砼框架结构抗震设计中浅基础设计探讨

张志俊

(黄冈职业技术学院建筑学院，湖北黄冈438002)

砼框架结构抗震设计中常用浅基础的类型主要有柱下独立基础、柱下条形基础及筏形基础。由于基础是埋在地基中建筑物的下部结构，损坏后不易修复，要在砼框架结构抗震设计中正确进行浅基础的设计，必须明确浅基础的设计类型，理解浅基础设计计算应遵循的地基基础抗震设计原则，掌握浅基础设计计算及构造应满足的地基基础抗震设计要求。

1 砼框架结构抗震设计中浅基础的设计类型应采用弹性基础

我国在《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)1.0.1中提出了以二阶段设计方法去实现结构三个烈度水准的抗震设防目标要求，基本的抗震设防目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构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设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般＇性修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏［1］。使建筑物在使用期间对不同频率和强度的地震应具有不同的抵抗能力，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在砼框架结构抗震设计二阶段设计方法中，对于第一阶段众值烈度(多烈度)下延性框架设计很重要，众值烈度下砼框架结构处于弹性状态，应通过抗震措施的采取来设计延性框架，遵循延性框架四强四弱(强节弱杆、强剪弱弯、强压弱拉、强柱弱梁)设计原则，建立梁式侧移机构的砼框架结构抗震机制，使其在遭受本地区规定的设防烈度的地震影响时，砼框架结构进入弹塑性状态，梁端形成塑性铰，满足第二水准的设防要求，做到中震可修;在遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，满足第三水准罕遇烈度设计要求(不发生倒塌)，砼框架结构破坏时形成梁式侧移机构［2］。砼框架结构抗震设计实际上是通过上部框架结构在众值烈度下处于弹性状态时的延性框架设计，使砼框架结构在遭受本地区规定的设防烈度和遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，砼框架结构进入弹塑性状态，梁端形成塑性铰，产生大量的非弹性变形，吸收和耗散地震能量，降低砼框架结构刚度，减少地震作用，让下部浅基础结构仍处于众值烈度下的弹性状态，去承受和传递遭受本地区规定的设防烈度和遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时经过上部延性框架非弹性变形降低后的地震作用。

砼框架结构在遭受本地区规定的设防烈度和遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，上部众值烈度下处于弹性状态时的延性框架通过塑性铰区域的变形，有效地吸收和耗散地震能量，降低了结构的刚度，致使结构在地震作用下的反应减小，也就是使地震对结构的作用力减小，地震对结构的作用力仍为众值烈度下处于弹性状态时经内力调整设计的延性框架内力，降低了设防烈度和罕遇地震影响时产生的地震作用，使上部众值烈度下处于弹性状态时的延性框架结构中内力并未因砼框架结构在遭受本地区规定的设防烈度和遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时增大，只是达到众值烈度下处于弹性状态时经内力调整设计的延性框架内力。

综上所述，砼框架结构抗震设计中浅基础的设计仍然是众值烈度下的弹性基础的设计，柱根设计内力为众值烈度下处于弹性状态时最不利组合内力经内力调整设计的延性框架柱根内力。

2 砼框架结构抗震设计中浅基础设计应遵循地基基础抗震设计原则

在砼框架结构抗震设计中，地基基础抗震设防应遵循的原则是:

选择有利的建筑场地。宜选择对建筑物抗震有利的场地，如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等场地。宜避开对建筑物抗震不利的场地，如易液化土地基、软弱土地基和不均匀地基。如果无法避开对建筑物抗震不利的场地时，应采取适当的抗震措施。

加强基础和上部结构的整体性。如采取在基底配置构造钢筋，柱的下端与地梁固结等措施加强基础和上部结构的整体性。

增强基础的防震性能。如通过合理加大基础的埋置深度，增加基础侧面土体对地震的抑制作用，从而减少建筑物的振幅增强基础的防震性能;通过正确选择基础类型，选择整体性好的基础类型，减轻震陷引起的不均匀沉降，从而减少上部建筑物的破坏，增强基础的防震性能。

3 砼框架结构抗震设计中浅基础的设计计算及构造应满足地基基础抗震设计要求

《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)4.2.1规定:下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:1、本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。2、地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑:1)一般的单层厂房和单层空旷房屋;2)砌体房屋;3)不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋;4)基础荷载与3)项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。除去上述规定的建筑外，其余建筑均应进行天然地基及基础的抗震承载力验算。对于在砼框架结构抗震设计中需要进行抗震计算的浅基础，多遇地震作用均应参与组合，设计计算需要分别满足众值烈度下砼结构和地基的承载能力极限状态和正常使用极限状态要求，配筋构造只需要满足砼结构非抗震要求。

对于在砼框架结构抗震设计中需要进行抗震计算的浅基础中地基的承载能力极限状态，《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)4.2.2规定:天然地基基础抗震验算时，应采用地震作用效应标准组合，且地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算［3］。对于砼框架结构浅基础非抗震设计中的地基的正常使用极限状态，《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)3.0.2规定:设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计;3.0.4规定:计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用［4］。对于砼框架结构浅基础的抗震设计中地基的正常使用极限状态，由于地震作用下地基变形过程十分复杂，在满足砼框架结构浅基础非抗震设计中的地基的正常使用极限状态条件下，应通过对砼框架结构上部结构或地基基础采取抗震措施去弥补。如对液化土地基、软弱土地基和不均匀地基采取抗震措施去满足砼框架结构浅基础的抗震设计中地基的正常使用极限状态。

对于在砼框架结构抗震设计中需要进行抗震计算的浅基础中基础的承载能力极限状态，《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)3.0.4规定:在确定基础截面、计算基础内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合。对于在砼框架结构抗震设计中需要进行抗震计算的浅基础中基础的正常使用极限状态，《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)3.0.4规定:当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。也就是说，对于在砼框架结构抗震设计中需要进行抗震计算的浅基础，无论是承载能力极限状态下荷载效应的基本组合还是正常使用极限状态荷载效应的标准组合，多遇地震作用均应参与组合，柱根设计内力为众值烈度(多遇烈度)下处于弹性状态时最不利组合内力经内力调整设计的延性框架柱根内力。

由于砼框架结构抗震设计中浅基础的设计仍然是众值烈度下的弹性基础的设计，在抗震设计中浅基础不允许出现塑性铰，因此浅基础的构造要求不需要考虑基础的延性要求，只需要满足砼结构非抗震构造要求。

总而言之，砼框架结构抗震设计中浅基础的设计是众值烈度下的弹性基础设计，多遇地震作用均应参与组合，柱根设计内力为众值烈度下处于弹性状态时，最不利组合内力经内力调整设计的延性框架柱根内力，浅基础的设计按弹性基础设计时，不需要考虑基础的延性要求，设计计算应遵循地基基础抗震设计原则，满足地基基础抗震设计要求。

［1］中华人民共和国国家标准.GB 50011-2010建筑抗震设计规范［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［2］张志俊.论砼框架结构抗震设计［J］.黄冈职业技术学院学报，2011(01):101.

［3］中华人民共和国国家标准.GB 50011-2010建筑抗震设计规范［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010:21～22.

［4］中华人民共和国国家标准.GB 50007-2002建筑地基基础设计规范［M］.北京:中国建筑工业出版社，2002:6～9.