一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法与流程

本发明涉及基础的抗震设计，具体为一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法。

背景技术：

1、随着城市化建设的高速发展，轨道交通车辆基地上盖高强度开发成为热门。在上盖开发中经常遇到的问题是，当上盖建设高层、超高层时，由于车辆基地不设地下室，导致基础埋深偏小；而车辆基地除了要满足轨道交通车辆通行工艺外，还希望尽量减少车辆振动对上盖物业舒适性的影响，导致承台之间无法拉结连接系梁。这些问题有时会造成基础设计无法满足国家有关规范、规程规定的抗震构造要求。在罕遇地震作用下，有可能因为地基变形导致结构底部嵌固条件与计算假定不一致，形成安全隐患。

2、目前国内工程实践中通常采用两种方法来解决相关问题。一种是加大基础埋深，在更深的位置设置连结系梁；另一种是不控制基础埋深，也不设置连结系梁，通过加大地震作用来证明地基及基础承载力是足够的。第一种方法在一定程度上增加了结构首层层高，形成刚度薄弱层，同时大大增加了建造成本；第二种方法虽然通过提高强度设计来满足地基承载要求，可近似满足工程应用要求，但是略显粗糙，对地基变形影响考虑不足。因此提出一套合理可行的基础抗震性能化设计方法来对这种构造措施不能完全满足国家有关规范、规程要求的基础的抗震性能进行评价是十分必要的。

3、现行规范中除国家标准《城市轨道交通结构抗震设计规范》gb 50909对地基基础的抗震性能做出规定外，其他规范、标准、规程并没有规定。而该规范的地基基础抗震性能设计也仅针对桥梁的柱墩基础，其要求与房屋建筑有很大的不同。因此设计一套适合房屋建筑地基基础抗震性能设计的方法有重要意义，可以更好地评估房屋建筑地基基础在不同地震作用下的抗震性能，降低工程造价，提高结构的安全性和经济性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，解决了上述背景技术提到的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，具体包括以下步骤：

3、s1、建立上部结构模型，采用弹性设计方法进行地基基础承载力设计；

4、s2、判定基础的埋深、构造不能完全满足规范要求，需进行抗震性能设计；

5、s3、上部结构抗震性能设计；

6、s4、制定地基基础的抗震性能目标，确定地基基础的抗震性能要求水准；

7、s5、建立、调整包含上部结构和基础构件的等代模型；

8、s6、建立地基模型；

9、s7、建立土与结构相互作用的基础数值分析模型；

10、s8、采取静力或动力非线性分析方法对基础数值分析模型进行罕遇地震下的弹塑性计算分析,分别对基础的各个构件的承载力和地基变形进行复核，以满足罕遇地震时的抗震性能要求；

11、s9、对地基及基础构件进行设防烈度的复核，以满足设防地震时的抗震性能要求。

12、优选的，在s1中，按现行国家和行业标准进行地基基础的常规设计，确定基础持力层、尺寸及构件配筋。

13、优选的，在s2中，应首先判断基础的埋深、构造等是否满足抗震概念设计要求，若满足则无需进行专门的抗震性能设计，否则应按本技术方案进行桩基础抗震性能设计。

14、优选的，在s3中，对上部结构进行设防地震和罕遇地震作用下的抗震性能设计，可以先按假定上部结构嵌固于基础顶面并对上部结构模型进行静力或动力弹塑性分析,对结构的各个构件进行承载力或变形复核，以满足罕遇地震的抗震性能要求；

15、优选的，在s4中，制定一系列适用于不同性能水准的、可量化的地基基础抗震性能评价标准及实现这些目标的设计方法，地基基础抗震性能目标包括地基的抗震性能目标和基础构件的抗震性能目标，抗震性能评价标准包括不同性能水准地基、基础构件承载力和变形的控制标准，基础构件包括组成基础体系的承台、桩基及承台之间的连接系梁。

16、优选的，在s4中，将地基、基础构件受力和变形损坏程度划分为不同的性能水准，作为各自预设的抗震性能目标以便于设计和复核。

17、优选的，在s5中，建立、调整包含上部结构和基础构件的等代模型，等代模型可以包含完整的上部结构，也可以仅包含能够反映结构动力特性的局部上部结构。

18、优选的，在s6中，建立地基模型，地基模型是将半无限空间地基土简化为质量-弹簧-阻尼体系的模型，视为刚性结构。

19、优选的，在s7中，建立土与结构相互作用的基础数值分析模型，土与结构相互作用的基础数值分析模型包括地基模型和包含上部结构及基础构件的结构等代模型，地基模型和结构等代模型二者变形为刚体约束。

20、优选的，在s8中的静力或动力弹塑性时程分析的对象可以不限于基础数值分析模型，也可以是包含上部结构-基础构件-土体的整体模型，其计算结果自动包含了相互作用的影响，可以同时获得地基和结构的抗震性能表现；简化计算则可将s3的分析结果按惯性质量的分布特征施加到基础数值分析模型中，进行抗震性能复核。

21、优选的，在s9中，对地基及基础补充设防烈度地震作用的抗震性能复核，可采用等效弹性算法。

22、有益效果

23、本发明提供了一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

24、该适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，在多遇地震作用下，按现行国家和行业标准进行地基基础的常规设计，确定基础持力层、尺寸及构件配筋；对车辆基地上盖建筑常见的，不能完全满足国家有关规范、规程规定的抗震构造的地基基础系统补充罕遇地震作用下的抗震性能验算；考虑上部结构-基础-土体共同作用的影响，准确评估地基及基础的抗震性能，从而降低工程造价，提高结构的安全性和经济性。建立考虑上部结构-基础-土体共同作用的结构模型，通过静力或动力非线性分析方法对基础的各个构件在不同水准地震作用下的承载力和地基变形进行复核，保证实现地基基础预期的抗震性能目标和合理的屈服机制。提出针对地基及基础的抗震性能目标的设计方法和评价标准，可以直观准确地量化抗震构造存在缺陷的地基基础的抗震性能，提高结构抗震的安全性。

技术特征：

1.一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：按以下步骤进行设计：

2.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s1中，按现行国家和行业标准进行地基基础的常规设计，确定基础持力层、尺寸及构件配筋。

3.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s2中，根据s1计算条件判定基础的埋深、构造不能完全满足规范要求，需进行抗震性能设计。

4.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s3中，对上部结构进行设防地震和罕遇地震作用下的抗震性能设计，可以先按假定上部结构嵌固于基础顶面并对上部结构模型进行静力或动力弹塑性分析。

5.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s4中，制定一系列适用于不同性能水准的、可量化的地基基础抗震性能评价标准及实现这些目标的设计方法，地基基础抗震性能目标包括地基的抗震性能目标和基础构件的抗震性能目标，抗震性能评价标准包括不同性能水准地基、基础构件承载力和变形的控制标准，基础构件包括组成基础体系的承台、桩基及承台之间的连接系梁。

6.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s4中，将地基、基础构件受力和变形损坏程度划分为不同的性能水准，作为各自预设的抗震性能目标以便于设计和复核。

7.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s5中，建立、调整包含上部结构和基础构件的等代模型，等代模型可以包含整体的上部结构，也可以仅包含能够反映结构动力特性的局部上部结构。

8.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s6中，建立地基模型，地基模型是将半无限空间地基土简化为质量-弹簧-阻尼体系的模型，视为刚性结构。

9.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s7中，建立土与结构相互作用的基础数值分析模型，土与结构相互作用的基础数值分析模型包括地基模型和包含上部结构及基础构件的结构等代模型，地基模型和结构等代模型二者变形为刚体约束。

10.根据权利要求1所述的一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，其特征在于：在s8中的静力或动力弹塑性时程分析的对象可以不限于基础数值分析模型，也可以是包含上部结构-基础构件-土体的整体模型，其计算结果自动包含了相互作用的影响，可以同时获得地基和结构的抗震性能表现；简化计算则可将s3的分析结果按惯性质量的分布特征施加到基础数值分析模型中，进行抗震性能复核，在s9中，对地基及基础补充设防烈度地震作用的抗震性能复核，采用等效弹性算法。

技术总结本发明公开了一种适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，涉及基础的抗震设计技术领域。该适用于车辆基地上盖建筑的桩基础抗震性能设计方法，在多遇地震作用下，按现行国家和行业标准进行地基基础的常规设计，确定基础持力层、尺寸及构件配筋；对车辆基地上盖建筑常见的，不能完全满足国家有关规范、规程规定的抗震构造的地基基础系统补充罕遇地震作用下的抗震性能验算；考虑上部结构‑基础‑土体共同作用的影响，准确评估地基及基础的抗震性能，从而降低工程造价，提高结构的安全性和经济性。技术研发人员：刘维亚,李恒,梁鹏飞,汝振,黎少峰受保护的技术使用者：深圳千典建筑结构设计事务所有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27