4.4 桩 基

4.4.1 根据桩基抗震性能一般比同类结构的天然地基要好的宏观经验,继续保留89规范关于桩基不验算范围的规定。
    本次修订,进一步明确了本条的适用范围。限制使用黏土砖以来,有些地区改为多层的混凝土抗震墙房屋和框架-抗震墙房屋,当其基础荷载与一般民用框架相当时,也可不进行桩基的抗震承载力验算。

4.4.2 桩基抗震验算方法已与《构筑物抗震设计规范》GB 50191和《建筑桩基技术规范》JGJ 94等协调。
    关于地下室外墙侧的被动土压与桩共同承担地震水平力问题,大致有以下做法:假定由桩承担全部地震水平力;假定由地下室外的土承担全部水平力;由桩、土分担水平力(或由经验公式求出分担比,或用m法求土抗力或由有限元法计算)。目前看来,桩完全不承担地震水平力的假定偏于不安全,因为从日本的资料来看,桩基的震害是相当多的,因此这种做法不宜采用;由桩承受全部地震力的假定又过于保守。日本1984年发布的“建筑基础抗震设计规程”提出下列估算桩所承担的地震剪力的公式:

    上述公式主要根据是对地上(3~10)层、地下(1~4)层、平面14m×14m的塔楼所作的一系列试算结果。在这些计算中假定抗地震水平的因素有桩、前方的被动土抗力,侧面土的摩擦力三部分。土性质为标贯值N=10~20,q(单轴压强)为0.5kg/cm2~1.0kg/cm2(黏土)。土的摩擦抗力与水平位移成以下弹塑性关系:位移≤1cm时抗力呈线性变化,当位移>1cm时抗力保持不变。被动土抗力最大值取朗肯被动土压,达到最大值之前土抗力与水平位移呈线性关系。由于背景材料只包括高度45m以下的建筑,对45m以上的建筑没有相应的计算资料。但从计算结果的发展趋势推断,对更高的建筑其值估计不超过0.9,因而桩负担的地震力宜在(0.3~0.9)V0之间取值。
    关于不计桩基承台底面与土的摩阻力为抗地震水平力的组成部分问题:主要是因为这部分摩阻力不可靠:软弱黏性土有震陷问题,一般黏性土也可能因桩身摩擦力产生的桩间土在附加应力下的压缩使土与承台脱空;欠固结土有固结下沉问题;非液化的砂砾则有震密问题等。实践中不乏有静载下桩台与土脱空的报导,地震情况下震后桩台与土脱空的报导也屡见不鲜。此外,计算摩阻力亦很困难,因为解答此问题须明确桩基在竖向荷载作用下的桩、土荷载分担比。出于上述考虑,为安全计,本条规定不应考虑承台与土的摩擦阻抗。
    对于疏桩基础,如果桩的设计承载力按桩极限荷载取用则可以考虑承台与土间的摩阻力。因为此时承台与土不会脱空,且桩、土的竖向荷载分担比也比较明确。

4.4.3 本条中规定的液化土中桩的抗震验算原则和方法主要考虑了以下情况:
    1 不计承台旁的土抗力或地坪的分担作用是出于安全考虑,拟将此作为安全储备,主要是目前对液化土中桩的地震作用与土中液化进程的关系尚未弄清。
    2 根据地震反应分析与振动台试验,地面加速度最大时刻出现在液化土的孔压比为小于1(常为0.5~0.6)时,此时土尚未充分液化,只是刚度比未液化时下降很多,因之对液化土的刚度作折减。折减系数的取值与构筑物抗震设计规范基本一致。
    3 液化土中孔隙水压力的消散往往需要较长的时间。地震时土中孔压不会排泄消散,往往于震后才出现喷砂冒水,这一过程通常持续几小时甚至一二天,其间常有沿桩与基础四周排水现象,这说明此时桩身摩阻力已大减,从而出现竖向承载力不足和缓慢的沉降,因此应按静力荷载组合校核桩身的强度与承载力。
    式(4.4.3)主要根据由工程实践中总结出来的打桩前后土性变化规律,并已在许多工程实例中得到验证。

4.4.5 本条在保证桩基安全方面是相当关键的。桩基理论分析已经证明,地震作用下的桩基在软、硬土层交界面处最易受到剪、弯损害。日本1995年阪神地震后对许多桩基的实际考查也证实了这一点,但在采用m法的桩身内力计算方法中却无法反映,目前除考虑桩土相互作用的地震反应分析可以较好地反映桩身受力情况外,还没有简便实用的计算方法保证桩在地震作用下的安全,因此必须采取有效的构造措施。本条的要点在于保证软土或液化土层附近桩身的抗弯和抗剪能力。