[發明專利]用地基基礎間水平夾層切斷地震水平波對建筑物上部結構破壞作用

在審

• 申請號: 201410045254.5
• 申請日: 2014-01-25
• 公開（公告）號: CN103821182A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 林建省
• 申請（專利權）人: 林建省
• 主分類號: E02D31/08
• 分類號: E02D31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1、背景技術

1.1、512大地震發生后?

在寶雞有這么一個建筑小區，兩幢同為六層的建筑，一為灰土樁基礎，樁端土為黃土狀粉質粘土，埋深8.0m左右；另一為混凝土灌注樁基礎，樁端土為碎石土，埋深16.0m左右，2008年5月12日，四川汶川大地震發生后，同一場地灰土樁基礎形式的建筑物上部結構沒有明顯破壞跡象，而在混凝土樁灌注樁基礎形式的建筑物的周邊基礎梁上部可見明顯的水平受剪裂縫。?

1.2、原理?

1.2.1、地震對建筑物的破壞能量水平剪力主要來源于地震水平波?

地震現象是由于地殼表層板塊運動形成局部地層懸空面地帶能量集中，在地球自轉加速度變化即地球不勻速運動條件下，地殼表層局部懸空地層釋放能量時出現構造斷裂發生震動的現象。地震發生時，產生了兩種波即豎向波和水平波，豎向波在地震震中周圍，范圍比較小，水平波在震中的四周及遠處，影響范圍較大。在震中周圍，水平波的能量也較大。與豎向波相比，對波及地區建筑物破壞作用較大的應該是地震水平波。不管是震中還是遠離震中的波及地區，地震發生時，大部分建筑物的破壞現象都以水平晃動為主，破壞能量以水平地震波為主。?

1.2.2、慣性定律的物理實驗?

有一個中學物理實驗，紙板上面放著一個物體，抽動紙板時，紙板上的物體原地不動。這種物體保持原來靜止或運動狀態的性質叫慣性定律。見說明書附圖：圖1.1、圖1.2.從地震發生時的現象可以看出，地震發生時建筑物基礎底面以上上部結構相當于物理實驗放在紙板上的重物，基礎底面以下的地基?相當于物理實驗的紙板。地震發生時，地基和基礎間的面是客觀存在的，相當于物理實驗中紙板和重物之間的面。物理實驗中抽動紙板的力量來源于抽動紙板的力；只不過地震發生后，推動地基與基礎間水平晃動的力量是來自地震震中水平波的能量。?

同樣的物理實驗，如果紙板和放在紙板上的重物是粘緊的，則抽動紙板時紙板上的重物就要隨著紙板一起動，因為紙板和重物在結構上已經成了一個物體。?

1.2.3、慣性定律地基基礎灰土樁混凝土灌注樁?

1.2.3.1、地震水平能量、地基與基礎、慣性定律?

地震發生時，建筑物的地基相當于物理實驗可以抽動的紙板，基礎底面以上建筑物的上部結構相當于物理實驗放在紙板上的重物。地震對建筑物的破壞能量主要是水平波，水平波到來時首先推動地基動，地基與基礎間的接觸關系決定了地震波能否傳入上部結構。淺基礎地基和基礎的接觸面決定地震波傳入上部結構的效果，關鍵因素是地基與基礎間接觸面的摩擦力；深基礎樁頂生根上下一體時地震波從地基向基礎從下往上傳播是無阻的。地震波到來時地基震動；但根據慣性定律，基礎底面以上的上部結構都具有保持靜止不動的性質。建筑物對地基基礎的安全要求是穩定不動。從物理實驗原理講地基(紙板)與建筑物基礎(重物)分開，地震發生時地基(紙板)動建筑物(重物)不動，地基動的能量來源于地震波，建筑物(重物)不動是遵守慣性定律。地震能量和慣性定律即地基要動(抽紙板)基礎要靜止的結果(重物不動)就會在地基基礎間造成能量相對集中，如果這種能量不能得到釋放，就會在地基與基礎間出現水平剪力，地基推著基礎動，對建筑物上部結構造成危害。見說明書附圖：圖2.1。?

1.2.3.3、淺基礎、灰土樁基礎地基與基礎是分開的?

淺基礎、灰土樁的樁體材料是地基土、灰土，而基礎梁的材料是混凝土，地基土、灰土和混凝土的接觸是兩張皮。地震發生時地基基礎間就如同抽動紙板時紙板動重物不動的原理一?樣，能量可以得到釋放，因為地震波到來時淺基礎、灰土樁樁體周圍的地基與基礎間是分開的。基礎上部結構也可能有微量位移，但建筑物的上部結構是安全穩定的。?

1.2.3.4、混凝土灌注樁地基與基礎和上部結構是一體的?

混凝土灌注樁頂部大都鋼筋生根，樁體和樁周土即地基、基礎、上部結構上下一體，如同物理實驗中的紙板與重物是粘緊的，地震發生時地基傳向基礎的水平波能量無處釋放，下面推著上面動。由于基礎的晃動引起了建筑物上部結構的破壞。見說明書附圖：圖3.1。?

1.3、發明焦點?