高层建筑桩基抗震分析与应用

邵耿华

摘 要：改革开放以来，我国在经济建设方面取得了显著的成就，而建筑工程是我国的经济发展的重要动力之一，近些年来，随着科学技术的进步，建筑工程在建设城市建筑时建设高层建筑已经成为了一种主流趋势，而稳定的桩基是高层建筑抗震的重要基础。高层建筑在建设时，由于高度本身比较高，会造成建筑的整体重量偏大，其本身的抗震能力是比较弱的，因此，高层建筑桩基的抗震设计，很大程度上影响着高层建筑的抗震性能。我国建筑工程的发展在建设搞成建筑方面仍然处于较低的阶段，对于高层建筑的桩基抗震性能还有待提高，本文探析了我国当前的高层建筑桩基抗震分析方法，为建设抗震性能更好的高层建筑桩基提出了一些参考性建议。

关键词：高层建筑；抗震分析；桩基

前言

高层建筑的抗震设计是我国当前建筑工程发展一个重要方向，高层建筑在施工的过程中，桩基是高层建筑的基础，高层建筑的桩基设计，往往很大程度上决定了高层建筑的抗震性能。桩基在建设的过程中，往往需要进行一系列的勘查、设计，然后按照建筑标准进行严格的施工，桩基的设计，一般而言会将建筑的承载量与抗震等级全部计算进去，从而保证桩基在实际使用的过程中具有较强的稳定性。

1 现行的抗震分析方法

建设一个高层建筑，对建筑的总体结构进行抗震分析是必不可少的，抗震分析着重建筑的桩基到建筑结构，分析建筑物的总体抗震能力，保证建筑建成后具有一定的抗震能力。对于高层建筑桩基的抗震分析，经过多年的研究与完善，现行的桩基抗震分析方法主要是称为简易分析法的一种桩基抗震分析方法。简易分析法，从桩基的设计出发，按照土层运动规律为基础，可以对一个高层建筑的桩基结构设计进行详细的分析。简易分析法，根据工程力学的方法，将高层桩基的结构分开，对于桩顶，t=m（T/4）时，桩顶与土层位移产生最大弯矩，而土层在水平面上受到一个约束力F，当n根桩顶同时作用时，最大地震力与剪力会相等，两者互相抵消，使得整个机构处于平衡状态。当土层较深时，主要分析土唯一的深度d，根据深度d，才可以进行进一步的分析，从而确认高层建筑的抗震性能。

2 抗震分析中常见的问题

2.1 高度问题

高层建筑的抗震能力与高层建筑的高度有很大的關系，高度过高的建筑，其桩基设计的抗震要求就要提高，但是桩基设计的设计水平是有限的，因此在建设高层建筑时一个十分重要的条件是不能一味的追求高度，必须保证桩基的抗震结构体系在使用高度的范围内。高层建筑在设计桩基的过程中，要进行初步的抗震分析，主要分析当地的历史地震参数，利用历史地震时的地震力为标准，参考在当前桩基设计的条件下，建筑物的形态结构发生的变化，从而对建筑的抗震性能有一个初步的分析结果。高度问题是抗震分析中一个重要的参考要点，在桩基抗震分析中，一定要从建筑物的总体高度出发，对建筑物的高度要有着详细的分析结果，通过建筑高度分析抗震的结果，反作用过来，就能够决定桩基的设计结构以及桩基设计的过程中选择的材料要求、载荷能力等。

2.2 结构问题

结构设计是高层建筑桩基防震分析一个重要的问题，在不同的地区，高层建筑的桩基结构设计应该是不同的。在地震多发的地区，桩基的材料应该由钢结构为主，多地震带由于平时的地震较多，选择钢结构作为抗震的主要材料，相较于我国经常使用的钢筋混凝土结构更加的稳固，钢结构桩基的设计，能够使得整个高层建筑在面对地震时，能够承受住地震强大的地震力，即使基层机构发生变化，也能够的维持住原有支持力的80%以上。近些年来，随着我国的建筑工程的发展，对于高层建筑防震设计的原则应该进行改变了，传统的桩基抗震设计的原则是完全承受小震、减少中震的伤害、大震保障桩基的支持作用，这种原则，是与我国的钢筋混凝土结构桩基有着很大的关系，但主要还是制约于我国当初较为落后的抗震建筑技术。在我国的建筑工程技术不断进步的背景下，我国的变形控制建筑技术已经取得较大的成果，变形控制技术设计的桩基，当发生地震时，桩基依附的底层发生侧移，刚度较小的桩基结构能够最大程度的随之发生侧移，使得的底层桩基与地面形成一个的支撑结构层，构成一个稳定的伸臂结构，使得高层建筑的整体抗震能力提升。在现有的建筑技术基础上，以钢筋混凝土为主要建筑材料的高层建筑桩基设计的过程中，桩基结构可以在转换层设置一定的加强层，通过桩基外加强层的设计，也能够很大程度上增强高层建筑桩基本身的刚度，减少发生地震时造成的灾害。

3 桩基抗震分析与设计的发展

3.1 柔性桩基设计

柔性桩基设计，是国外建筑技术发展下最常使用的提高高层建筑桩基抗震性能的方法，能够充分提高搞成建筑桩基的抗震性能同时保证建筑工程取得最大的经济合理性。地下桩基结构设计决定了建筑底层的抗震性，而桩基的结构设计在发生地震时主要应对是地层变化而造成了弯矩与剪力的变化。通过柔性桩基的设计，能够使得桩基具有一定的柔性，地震造成地层发生变化时，作用于桩基的剪力与弯矩就能够被柔性桩基吸收一部分，柔性桩基仍然具有较大的承受载荷的能力，这样的柔性桩基设计就有效提高了高层建筑的抗震能力。柔性桩基的设计，可以的大范围的应用于地震频发地带的高层建筑桩基结构设计当中，可以提高桩基设计的最大经济性。

3.2 晃动应力与桩顶设计

晃动应力是当地震发生时，地层运动造成了桩顶运动而产生的晃动应力，晃动应力会对桩顶结构造成巨大的载荷，很容易破坏桩顶的结构，使得的高层建筑失去桩基的支撑而发生灾害。针对晃动应力的破坏性，在设计桩基的过程中，可以在柔性桩基的基础上，对桩顶采取加强型桩顶设计，使得的桩顶能够承受较大的弯矩与剪力，不至于晃动应力直接破坏桩顶。加强桩基的顶部结构，首先要分析桩基顶部受到的晃动应力，当发生地震时，地层运动会使得的桩基受到纵向的约束力，桩基本身看作刚体的话，受到一个较大的纵向约束力，会使得桩基的产生径向形变，从而造成桩基的顶部增高，对桩顶造成破坏。因此，对于桩基顶部的加强，可以使用的振动器抽管对桩基顶部灌注混凝土，然后按照桩基的大小，采用4cm管壁厚度的钢管再次加固，从而使得整个结构材料具有较强的材料，能够充分应对晃动应力所造成的破坏。晃动应力是对搞成建筑桩基抗震能力威胁较大的因素，在建筑高层建筑时必须考虑到晃动应力的破坏性，对桩基顶部采取必要的抗震材料进行加固。

结束语

桩基是一个高层建筑进行建筑施工的基础，是保证搞成建筑具有较强抗震能力的重要依靠。建成的高层建筑进行桩基抗震分析，能够充分对高层建筑在桩基设计的过程中的一些设计不足的地方及时发现，桩基在设计的过程中采用柔性桩基是提高桩基高层建筑桩基抗震能力的一个重要设计理念，同时对于桩基顶部的加强也是提高设计效率的重要方法。

参考文献

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