目前正是我國(guó)地基基礎(chǔ)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)期，各種新技術(shù)、新工藝不斷開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用。如樁基礎(chǔ)、大直徑灌注擴(kuò)底墩、深基坑支護(hù)等，都是比較先進(jìn)的技術(shù)，有的已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。隨著地基基礎(chǔ)技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)超高層建筑逐漸興起，而超高層建筑的受力分析比普通建筑要復(fù)雜得多。就拿風(fēng)荷載來(lái)說(shuō)，超高層建筑要承受側(cè)向的風(fēng)荷載，高度越大，承受的風(fēng)荷載越大，在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的晃動(dòng)將越劇烈。據(jù)了解，芝加哥西爾斯大廈在大風(fēng)情況下最大偏離中心可達(dá)6英尺（2m），據(jù)說(shuō)他們裝了陀螺平衡裝置后可調(diào)到5英尺；上海金茂大廈的頂點(diǎn)位移按風(fēng)洞試驗(yàn)可達(dá)0.9~1.2m。由此可見(jiàn)，對(duì)于超高層建筑來(lái)說(shuō)，研究它在風(fēng)荷載作用下的晃動(dòng)是十分必要的。而要研究它的晃動(dòng)首先要研究它的自由振動(dòng)特性，而地基基礎(chǔ)剛度的變化直接影響著超高層建筑結(jié)構(gòu)的自振特性。鑒于上述理由，以高層建筑空間巨型框架結(jié)構(gòu)為例，簡(jiǎn)單淺析地基基礎(chǔ)剛度變化對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)特性的影響。
對(duì)于地基，按某種綜合等效彈性地基處理，也就是根據(jù)實(shí)際情況，將基坑底部與坑壁等效成不同的半無(wú)限彈性體。對(duì)于基礎(chǔ)，把它看成是上部結(jié)構(gòu)的一部分，實(shí)際上，基礎(chǔ)是上部結(jié)構(gòu)向地下的延伸。對(duì)于上部結(jié)構(gòu)，空間巨型框架結(jié)構(gòu)是由兩級(jí)框架構(gòu)成，第一級(jí)為巨型框架（圖1），是承載的主體；第二級(jí)是位于巨型框架內(nèi)的輔助框架，也起結(jié)構(gòu)作用。巨型框架的截面幾何尺寸（面積、慣性矩等）特大，而輔助框架的截面尺寸又特小，二者不是同一數(shù)量級(jí)的。這種結(jié)構(gòu)形式從結(jié)構(gòu)方面說(shuō)，具有承載力大、側(cè)向剛度好、有良好的延性及抗震性能的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù)列表見(jiàn)表1~表3：
表1地基剛度變化時(shí)部分第一自振周期的變化
表2基礎(chǔ)剛度變化時(shí)部分第一自振周期的變化
表3橫截面尺寸改變時(shí)第一扭轉(zhuǎn)自振周期的變化
由以上列表可以總結(jié)出幾點(diǎn)：
（1）由表1可看出：當(dāng)?shù)鼗⒒A(chǔ)剛度比較接近時(shí)，隨基礎(chǔ)剛度增加，各方向自振周期逐漸減小。但當(dāng)二者剛度相差太大時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)自振周期無(wú)限長(zhǎng)（即切入）的現(xiàn)象。可見(jiàn)在工程中，最好是地基、基礎(chǔ)剛度比較接近，這樣二者才能協(xié)調(diào)變形，共同工作；同時(shí)，當(dāng)基礎(chǔ)剛度大于地基剛度時(shí)，各方向自振周期會(huì)更小一些。
（2）由表2可看出：當(dāng)基礎(chǔ)剛度保持不變時(shí)，地基剛度有一個(gè)臨界值，其相對(duì)臨界值增加或減小各方向自振周期都逐漸減小，只是當(dāng)?shù)鼗鶆偠葴p小到一定程度時(shí)，各方向自振周期則顯著增大，而這個(gè)臨界值隨一級(jí)框架橫截面尺寸的減小而增大。同時(shí)還可以看出，當(dāng)基礎(chǔ)剛度較大時(shí)，地基剛度的變化對(duì)各方向自振周期的影響不大，但一級(jí)框架橫截面尺寸的變化對(duì)各方向自振周期的影響比較明顯。
（3）由表1~表3可看出：地基、基礎(chǔ)剛度變化對(duì)扭轉(zhuǎn)自振周期幾乎無(wú)影響，但是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)橫截面和一級(jí)框架橫截面尺寸的改變對(duì)扭轉(zhuǎn)自振周期的影響則很明顯，隨著結(jié)構(gòu)橫截面不對(duì)稱性的增加和一級(jí)框架橫截面尺寸的減小而顯著加長(zhǎng)，所以在抗震設(shè)防中應(yīng)該通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)系統(tǒng)橫截面尺寸或一級(jí)框架橫截面尺寸來(lái)調(diào)整扭轉(zhuǎn)自振周期。
