1 第3章 高层建筑结构的荷载和地震作用
[例题] 某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m,其他各层层高为3m，室外地面至檐口的高度为120m，平面尺寸为mm4030，地下室采用筏形基础，埋置深度为12m，如图3.2.4(a)、(b)所示。已知基本风压为2045.0mkNw，建筑场地位于大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN。为简化计算，将建筑物沿高度划分为六个区段，每个区段为20m，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值，计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力和筏形基础底面的弯矩。
解：（1）基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为：
snT90.13805.005.01
222210mskN62.19.145.0Tw
（2）风荷载体型系数：对于矩形平面，由附录1可求得
80.01s
57040120030480LH0304802s.....
（3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B类，由表3.2.2可查得脉动增大系数502.1。脉动影响系数根据H/B和建筑总高度H由表3.2.3确定，其中B为迎风面的房屋宽度，由H/B=3.0可从表3.2.3经插值求得0.478；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z与房屋高度H的比值，即HHi/z，iH为第i层标高；H为建筑总高度。则由式（3.2.8）可求得风振系数为：
HH478050211HH11iziz..
zzz
（4）风荷载计算：风荷载作用下，按式（3.2.1）可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为：
()zzzz....)z(q6624=40×570+80×450=
建筑物地基基础抗震加固
张海平 （河南省焦作市宏程工程建设有限责任公司）
摘要：介绍建筑物地基基础抗震鉴定方法及加固技术措施。
关键词：基础建筑物框架刚度
地震是主要自然灾害之一，它会破坏建筑物与构筑物
的安全，造成房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等，
严重的还会发生地光烧伤人畜的伤亡事故。地震所造成的
直接灾害有可能引发次生灾害。有时，次生灾害所造成的
伤亡和损失，比直接灾害还大。地震引起的次生灾害主要
有火灾、水灾、毒气泄漏、瘟疫等。截止到目前，世界各地发
生的地震灾害都对人们的生命财产安全造成了不同程度
的危害。
从古至今，人类始终坚持着对地震灾害的研究，并尝
试了各种预测和抗震的方法。传统抗震结构主要利用结构
主体结构抗侧力构件屈服后的塑性变形和耗能来耗散地
震的能量，所以一定要严格要求这些区域的耗能性能。这
些区域一旦出现问题，整个结构的抗震性能都会受到影
Ⅱ向，严重者会威胁结构的安全性能。传统的结构抗震设计，
大都采用匹配结构延性、刚度和承载力的耗能构件，或增
设多道抗震设防线来改进结构抗震性能。
通常所说的抗震方法包括地震预报、消能减震、加固
建筑物等。本文主要针对建筑物地基基础抗震加固进行探
讨和分析。
已有建筑物上部结构的抗震加固设计，应尽量采用不
作地基及基础加固的方案。若必须加固地基及基础，则要
确保加固方案技术可靠、经济有效，且便于施工。
地基及基础的抗震加固目标如下：
（１）使Ｉ－￣ｉ］结构加固的效果得以有效的利用，而且满足
整体结构所需的抗震性能。
②基础必须能安全承受加固后结构物的总荷载。
③出现地基下沉或桩的反摩擦力及地震时砂土液化
等情况时，建筑物结构性能不致受到过大的影响。
１抗震鉴定要求
进行地基基础抗震鉴定时，应仔细观察建筑物的地上
和地下部分的现状，分析已有的地质资料，如有必要应做
地质补充勘察或挖坑查看基础现状。
对位于抗震不利地段的建筑物，除考虑建筑本身的抗
第8章
地基承载力
学习要求
学习要点：了解地基破坏模式；掌握地基临塑荷载和临界荷载的计算；掌握地基极限承载力的计算。
重点和难点：地基临塑荷载、临界荷载和极限承载力的计算。
学习要点
1. 浅基础的地基破坏模式
★地基变形的三个阶段
如图8-1中p-s曲线所示，地基的变形一般可分为三个阶段：
1) 线性变形阶段(压缩阶段)：相应于p-s曲线中的oa段。此时荷载p与沉降s基本上呈直线关系，地基中任意点的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于弹性平衡状态。地基的变形主要是由于土的体积减小而产生的压密变形。
2) 塑性变形阶段(剪切阶段)：相应于p-s曲线中的ab段。此时荷载与沉降之间不再呈直线关系而呈曲线形状。在此阶段，地基土在局部范围因剪应力达到土的抗剪强度而处于极限平衡状态。产生剪切破坏的区域称为塑性区。随着荷载的增加，塑性区逐步扩大，由基础边缘开始逐渐向纵深发展。 3) 破坏阶段(隆起阶段)：相应于p-s曲线中的bc段。随着荷载的继续增加，塑性区不断扩大，最终在地基中形成一个连续的滑动面。此时基础急剧下沉，四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏。
★地基破坏的三种模式
地基在竖向荷载作用下的剪切破坏模式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切(刺入)剪切破坏三种。
1) 整体剪切破坏
这种破坏模式的p-s曲线可以明显地区分出三个变形阶段，当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的土开始发生剪切破坏，随着荷载的不断增加，塑性区不断扩大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉或向一侧倾倒，同时基础四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏。这种破坏模式一般在密砂和坚硬的黏土中最有可能发生，破坏具有一定的突然性。
2) 冲切剪切破坏
其破坏特征是，在荷载作用下基础产生较大沉降，基础周围的部分土体也产生下陷，破坏时基础好像"刺人"地基土层中，不出现明显的破坏区和滑动面，基础没有明显的倾斜，其p-s曲线没有转折点，是一种典型的以变形为特征的破坏模式。在压缩性较大的松砂、软土地基或基础埋深较大时相对容易发生冲切剪切破坏。
说明
一、本章包括垫层、填料加固、桩基础、强夯、防护与降水等内容。
二、垫层定额按地面垫层编制。若为基础垫层，人工、机械分别乘以下列系数：条形基础1.05；独立基础1.10；满堂基础1.00。
三、填料加固定额用于软弱地基挖土后的换填材料加固工程。
四、单位工程的桩基础工程量在下表数量以内时，相应定额人工、机械乘以系数1.05。
项 目 单位工程的工程量
预制钢筋混凝土桩 100m3
灌注桩 60m3
钢工具桩 50t
五、打桩工程按陆地打垂直桩编制。设计要求打斜桩时，斜度小于1:6时，相应定额人工、机械乘以系数1.25；斜度大于1:6时，相应定额人工、机械乘以系数1.43。
六、桩间补桩或在强夯后的地基上打桩时，相应定额人工、机械乘以系数1.15。
七、打试验桩时，相应定额人工、机械乘以系数2.0。
八、打送桩时,相应定额人工、机械乘以下表系数：
送 桩 深 度 系 数
2m以内 1.12
4m以内 1.25
4m以外 1.50
九、灌注桩已考虑了桩体充盈部分的消耗量，其中灌注砂、石桩还包括级配密实的消耗量。
十、强夯定额中每百平方米夯点数，指设计文件规定单位面积内的夯点数量。
十一、挡土板定额分为疏板和密板。疏板是指间隔支挡土板，且板间净空小于150cm的情况；密板是指满支挡土板或板间净空小于30cm的情况。
十二、抽水机集水井排水定额，以每台抽水机工作24小时为一台日。
十三、井点降水分为轻型井点、喷射井点、大口径井点、水平井点、电渗井点和射流泵井点。井管间距应根据地质条件和施工降水要求，依施工组织设计确定。施工组织设计无规定时，可按轻型井点管距0.8～1.6m、喷射井点管距2～3m确定。井点设备使用套的组成如下：轻型井点50根/套； 喷射井点30根/套；大口径井点45根/套；水平井点10根/套；电渗井点30根/套。井点设备使用的天，以每昼夜24小时为一天。
