震设防目标是：“小震不坏，中震可修，大震不倒”，而现有的《建筑桩基技术规范》对桩基的设计没有抗震设防目标要求，对于建筑最为重要的桩基仅有小震控制，没有中震和大震复核，是不妥的，如果桩基先坏，即使上部结构没有问题，也不能达到上部结构的抗震设防目标，因此建议桩基与上部结构设计的抗震设防目标需一致。一、概述：上部结构的抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或

2、不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。简单的概括为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。现有的《建筑桩基技术规范》对桩基的设计没有抗震设防目标要求，仅有对小震控制验算，没有对中震和大震复核，在软弱地基上，对于小截面的桩基，特别是钢筋混凝土预应力管桩，在中震和大震地震影响下，其竖向和水平承载力的不足尤为明显，尤其是水平承载力的不足更为明显。二、小震、中震和大震基底剪力的比较：小震、中震、大震地震加速度时程曲线的最大值（cm/s2）（见表1）和水平地震影响系数最大值（见表2），表1、小震、中震

3、、大震地震加速度时程曲线的最大值（cm/s2）地震影响6度7度（7.5度）8度（8.5度）9度小震1835（55）70（110）140中震4998（147）196（294）392大震125220（310）400（510）620表2、水平地震影响系数最大值：地震影响6度7度（7.5度）8度（8.5度）9度小震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32中震0.110.23（0.32）0.45（0.64）0.90大震0.260.50（0.72）0.90（1.20）1.40从表2中可看出，水平地震影响系数最大值中震比小震大2.8倍左右，大震比小震

4、大6倍左右，也就是说当建筑物的侧向刚度不衰退的情况下，基底剪力中震比小震大2.8倍左右，大震比小震大6倍左右。在中震影响下，结构有可能局部出现塑性，结构水平刚度有一定的衰退，但衰退的不是很严重，因此基底剪力减小的也不很严重。在大震影响下，虽然结构进入弹塑性阶段，但基底剪力还是比小震和中震来得大，因此，建议桩基与上部结构设计的抗震设防目标一致。三、预应力混凝土管桩基础的水平承载力验算：对于采用预应力混凝土管桩基础的建筑，应验算桩基的水平承载力，在《福建省建筑结构设计暂行规定》有明确的规定，但不等于其它桩型的基础不要验算桩基的水平承载力，而是由于预应力混凝

5、土管桩基础的水平承载力较低，特别重视而已。建筑物桩基的布置，一般按竖向承载力布置桩基，设计院不重视桩基的水平承载力验算，由于预应力混凝土管桩抗压承载力远大于水平承载力，对于底部剪力较大的结构，按竖向承载力控制的桩基，其桩基水平承载力不经验算是不安全的。当单桩基础和单排桩基纵向轴线与水平力方向相垂直时，桩顶按铰接考虑，否则桩顶约束状态介于铰接与固接之间。预应力混凝土管桩的单桩水平承载力特征值如下：地基土水平抗力系数的比例系数m=2.5(5.0)MN/，水平位移允许值10mm，桩的换算深度，桩与承台连接按铰接。PHC400-95单桩水平承载力特征值22.4

6、(34.0)KNPHC500-100单桩水平承载力特征值34.0(51.5)KNPHC500-125单桩水平承载力特征值35.0(53.0)KN承台下属淤泥层土层（其水平抗力系数的比例系数m=2.5MN/），预应力混凝土管桩PHC500-125A，其单桩水平承载力特征值仅有35KN；对于无地下室的建筑，为了满足桩基水平承载力要求，对于剪重比为1.6%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于2187KN；对于剪重比为2.4%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于1458KN；对于剪重比为3.0%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于1166KN；从中可看出

7、，单桩水平承载力与单桩抗压承载力不匹配，因此必须验算桩基的水平承载力。对于中震和大震下，图2楼梯梯板拉裂的震害图3水泥厂结构的震害图4白鹿镇中学在地震断裂带两侧教学楼的震害图5都江堰都江之春楼盘底层柱破坏图6汉旺镇东方汽轮机厂，框架结构的办公楼隔墙震害图7汉旺镇东方汽轮机厂单层厂房震害图7小鱼洞大桥的震害三、结构概念设计问题：1、多道抗震防线：结构必须有多道抗震防线，这是抗震设计中非常重要的一个基本概念。在这次汶川地震中也充分表现出来，有些建筑倒塌，而有些建筑不倒，下面从空旷建筑倒塌来看结构有多道抗震防线的必要性：这次震害学校教学楼较为严重，一般说来，

8、钢筋混凝土框架结构的抗震性能要优于砌体结构，但这次震害表明空旷的学校（框架结构）教学楼倒塌（如