石油化工建筑抗震設(shè)計(jì)中樁基受力的實(shí)例分析

1、<p>　　石油化工建筑抗震設(shè)計(jì)中樁基受力的實(shí)例分析</p><p>　　摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)的石油化工建設(shè)取得了較大程度的進(jìn)步，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工業(yè)水平的提高做出重要貢獻(xiàn)。而在石油化工建構(gòu)筑物中，其設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)較為豐富，存在著多種形式，主要有如下幾種形式的基礎(chǔ)：復(fù)合地基＋筏板基礎(chǔ)，鋼筋混凝土灌注樁＋承臺(tái)梁基礎(chǔ)，預(yù)制樁＋承臺(tái)梁基礎(chǔ)，鋼筋混凝土灌注樁＋筏板基礎(chǔ)等。

2、在《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中，明確規(guī)定在抗震設(shè)防烈度8 度及其以上的地區(qū)，不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PC）和預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁（PS），采用時(shí)必須進(jìn)行計(jì)算確定。本文主要針對(duì)石油化工建筑抗震設(shè)計(jì)中樁基受力的實(shí)例進(jìn)行研究與分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：石油化工建筑；抗震設(shè)計(jì)；樁基受力 </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611 文章標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p

3、>　　1.地震狀況下樁基破壞的特征分析 </p><p>　　一般情況下，樁基礎(chǔ)的樁頭部分在地震時(shí)受到的彎矩以及剪力的作用能夠達(dá)到最大值，這樣一來(lái)，就容易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的破壞，在承臺(tái)和樁連接處是地震的主要破壞部位。產(chǎn)生破壞原因的可能性表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①樁頭所埋入承臺(tái)中的鋼筋太少或者錨固的長(zhǎng)度沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)；②在施工的過(guò)程中，將鋼筋的焊接接頭設(shè)在了樁頭部位，如果剪力過(guò)大，就十分容易引起接頭處的鋼筋發(fā)生斷

4、裂，進(jìn)而產(chǎn)生樁頭相對(duì)于承臺(tái)的滑移；③樁頭埋于承臺(tái)的長(zhǎng)度不足或者根本沒(méi)有埋入，致使樁頭與承臺(tái)間出現(xiàn)施工縫，使抗剪力強(qiáng)度發(fā)生一定程度的減弱。 </p><p>　　當(dāng)樁基受到地震的水平作用，其受力情況主要如下：①?gòu)澗兀涸诘卣鹚阶饔昧χ?，樁基由于受力而發(fā)生一定程度的彎折，一般情況下，在基樁與承臺(tái)的連接面以及樁頂部位所受的彎矩達(dá)到最大值；②剪力：在地震的水平作用之下，建筑物的上部結(jié)構(gòu)主要承受的是剪力作用。而對(duì)于剪力作

5、用來(lái)說(shuō)，它能夠通過(guò)承臺(tái)以相同的大小傳遞至地下的樁基礎(chǔ)上面；③豎向軸力：地震發(fā)生時(shí)，除了地震橫波會(huì)在水平方向產(chǎn)生振動(dòng)之外，地震的豎向振動(dòng)也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生豎向作用。 </p><p>　　2.樁基礎(chǔ)地震受力模擬分析 </p><p><b>　　2.1 模型分析 </b></p><p>　　國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者已對(duì)樁基礎(chǔ)地震受力進(jìn)行了研究與分析，借鑒他們

6、的研究結(jié)果，我們可以將樁——土簡(jiǎn)化成一個(gè)二維模型。在這一二維模型之中，土體的底部采用固定邊界，而對(duì)于其兩側(cè)來(lái)說(shuō)，則采用自由邊界，其中自由邊界與樁邊的距離為樁徑的10倍。通過(guò)對(duì)這一簡(jiǎn)化模型進(jìn)行有效的使用，可以有效的將樁周土表示為彈簧——質(zhì)量，彈簧系數(shù)以常系數(shù)法為基礎(chǔ)。這樣一來(lái)，通過(guò)分析與計(jì)算就可以得出樁的不同深度所產(chǎn)生的相對(duì)位移峰值和絕對(duì)加速度。然后根據(jù)具體分析結(jié)果進(jìn)一步進(jìn)行變形與受力兩方面的相互作用分析。值得注意的是，在分析時(shí)需要對(duì)場(chǎng)地

7、的均勻條件以及水平成層條件進(jìn)行充分的考慮。對(duì)樁基礎(chǔ)的受力性影響主要如下：根據(jù)分析結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)剪力隨著樁身深度的變化而發(fā)生一定程度的變化，一般情況下，樁底的剪力最大而樁頂?shù)募袅ψ钚?。彎矩的變化?guī)律為深度不同彎矩則不同，樁底的彎矩最大，而樁頂?shù)膹澗貏t最小，除此之外，樁身的彎矩也會(huì)在一定程度上受到場(chǎng)地條件的影響。樁身的變形影響主要如下：根據(jù)分析結(jié)果顯示，樁底的絕對(duì)加速度峰值與樁頂?shù)慕^對(duì)加速度峰值成反比，也就是說(shuō)，當(dāng)樁頂?shù)慕^對(duì)加速度峰值最大時(shí)

8、，樁底的絕對(duì)加速度峰值最小，同樣，場(chǎng)地條件也會(huì)在不同程度上影響</p><p><b>　　2.2 結(jié)果分析 </b></p><p>　　根據(jù)分析結(jié)果，我們可以得出如下結(jié)論：樁周土能夠?qū)渡淼氖芰妥冃萎a(chǎn)生較大程度上的影響，在分析過(guò)程中，需要對(duì)樁周土的影響進(jìn)行充分的考慮。應(yīng)用靜力法的樁-彈簧模型進(jìn)行樁的動(dòng)力作用分析對(duì)樁來(lái)說(shuō)不安全；樁和土體的彈塑性對(duì)樁身的動(dòng)力性能會(huì)產(chǎn)

9、生一定程度上的影響；除此之外，場(chǎng)地的土體條件對(duì)樁的也有一定的動(dòng)力影響，當(dāng)土體較軟時(shí)，樁身的受力就會(huì)越大，樁的側(cè)移量就會(huì)越大，樁基礎(chǔ)的破壞也就越大。 </p><p><b>　　3.實(shí)例分析 </b></p><p><b>　　3.1 工程概況 </b></p><p>　　在進(jìn)行本文的研究時(shí)，本文選擇了中石油位于廣西欽

10、州的一個(gè)聚丙烯項(xiàng)目的包裝樓建筑作為研究對(duì)象。這一建筑為框架填充墻結(jié)構(gòu)。在布樁方式上，主樓采用柱下布樁，采用的是樁——承臺(tái)基礎(chǔ)。在承臺(tái)與承臺(tái)之間，運(yùn)用筏板進(jìn)行一定程度上的連接，筏板的厚度約為500mm。根據(jù)相關(guān)計(jì)算結(jié)果顯示：有效樁長(zhǎng)為13.2m，采用沖孔灌注樁,樁徑為800mm。 </p><p>　　我們對(duì)這一工程進(jìn)行了一定程度上的地質(zhì)研究，根據(jù)研究結(jié)果顯示：基地以下的土層巖性主要以兩種土質(zhì)為主，分別是淤泥質(zhì)粘土

11、與有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土，樁側(cè)摩阻力特征值位于28~35的范圍之間，而孔隙比的范圍則在0.71~0.80之間。樁基的位置位于有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土層，其地基承載力的特征值為250kPa,平均厚度大致在5.0m左右，基底土層的地基承載力特征值為150kPa,無(wú)液化、濕限現(xiàn)象及其他不良地質(zhì)特征。 </p><p><b>　　3.2 計(jì)算分析 </b></p><p>　　①基本參數(shù)計(jì)算

12、。地基土的水平抗力系數(shù)m=9.0 MN/m4，承臺(tái)底與地基土間的摩擦系數(shù)為μ=0.36。則樁的水平變形系數(shù)α為： </p><p>　　在上述式子中，b0=1.025 m，EI=39.39 MN/m2。 </p><p>　?、谟嘘P(guān)抗力系數(shù)計(jì)算。 </p><p>　　承臺(tái)側(cè)面地基土的水平抗力系數(shù)Cn=45000 kN/m3 </p><p>

13、;　　樁底面地基土豎向抗力系數(shù)C0=144000 kN/m3 </p><p>　　承臺(tái)底地基土豎向抗力系數(shù)Cb=22 500 kN/m3 </p><p>　　根據(jù)上述結(jié)果表明，基礎(chǔ)埋深和樁長(zhǎng)與抗力系數(shù)的大小呈現(xiàn)出正比例關(guān)系。 </p><p>　?、蹣俄攩挝蛔兓a(chǎn)生的內(nèi)力計(jì)算。主要公式如下： </p><p>　　主要過(guò)程如下所示： &

14、lt;/p><p>　　水平位移（L-1×F） ρNN=1.52×105 </p><p>　　水平位移（L-1×F） ρHH=2.18×104 </p><p>　　彎矩（F） ρMH=2.14×104 </p><p>　　水平力ρHM= ρMH </p><p>　　

15、彎矩（F） ρMM=3.04×104 </p><p>　　根據(jù)上述數(shù)據(jù)，我們可以計(jì)算出： </p><p>　　發(fā)生單位豎向位移時(shí)， </p><p>　　豎向反力γVV=4.89×107；水平反力γUV=1.15×107 </p><p>　　發(fā)生單位水平位移時(shí)， </p><p>　

16、　水平反力γUU=8.82×106；反彎矩γβU=1.02×107 </p><p><b>　　則， </b></p><p>　　水平反力：γβU=γUβ </p><p>　　反彎矩γββ：=2.01×109 </p><p>　　因此，隨著樁徑的逐漸增大，樁身最大應(yīng)力的部位則越接近于

17、樁頂。 </p><p>　?、艹信_(tái)和側(cè)墻的彈性能力計(jì)算。Fc，Sc，Ic分別表示承臺(tái)底面以上側(cè)向水平抗力系數(shù)C 圖形的面積、對(duì)于底面的面積距、慣性矩。計(jì)算如下： </p><p>　　Fc=1.125×105 </p><p>　　Sc=1.875×105 </p><p>　　Ic=4.688×105 <

18、;/p><p>　　而Ab 和Ib則主要表示承臺(tái)與地基土的接觸面積以及慣性矩，計(jì)算如下： </p><p>　　Ab=581.69 m2 ，B0=20 m </p><p>　　水平抗力HE=2 805 kN </p><p>　　反彎矩ME=5 194 kN·m </p><p>　　從上面的計(jì)算結(jié)果中，我們可

19、以發(fā)現(xiàn)：側(cè)墻面積與建筑物的傾覆彎矩和水平抗力呈現(xiàn)出正比例關(guān)系。 </p><p><b>　　4.結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　本文主要針對(duì)石油化工建構(gòu)筑物在抗震設(shè)計(jì)中樁基礎(chǔ)受力的實(shí)例進(jìn)行研究與分析。首先對(duì)地震狀況下樁基破壞的特征以及樁基礎(chǔ)地震受力模擬進(jìn)行了一定程度上的分析。然后在這一基礎(chǔ)之上結(jié)合具體事例，并通過(guò)計(jì)算進(jìn)行了深入分析。希望我們的研究分析能夠給讀者

20、提供一定的參考并帶來(lái)幫助。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 黃強(qiáng)，劉金礪.JGJ 94—2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008. </p><p>　　[2] 徐培福，黃小坤.JGJ 3—2002 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

21、 </p><p>　　[3] 葉天生.論建筑工程抗震設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)[J]. 今日科苑.2010(10) </p><p>　　[4] 楊曉娥.淺談對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)[J]. 科技信息. 2011(21) </p><p>　　[5] 周濟(jì)斌,呂寧.淺談磚混結(jié)構(gòu)墻體裂縫的防治措施及抗震設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江科技信息. 2010(18) </p>