结构抗震课件：2第二章 场地地基和基础.ppt

1、第二章第二章 场地与地基场地与地基2.1 场地划分与场地区划2.2 地基抗震验算2.3 场地土液化及其防治2.1.1 场地及其地震效应2.1 场地划分与场地区划场地：建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范围场地的地震效应历史震害资料表明：房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大；土层对地震波的作用表现在两方面：1）放大通过频率与场地固有周期接近的波群；2）过滤缩小频率与场地固有周期不一致的波群。使得地表震动的卓越周期在很大程度上取决于场地的固有周期，所以坚硬场地土的震动以短周期为主，软弱场地土的震动以长周期为主。硬（软）土上的刚（柔）性建筑震害严重。一般说来，软土地基上的建筑物震害要重

2、于硬土地基。场地的地震效应多层土的地震效应主要取决于三个基本因素：1）覆盖土层厚度2）土层的剪切波速3）岩土的阻抗比场地的地震效应场地的地震效应2.1.2 覆盖层厚度定义：地下基岩或剪切波速大于500m/s的坚硬土层至地表面的距离,也即覆盖在基岩面上部的土层厚度。v se =dni = 10d iv si式中：d0计算深度，取覆盖层厚度与20m两者的较小值土层等效剪切波速4diT = 2.1.4场地区划对于中等规模以上的城市，我国抗震规范允许采用经过批准的场地抗震设防区划进行抗震设计；场地设计地震动的区域划分一般给出城区范围内的场地类别区域划分、设防地震动参数区划和场地地面破坏潜势区划等结果；

3、ni =1 vsi场地固有周期T的计算方法2.1.1 地基抗震设计原则大量地基具有较好的抗震能力四类不利地基液化地基地基失效、不均匀沉陷、滑坡等（7-9度，6度不考虑液化）软土地基震陷、不均匀沉陷等（7-9度；8、9度明显）严重不均匀地基不均匀沉陷等（6-9度）新填土及其它不稳定地基不均匀沉陷、滑移等（7-9度）2.2 地基抗震验算松软土地基通常指淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土及地基承载力标准值小于80（7度）、100（8度）、120（9度）kPa的粘性土、粉土等软土层松软土地基在地震时会全部或部分丧失承载能力或产生不均匀沉陷，造成建筑物破坏，所以应采取地基处理措施（如置换、加密、强夯等）消除

4、土的动力不稳定性，或采用桩基础避开不利影响。可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的建筑：砌体；一般厂房、单层空旷房屋、多层框架厂房；不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋等;规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。对位于软弱场地土上的建筑物，基本烈度在7度以上时，应采取防地裂措施；岩土名称和性状 a岩石，稍密的碎石土，密实的砾、粗、中砂， 的粘性土和粉土f k 300kPa1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂，150 kPa f k 300 kPa 的粘性土和粉土1.3稍密的细、粉砂，100kPa f k 150kPa的粘性土和粉土，新近沉积的粘性

5、土和粉土1.1淤泥，淤泥质土，松散的砂，填土1.02.2.2 地基土抗震承载力进行天然地基抗震验算时，地基土的抗震承载力为：f aE = a f a地基土抗震承载力调整系数2.2.2 地基土抗震承载力进行天然地基抗震验算时，地基土的抗震承载力为：f aE = a f a调整的出发点：1）地震是偶发事件，地基抗震承载力安全系数可比静载时降低；2）多数土在有限次的动载下，强度较静载下稍高。p f aE2.2.3 地基抗震验算验算地基承载力时，应将建筑物上各类荷载效应和地震作用效应加以组合，并取基底压力为直线分布。验算公式：pmax 1.2 f aEppmaxpmax零应力区且应满足：1、对于高宽比

6、大于4的高层建筑，基底不宜出现拉应力；2、一般建筑，基底零应力区面积不超过基础底面的15%。2.3 地基土液化及其防治液化现象：地震作用压密饱和土颗粒结构，使颗粒间的孔隙水压力急剧上升，冲散了土颗粒间的有效连接使土处于悬浮状态，达到液化，场地土失效。危害：喷水冒砂，地基失效，地面陷坑、上鼓、开裂、滑移等，使结构倾斜、下沉、开裂、破坏。影响因素：地质年代；土层土粒的组成和密实程度；砂土层埋置深度；地下水位深度；地震烈度；地震持续时间等。2.3.1 地基土液化及其危害唐山地震时，严重液化地区喷水高度可达8米，厂房沉降可达1米。天津地震时，海河故道及新近沉积土地区有近3000个喷水冒砂口成群出现，一

7、般冒砂量0.1-1立方米，最多可达5立方米。有时地面运动停止后，喷水现象可持续30分钟。液化的震害：喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏，等等。2.3.2 液化的判别液化判别和处理的一般原则：对存在饱和砂土和粉土（不含黄土）的地基，除6度外，应进行液化判别。对6度区一般情况下可不进行判别和处理，但对液化敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理。存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级结合具体情况采取相应的措施。dw(m)dw=6mdu=5.5mdb=2m例1 图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m其下为砂土，地下水位深度

8、为dw=6m.基础埋深db=2m,该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。解：按土层液化判别图确定12347891012345678910du (m)5 6砂土du=5.5mdw=6m需要考虑液化影响。钻孔至试验土层上15cm处,用63.5公斤穿心锤，落距为76cm，打击土层，打入30cm所用的锤击数记作N63.5，称为标贯击数。用N63.5与规范规定的临界值Ncr比较来确定是否会液化。1-穿心锤2-锤垫3-触探杆4-贯入器头5-出水孔6-贯入器身7-贯入器靴2、标准贯入试验判别2.3.3 液化地基的评价定量分析、评价液化土的指标为液化指数I lEiicriinilEWdNNI)1 (1=n-判

9、别深度内每一个钻孔标准贯入试验点总数；criiNN ,-分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时取临界值的取值；id-第i点所代表的土层厚度（m)；iW-第i层考虑单位土层厚度的层位影响权系数（单位为m-1)。若判别深度为15m，当该层中点深度不大于5m时采用10，等于15m时应取零值,515m时应按线性内插值法取值;若判别深度为20m，当该层中点深度不大于5m时采用10，等于20m时应取零值，520m时应按线性内插值法取值。AA或B+CC或其它经济措施A或B+CC或其它更高要求的措施DB或CC或DD乙丙丁甲严重中等特殊考虑，但不得低于乙类轻微液化等级建筑类别A 全部消除

10、液化沉陷的地基措施B 部分消除液化沉陷的地基措施C 基础和上部结构处理D 可不采取措施2.3.4 液化地基的抗震措施抗液化措施全部消除地基液化措施采用桩基、深基础、土层加密法或挖除全部液化土层等措施；采用深基础时，基底埋入液化深度以下稳定土层中不小于0.5米；采用加密法对液化地基进行加固处理时，应处理至液化深度下界，且N 63.5Ncr下限挖除全部液化土层分层回填时，地基处理宽度（基底以外）应超过基地下处理深度的1/2，且不小于处理总宽度的1/5。部分消除地基液化措施处理深度应使液化指数减小；d=15m, IlE4; d=1520m, IlE5;对于独立基础和条形基础，处理深度不小于基底下液化土特征深度和基础宽度的较大值处理后的液化土层应满足：N 63.5Ncr基础和上部结构处理措施选择合适的地基埋深，调整基底底面积，减小基础偏心；加强基础的整体性和刚度；增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝；管线穿过建筑处采用柔性接头。一般情况下，除丁类建筑以外，不能将未处理的液化土层作为地基的持力层。