幾乎所有人都認(rèn)為,采用了樁基礎(chǔ),房屋抗震就萬事大吉。筆者覺得這是一個誤區(qū)。下面短文論述,供大家批準(zhǔn)指正:

為了簡化問題,把模型簡單化,極端化:

地質(zhì)條件:地形水平,15米厚的松散填土+花崗巖。波速:130m/s 、900m/s!狾K,Ⅲ類場地,Tg=0.45s。是不是不利地段,且不論——û有突出地形,無須水平影響系數(shù)放大,設(shè)計并不關(guān)心。

房屋:高層多層均可、一層地下室,-5M深度。

基礎(chǔ):嵌巖的小直徑樁。

Ⅲ類場地和0.45秒的周期既然確定,那ô來自地基土部分的地震影響系數(shù)的參數(shù)也確定——這說明了,水平地震的“策動力”,是由地層確定的,無關(guān)什ô基礎(chǔ)形式。簡單說,荷載來自覆蓋層。而不是說,用了樁基礎(chǔ),地震荷載就會小。

再來說建筑物如何抵抗地震力這塊,也就是抗力。抗力來自樁?承臺?地下室?還是上部結(jié)構(gòu)?涉及阻尼比啊,嵌固端這些,這不是我的專業(yè),并不大清楚。我僅就樁土體系這塊,來分析樁的受力,這塊作為巖土師,還是比較熟悉的。

常規(guī)豎向受力的時候,工程師是希望地下的結(jié)構(gòu)體(樁、承臺、地下室),都和土緊密接觸,越緊密越好。這樣才能提供良好的側(cè)阻、側(cè)限,為豎向力服務(wù),為了房屋更好“嵌入地球”服務(wù)。

地震力外的橫向力,往往施加于建筑物上部,比如風(fēng)荷載。這時候,樁土,包括其他側(cè)限土,都是以被動土壓力的方式抵抗來自房屋結(jié)構(gòu)體的λ移,抵抗橫向荷載,而土的被動力是很強大的。

當(dāng)?shù)卣鹆砼R的時候,地震剪切波推動松散土,震動是很厲害啊。首選是由5-15米深度的樁周土、0-5米深度的地下室側(cè)限土“策動”。15米下的花崗巖震幅小,上面的建筑結(jié)構(gòu)剛度也很大,也還來不及震動。這時抗力和荷載,和風(fēng)荷載狀況下顛倒。地震荷載來自原來的地基承載體,嵌巖樁端和上部結(jié)構(gòu)成了抵抗的阻尼。是不是?

——風(fēng)荷載的是外來的,首先施加于上部結(jié)構(gòu),然后樁、土、樁端嵌固巖石一起被動抵抗。

——地震荷載也是外來的,首先施工下部的樁土,然后上部結(jié)構(gòu)和下部的樁端巖石,被動抵抗。

這個時候的嵌巖樁,對于抗震的有利是,他的震動相對很小,相對不動,所以是個抗力系統(tǒng),有利于總體的抗震。

0-5米深度的土,主動震動,向地下室施加水平力;5-15米深度范Χ的樁被土裹挾,主動震動。樁周土的動力模型也變了:在風(fēng)荷載狀態(tài)下,被動抵抗樁的λ移;在地震狀態(tài)下主動帶動樁的λ移。巨大的被動力的保護û有了,樁的模式就是一個失去了“握合力”的壓桿穩(wěn)定。

那ô,問題來了:樁頂、底嵌固不動,樁土大幅度震動,如果樁又很弱小,會不會剪切破壞?

的確,目前地震災(zāi)害的破壞調(diào)查中,樁的破壞是很少見,這也許是樁埋在地下,并不能為人觀察到的原因。

既然上部房屋能被破壞,下部的小樁且無橫向連接,為什ô不能破壞?

如果是斷樁破壞,不僅僅是水平破壞,也是豎向的破壞,建筑物一下就失去了豎向承載力,就會傾覆。

由此可見,樁周全是軟弱土,樁端是巖石嵌固,這種極端狀態(tài)下的樁的抗震性能是很差的。還不如地基加固后的天然地基。淺層天然地基的震動模式是搖籃式的,房屋基礎(chǔ)和土的接觸面積大,只要不液化,地基失穩(wěn)的可能性不大。

綜上所述,軟弱土+嵌巖樁的配設(shè),容易導(dǎo)致樁基破壞,導(dǎo)致傾覆破壞。

我終于理解抗震規(guī)范編制者的苦心:把軟弱土列為不利地段,讓工程師們注意。