工业建筑抗震设计研究

１地基条件与基础形式

首先要选择有利的场地，确保建筑结构的地基稳定，一定要避免出现由于地基土液化失效所引起的建筑结构的破坏现象。抗震规范根据场地覆盖层厚度和土层等效剪切波速度把场地分成四种场地类别。这种分类充分考虑了覆盖层的厚度对频谱特性和地面运动强度的影响。规范还引用设计地震分组（近震和远震）的概念，用以反应震级和震中距的影响，使场地反映更为合理和接近实际。场地内软弱冲积土层越厚，对高层建筑结构的危害越大。

当基岩上的软弱冲积土层厚度超过１６０ｍ时，由于场地土振动的特征周期与高层建筑结构某一范围内的周期相吻合而发生共振，使高层建筑结构的破坏率急剧增加。故土层等效剪切波速度和场地覆盖层厚度是抗震设计中很重要的两个参数，设计人员一定要想法获得这两个数据从而求得场地土特征周期。即使是在同一地区搞建设，为了避开共振，也应根据场地土振动特征周期在该地区的不同地段，将建筑结构设计成不同的自振周期。目前工业建筑中常用的基础有浅基础和深基础两大类，具体形式分为：独立基础、条形基础、十字形基础、筏板基础、箱形基础、桩基础等。

若天然地基的承载力比较高而地基变形较小，框架柱网和荷载都比较均匀分布，宜采用独立基础形式。因为在满足变形要求和承载力要求下，其具有更好的经济性。但是在纵向和横向宜通过拉梁进行适当拉接。在承载力比较小，同时框架柱的荷载却比较大的情况下，可以考虑采用十字交叉基础形式。这种基础具有良好的空间刚度，是一种非常好的基础形式。对于有承载力较低的软弱层的地基或者杂填土地基，由于其地基变形会比较大，通常都要对其先进行地基处理。

单纯采用增强基础刚度或者加大基础断面来承担建筑物上部结构荷载是不够的，因为基础尺寸或者刚度再大，与上部结构相比还是非常柔的。所以在这种情况下，基础选型应该结合地基处理措施来进行设计。若天然基础采用浅基础出现沉降过大，即使通过基础处理也无法满足建筑物的设计要求时；或者建筑物从上部结构传递的荷载较大，但是地基土上部比较软弱，下部有能够作为桩端持力层的较坚硬土层时，宜采用桩基础形式。

２基础形式与埋深在抗震设计中作用

基础形式对高层工业建筑结构的抗震性能有较大的影响，箱型基础、筏式基础、十字交叉梁基础和条形基础均有较好的抗震性能，可根据具体情况优先采用，尤其是当建筑结构建在Ⅲ、Ⅳ类场地土上时，更要优先采用。它们可以缩小建筑结构的地震反应。当设有地下室（譬如粮食加工饲料车间、工作塔等）而又位于软弱基础上时，可减少的地震反应比例更甚。基础埋深对建筑物的稳定有重要作用，一般采用天然基础埋置深度均取建筑结构总高度的１／１２～１／８，不能少于１／１５。采用桩基础上述埋深可以适当减少，但不能少于１／１８，当然此时所说的埋深不含桩长。基础埋得越深，越有利于减轻上部结构的地震反应。

３进一步明确地基与基础概念

设计人员在工程设计中，除了应注意做到满足上述要求外，还应明确以下概念问题：

（１）不同场地类别会有不同的固有动力特性，它不受上部结构的影响，也不因地基局部处理而改变。

（２）软弱地基上采用桩基基础，不改变场地类别。当桩长穿过软弱土层，桩尖支承在坚硬层上时，对抗震有利，但在设计中不考虑提高。

（３）设计中同一结构单元内不宜采用两种基础类型，也不要使基础底埋置标高相差悬殊，以免地震反应差别过大，将建筑物拉裂。

（４）在当前的面粉车间毛、润麦仓及粉仓设计中，因其高度往往大于３０ｍ，仓体又采用混凝土墙现浇，为了防止出现对抗震不利的“鸡腿”建筑及满足高规要求，需要剪力墙落地设计，结构类型实际就定性为框架－剪力墙结构。在该结构类型中，剪力墙基础的设计又为重中之重，因为剪力墙承受着绝大部分水平力作用，而它们又都是通过基础传给地基的。如果剪力墙基础在强度设计与变形设计上出了问题，它将影响到上部建筑结构的稳定性。

举个例子，剪力墙基础在土质很好的时候，可以采用分离式条形基础。这种分离式条基是不同于多层结构里的分离式条基的，譬如不同于多层砌体墙下条形基础。剪力墙结构的分离式条形基础其本质上是一种分离式局部筏板基础，虽然冠以条形基础之名，但是这种基础在力学本质上一样要满足筏板基础的抗弯、抗剪、抗冲切，特别是当好几片墙交汇在一起的时候，如Ｌ型，Ｔ型时候，还需要考虑局部整体受力。在这几片交汇墙下的条形基础，它必须满足多肢的各分肢传来的线荷载承载力、弯矩，还有各肢相互影响产生的不均匀沉降以及由此衍生出的附加内力。

总之，局部几片交汇墙下的条基，就是一块局部的筏板，要按照桩筏筏板有限元程序做局部整体计算才够准确。这种分离式条形基础（分离式筏基）计算原则就是整体上分离计算，局部整体计算，在工业建筑仓体结构没有地下室的时候，它比全局上的整体大筏板节省的多。但这种分离式基础整体性不太好，一般用在持力层较浅，土质很好的低烈度区仓体下。如局部式筏板下面加上桩基，并且控制好差异沉降，是可以适当扩大这种基础的适用范围的。近年来，粮食加工企业为了提高产能、扩大生产效益，不断改进生产工艺，完善生产方式，导致工业厂房的设计高度越来越高，相当一部分已突破２４ｍ达到了高层建筑的范畴。

这使得规范对设计模型中各项参数控制更为严格，它们控制着结构是否安全，是与建筑物的地基与基础紧密相关的。地基与基础在设计中的地位至关重要。因此，建筑结构设计人员需要依据工业厂房的结构类型，结构构件的平面布置、建筑物上部荷载的大小和分布，以及建筑物的抗震等级，结合拟建场地的地基现场实际情况，把地基、基础与上部结构系统结合为一整体，综合考虑各方面的因素来设计基础。

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