高層建筑樁基抗震分析與應用

邵耿華

摘 要：改革開放以來，我國在經濟建設方面取得了顯著的成就，而建筑工程是我國的經濟發展的重要動力之一，近些年來，隨著科學技術的進步，建筑工程在建設城市建筑時建設高層建筑已經成為了一種主流趨勢，而穩定的樁基是高層建筑抗震的重要基礎。高層建筑在建設時，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。我國建筑工程的發展在建設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，為建設抗震性能更好的高層建筑樁基提出了一些參考性建議。

關鍵詞：高層建筑；抗震分析；樁基

前言

高層建筑的抗震設計是我國當前建筑工程發展一個重要方向，高層建筑在施工的過程中，樁基是高層建筑的基礎，高層建筑的樁基設計，往往很大程度上決定了高層建筑的抗震性能。樁基在建設的過程中，往往需要進行一系列的勘查、設計，然后按照建筑標準進行嚴格的施工，樁基的設計，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定性。

1 現行的抗震分析方法

建設一個高層建筑，對建筑的總體結構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構，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，經過多年的研究與完善，現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，從樁基的設計出發，按照土層運動規律為基礎，可以對一個高層建筑的樁基結構設計進行詳細的分析。簡易分析法，根據工程力學的方法，將高層樁基的結構分開，對于樁頂，t=m（T/4）時，樁頂與土層位移產生最大彎矩，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，使得整個機構處于平衡狀態。當土層較深時，主要分析土唯一的深度d，根據深度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系，高度過高的建筑，其樁基設計的抗震要求就要提高，但是樁基設計的設計水平是有限的，因此在建設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構體系在使用高度的范圍內。高層建筑在設計樁基的過程中，要進行初步的抗震分析，主要分析當地的歷史地震參數，利用歷史地震時的地震力為標準，參考在當前樁基設計的條件下，建筑物的形態結構發生的變化，從而對建筑的抗震性能有一個初步的分析結果。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，對建筑物的高度要有著詳細的分析結果，通過建筑高度分析抗震的結果，反作用過來，就能夠決定樁基的設計結構以及樁基設計的過程中選擇的材料要求、載荷能力等。

2.2 結構問題

結構設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，高層建筑的樁基結構設計應該是不同的。在地震多發的地區，樁基的材料應該由鋼結構為主，多地震帶由于平時的地震較多，選擇鋼結構作為抗震的主要材料，相較于我國經常使用的鋼筋混凝土結構更加的穩固，鋼結構樁基的設計，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，即使基層機構發生變化，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展，對于高層建筑防震設計的原則應該進行改變了，傳統的樁基抗震設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構樁基有著很大的關系，但主要還是制約于我國當初較為落后的抗震建筑技術。在我國的建筑工程技術不斷進步的背景下，我國的變形控制建筑技術已經取得較大的成果，變形控制技術設計的樁基，當發生地震時，樁基依附的底層發生側移，剛度較小的樁基結構能夠最大程度的隨之發生側移，使得的底層樁基與地面形成一個的支撐結構層，構成一個穩定的伸臂結構，使得高層建筑的整體抗震能力提升。在現有的建筑技術基礎上，以鋼筋混凝土為主要建筑材料的高層建筑樁基設計的過程中，樁基結構可以在轉換層設置一定的加強層，通過樁基外加強層的設計，也能夠很大程度上增強高層建筑樁基本身的剛度，減少發生地震時造成的災害。

3 樁基抗震分析與設計的發展

3.1 柔性樁基設計

柔性樁基設計，是國外建筑技術發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濟合理性。地下樁基結構設計決定了建筑底層的抗震性，而樁基的結構設計在發生地震時主要應對是地層變化而造成了彎矩與剪力的變化。通過柔性樁基的設計，能夠使得樁基具有一定的柔性，地震造成地層發生變化時，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，這樣的柔性樁基設計就有效提高了高層建筑的抗震能力。柔性樁基的設計，可以的大范圍的應用于地震頻發地帶的高層建筑樁基結構設計當中，可以提高樁基設計的最大經濟性。

3.2 晃動應力與樁頂設計

晃動應力是當地震發生時，地層運動造成了樁頂運動而產生的晃動應力，晃動應力會對樁頂結構造成巨大的載荷，很容易破壞樁頂的結構，使得的高層建筑失去樁基的支撐而發生災害。針對晃動應力的破壞性，在設計樁基的過程中，可以在柔性樁基的基礎上，對樁頂采取加強型樁頂設計，使得的樁頂能夠承受較大的彎矩與剪力，不至于晃動應力直接破壞樁頂。加強樁基的頂部結構，首先要分析樁基頂部受到的晃動應力，當發生地震時，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，從而使得整個結構材料具有較強的材料，能夠充分應對晃動應力所造成的破壞。晃動應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力的破壞性，對樁基頂部采取必要的抗震材料進行加固。

結束語

樁基是一個高層建筑進行建筑施工的基礎，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計的過程中的一些設計不足的地方及時發現，樁基在設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計理念，同時對于樁基頂部的加強也是提高設計效率的重要方法。

參考文獻

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