基本介紹
- 中文名：耐震基礎
- 拼音：nai zhen ji chu
- 概念：有耐震能力的地基
- 套用：減少地震的破壞
- 相關概念：地震
- 領域：建築施工
地基基礎抗震設計的一般原則,地基與基礎的接觸問題,不良地基的抗震措施,抗液化措施的原則,軟弱粘性土地基,雜填土地基,不均勻地基,設計建議,
地基基礎抗震設計的一般原則
(1)進行地基基礎抗震設計時，一般情況下地基宜符合下列要求：同一結構單元不宜設定在性質截然不同的地基上，也不宜部分採用天然地基部分採用樁基;當地基有軟弱粘土、液化土、新近填上或嚴重不均勻土層時，宜採取適當措施，加強基礎的整體性和剛性。
(2)建造在較好地基(指在7度、8度、9度地區而地基土靜承載力標準值分別大於80妞a、10OkPa、120kPa的上層)上的一般建築物(如砌體房屋、單層廠房或七層以下的民用框架房屋等)，可不做地基基礎抗震驗算的情況外，其餘情況下都要進行天然地基抗震強度驗算。
地基與基礎的接觸問題
地基與基礎的接觸問題是一個非常複雜的問題。地基-基礎-上部結構共同作用的問題是關於結構、基礎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構體系、各種各樣的基礎和特性各異的地基。相互作用問題涉及土力學和岩土工程的方方面面。土是由固、液、氣三相組合而成，土的本構關係有許多突出的特點:應力應變關係的非線性、彈塑性、剪脹(縮)性、壓密性、蠕變性、各向異性，以及受應力水平、應力狀態、應力路徑和應力歷史的影響，表現出極其複雜的關係。這些性質從根本上講都與土中顆粒相互作用有關[5]。與各種連續介質組成的材料不同，土的變形和強度都取決於顆粒間的相對位移，表現在土體巨觀上是密度和結構上的變化。同時，共同作用中還涉及基礎與地基變形的協調問題，混凝土與土這兩種性能相差很大的物質的變形協調難以模擬，這些問題成為多年來都不能精確解決的難題。以往在分析基礎與地基相互作用時，往往採用下面兩種簡化假定：1)接觸面十分光滑，不產生剪應力；2)接觸面十分粗糙，土體與結構之間無滑動可能。
顯然，這兩種假定都是絕對理想化，不符合實際情況。對接觸面問題國內外許多學者進行了研究，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。關於接觸面的本構關係，目前國內外普遍採用Cloug和Duncan等人提出的剪應力與相對錯動位移關係的雙曲線模型，將它用於無厚度的Goodman單元，提出了單位切向剛度的計算公式。Goodman單元能模擬接觸面的滑移和張裂，但對受壓情況，兩側材料會重疊，為避免重疊，法向剛度要取得很大，這給計算帶來一些誤差。在共同作用分析中，為了簡化計算，許多學者進行的研究大部分也都是基於豎向荷載作用下的共同作用，他們對框架、筏板、地基的變形和受力進行了大量的研究，得出了許多有益的結論，並且有些成果已經套用於實際工程中，取得了一定的經濟效益。對於水平荷載作用下的研究則很少，且對水平荷載的研究大多也沒有考慮地基水平剛度的影響。水平荷載對結構的受力和變形影響隨建築物的高度而變化。通常當建築物高度增加時，水平荷載(風荷載及地震作用)對上部結構起的作用將愈來愈大。除了結構內力將明顯加大外，結構側向位移增加更快。彎矩和位移都呈指數曲線上升。多層和高層建築結構都要抵抗豎向及水平荷載作用，特別是在高層建築中，結構要使用更強的構件來抵抗水平作用力，抗側力構件設計成為高層建築結構設計的主要問題。但在水平力作用下結構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，認為地基的水平剛度無窮大。這在很多情況下是與事實不相符的。
不良地基的抗震措施
抗液化措施的原則
要求一般情況下，除丁類建築外，不應將未經處理的液化土層作為天然地基持力層。《抗震規範》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和上部結構的處理措施，在這裡不再詳述。
軟弱粘性土地基
當建築物地基主要持力層範圍記憶體在軟弱粘性土時，應採取適當的抗震措施。例如，選擇合適的地基容許承載力，調整基礎面積，減少基礎偏心，採用箱形基礎、片筏基礎或鋼筋混凝土十字條形基礎，加設基礎圈樑，合理設定沉降縫等。同時也可以採用樁基或其它人工地基。
雜填土地基
雜填上壓縮性大，均勻性差，若作為基礎持力層，地震時往往會由於不均勻沉降導致建築物開裂。因此，對地震區雜填土地基應進行處理。當雜填土土層較薄時，可採用換土墊層法；當雜填土土層較厚時，可採用重錘夯實法、深層擠密法等地基加固方法進行處理。
不均勻地基
當建築物無法避免在溝、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，應採取有效的抗震措施。例如，嚴格控制填土的施工質量，確保填土密實;將坡面挖成台階形等。若建築基礎部分落在岩石上，部分落在填土上，則應在填土部分採用短樁等方法，使整個建築都落在同一岩層上。
設計建議
根據建模分析及工程實踐，對給設計提出了一些建議：
1)建造在軟土地基上的建築物，尤其是沿豎向剛度有較大變化的高層建築，地基-基礎-上部結構共同作用的影響很突出，不能忽視。
2)一切振動問題，都要避免發生共振。設計時避免建築物的自振周期與建築場地的卓越周期耦合，使建築物結構振動放大。地震時地基內基岩上的表土層愈厚，建築場地的卓越周期愈長。建築場地的土的類別和基岩上覆蓋土層的厚度是影響地震烈度最明顯的因素。
3)按剛性地基來進行高層框架結構地震反應分析，其計算模型不能完全反映結構的真實受力和變形狀態及土對地震能量的逸散作用。因此，應採用合理的計算模型，儘可能真實地反映結構實際受力和變形狀態。否則，分析計算結果與實際情況有較大誤差。
4)考慮高層框架與群樁-土共同作用三維空間結構系統的地震動時程回響分析。可真實反映出沿豎向剛度有變化的樓層部位柱內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並不總是偏於安全的。
5)建議對軟土地基上的高層鋼框架這類高聳結構，除按剛性地基分析外，宜再按土-結構共同作用的三維空間結構系統進行地震動時程回響分析。
6)可以通過基礎隔振和減振，利用基礎與上部結構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結構的破壞作用的。
8)建築物的豎向荷載和地震荷載都是越到下層越大。同時，上部結構和地基基礎的共同工作、相互作用使上部結構的下面幾層產生次應力。因此，加強基礎與上部結構接觸部位的整體強度、整體剛度和耐久性尤為重要。
