[发明专利]用地基基础间水平夹层切断地震水平波对建筑物上部结构破坏作用

说明书

1、背景技术

1.1、512大地震发生后 

在宝鸡有这么一个建筑小区，两幢同为六层的建筑，一为灰土桩基础，桩端土为黄土状粉质粘土，埋深8.0m左右；另一为混凝土灌注桩基础，桩端土为碎石土，埋深16.0m左右，2008年5月12日，四川汶川大地震发生后，同一场地灰土桩基础形式的建筑物上部结构没有明显破坏迹象，而在混凝土桩灌注桩基础形式的建筑物的周边基础梁上部可见明显的水平受剪裂缝。 

1.2、原理 

1.2.1、地震对建筑物的破坏能量水平剪力主要来源于地震水平波 

地震现象是由于地壳表层板块运动形成局部地层悬空面地带能量集中，在地球自转加速度变化即地球不匀速运动条件下，地壳表层局部悬空地层释放能量时出现构造断裂发生震动的现象。地震发生时，产生了两种波即竖向波和水平波，竖向波在地震震中周围，范围比较小，水平波在震中的四周及远处，影响范围较大。在震中周围，水平波的能量也较大。与竖向波相比，对波及地区建筑物破坏作用较大的应该是地震水平波。不管是震中还是远离震中的波及地区，地震发生时，大部分建筑物的破坏现象都以水平晃动为主，破坏能量以水平地震波为主。 

1.2.2、惯性定律的物理实验 

有一个中学物理实验，纸板上面放着一个物体，抽动纸板时，纸板上的物体原地不动。这种物体保持原来静止或运动状态的性质叫惯性定律。见说明书附图：图1.1、图1.2.从地震发生时的现象可以看出，地震发生时建筑物基础底面以上上部结构相当于物理实验放在纸板上的重物，基础底面以下的地基 相当于物理实验的纸板。地震发生时，地基和基础间的面是客观存在的，相当于物理实验中纸板和重物之间的面。物理实验中抽动纸板的力量来源于抽动纸板的力；只不过地震发生后，推动地基与基础间水平晃动的力量是来自地震震中水平波的能量。 

同样的物理实验，如果纸板和放在纸板上的重物是粘紧的，则抽动纸板时纸板上的重物就要随着纸板一起动，因为纸板和重物在结构上已经成了一个物体。 

1.2.3、惯性定律地基基础灰土桩混凝土灌注桩 

1.2.3.1、地震水平能量、地基与基础、惯性定律 

地震发生时，建筑物的地基相当于物理实验可以抽动的纸板，基础底面以上建筑物的上部结构相当于物理实验放在纸板上的重物。地震对建筑物的破坏能量主要是水平波，水平波到来时首先推动地基动，地基与基础间的接触关系决定了地震波能否传入上部结构。浅基础地基和基础的接触面决定地震波传入上部结构的效果，关键因素是地基与基础间接触面的摩擦力；深基础桩顶生根上下一体时地震波从地基向基础从下往上传播是无阻的。地震波到来时地基震动；但根据惯性定律，基础底面以上的上部结构都具有保持静止不动的性质。建筑物对地基基础的安全要求是稳定不动。从物理实验原理讲地基(纸板)与建筑物基础(重物)分开，地震发生时地基(纸板)动建筑物(重物)不动，地基动的能量来源于地震波，建筑物(重物)不动是遵守惯性定律。地震能量和惯性定律即地基要动(抽纸板)基础要静止的结果(重物不动)就会在地基基础间造成能量相对集中，如果这种能量不能得到释放，就会在地基与基础间出现水平剪力，地基推着基础动，对建筑物上部结构造成危害。见说明书附图：图2.1。 

1.2.3.3、浅基础、灰土桩基础地基与基础是分开的 

浅基础、灰土桩的桩体材料是地基土、灰土，而基础梁的材料是混凝土，地基土、灰土和混凝土的接触是两张皮。地震发生时地基基础间就如同抽动纸板时纸板动重物不动的原理一 样，能量可以得到释放，因为地震波到来时浅基础、灰土桩桩体周围的地基与基础间是分开的。基础上部结构也可能有微量位移，但建筑物的上部结构是安全稳定的。 

1.2.3.4、混凝土灌注桩地基与基础和上部结构是一体的 

混凝土灌注桩顶部大都钢筋生根，桩体和桩周土即地基、基础、上部结构上下一体，如同物理实验中的纸板与重物是粘紧的，地震发生时地基传向基础的水平波能量无处释放，下面推着上面动。由于基础的晃动引起了建筑物上部结构的破坏。见说明书附图：图3.1。 

1.3、发明焦点