胜特加固分享：浅谈地基基础的刚度要求
加固改造知识
广州胜特加固
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2024-04-25
目前正是我国地基基础技术不断发展的时期，各种新技术、新工艺不断开发和推广应用。如桩基础、大直径灌注扩底墩、深基坑支护等，都是比较先进的技术，有的已达国际先进水平。随着地基基础技术不断发展，我国超高层建筑逐渐兴起，而超高层建筑的受力分析比普通建筑要复杂得多。就拿风荷载来说，超高层建筑要承受侧向的风荷载，高度越大，承受的风荷载越大，在风荷载作用下产生的晃动将越剧烈。据了解，芝加哥西尔斯大厦在大风情况下最大偏离中心可达6英尺（2m），据说他们装了陀螺平衡装置后可调到5英尺；上海金茂大厦的顶点位移按风洞试验可达0.9~1.2m。由此可见，对于超高层建筑来说，研究它在风荷载作用下的晃动是十分必要的。而要研究它的晃动首先要研究它的自由振动特性，而地基基础刚度的变化直接影响着超高层建筑结构的自振特性。鉴于上述理由，以高层建筑空间巨型框架结构为例，简单浅析地基基础刚度变化对超高层建筑结构自由振动特性的影响。
对于地基，按某种综合等效弹性地基处理，也就是根据实际情况，将基坑底部与坑壁等效成不同的半无限弹性体。对于基础，把它看成是上部结构的一部分，实际上，基础是上部结构向地下的延伸。对于上部结构，空间巨型框架结构是由两级框架构成，第一级为巨型框架（图1），是承载的主体；第二级是位于巨型框架内的辅助框架，也起结构作用。巨型框架的截面几何尺寸（面积、惯性矩等）特大，而辅助框架的截面尺寸又特小，二者不是同一数量级的。这种结构形式从结构方面说，具有承载力大、侧向刚度好、有良好的延性及抗震性能的优点。
根据相关资料数据列表见表1~表3：
表1地基刚度变化时部分第一自振周期的变化
表2基础刚度变化时部分第一自振周期的变化
表3横截面尺寸改变时第一扭转自振周期的变化
由以上列表可以总结出几点：
（1）由表1可看出：当地基、基础刚度比较接近时，随基础刚度增加，各方向自振周期逐渐减小。但当二者刚度相差太大时，则会出现自振周期无限长（即切入）的现象。可见在工程中，最好是地基、基础刚度比较接近，这样二者才能协调变形，共同工作；同时，当基础刚度大于地基刚度时，各方向自振周期会更小一些。
（2）由表2可看出：当基础刚度保持不变时，地基刚度有一个临界值，其相对临界值增加或减小各方向自振周期都逐渐减小，只是当地基刚度减小到一定程度时，各方向自振周期则显著增大，而这个临界值随一级框架横截面尺寸的减小而增大。同时还可以看出，当基础刚度较大时，地基刚度的变化对各方向自振周期的影响不大，但一级框架横截面尺寸的变化对各方向自振周期的影响比较明显。
（3）由表1~表3可看出：地基、基础刚度变化对扭转自振周期几乎无影响，但是结构系统横截面和一级框架横截面尺寸的改变对扭转自振周期的影响则很明显，随着结构横截面不对称性的增加和一级框架横截面尺寸的减小而显著加长，所以在抗震设防中应该通过调整结构系统横截面尺寸或一级框架横截面尺寸来调整扭转自振周期。