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安装工程安装工程7 7o2.1 建筑场地建筑场地o2.2 地基的抗震验算地基的抗震验算o2.3 液化地基判别和处理液化地基判别和处理o2.4 桩基的抗震验算桩基的抗震验算 主要内容按照表层土的剪切波速和场地覆盖层厚度两个因素，将建筑场地分为四种类别，见表2.2所示：4、建筑场地类型的划分建筑场地类型的划分 1580 315 350 0 等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场场地地类类型型例例2-1、已知某建筑场地的地址钻探资料如表、已知某建筑场地的地址钻探资料如表2-4所示。试计算土所示。试计算土层的等效剪切波速，并判别土层性质。层的等效剪切波速，并判别土层性质。层层底深度底深度(m)土土层层厚度厚度(m)土的名称土的名称剪切波速剪切波速m/s9.59.5砂砂17037.828.3淤泥淤泥质质粘土粘土13543.65.8砂砂24060.116.5淤泥淤泥质质粘土粘土200632.9细细砂砂31069.56.5砾砾石粗砂石粗砂520表表2-4场地的地质钻探资料场地的地质钻探资料 2.1 2.1 建筑场地建筑场地例例2-1、已知某建筑场地的地址钻探资料如表、已知某建筑场地的地址钻探资料如表2-4所示。试计算土所示。试计算土层的等效剪切波速，并判别土层性质。层的等效剪切波速，并判别土层性质。解：解：（1）确定计算深度）确定计算深度由于计算深度，取覆盖层厚度和由于计算深度，取覆盖层厚度和 20m 二者的较小值，而该题覆盖层二者的较小值，而该题覆盖层厚度明显远大于厚度明显远大于20m，所以计算深度，所以计算深度d0取取20m。（2）确定地面下）确定地面下20m表层土的场地土类型：表层土的场地土类型：因为等效剪切波速：因为等效剪切波速：，故表层土属于中软土。，故表层土属于中软土。2.1.3 2.1.3 场地的类别场地的类别例题例题2-22-2已知某建筑场地的钻孔地质资料如表已知某建筑场地的钻孔地质资料如表2-5所示，试确定该场地的类别所示，试确定该场地的类别 因为地表下因为地表下7.5m7.5m以下土层的以下土层的 =520m/s500m/s,=520m/s500m/s,故故 =7.5m =7.5m(1)(1)确定覆盖层厚度确定覆盖层厚度 解解(2)(2)计计算等效剪切波速，按式（算等效剪切波速，按式（2-12-1）有）有 查查表得，表得，235.4位于250500m/s之间，且故属于故属于类场类场地地5m,5m,二、二、可不进行抗震验算的天然地基可不进行抗震验算的天然地基1.为为了了简简化化和和减减少少抗抗震震设设计计的的工工作作量量，抗抗震震规规范范规规定定部部分分建建筑物可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：筑物可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：(1)砌体房屋；砌体房屋；(2)地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：一般单层厂房、单层空旷房屋；一般单层厂房、单层空旷房屋；不超过不超过8层且高度在层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；以下的一般民用框架房屋；基础荷载与上述一般民用框架房屋相当的多层框架厂房；基础荷载与上述一般民用框架房屋相当的多层框架厂房；(3)抗震规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。抗震规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。2.2地基的抗震验算地基的抗震验算一、天然地基破坏极少一、天然地基破坏极少软弱粘性土层指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kPa的土层。三、天然地基抗震验算三、天然地基抗震验算天然地基抗震验算时，地基土的抗震承载力按下式计算天然地基抗震验算时，地基土的抗震承载力按下式计算：调整后的地基土抗震承载力；调整后的地基土抗震承载力；地基土抗震调整系数，按下表采用；地基土抗震调整系数，按下表采用；深宽修正后的地基土静承载力特征值，按现行建筑地基基础设计规范采用深宽修正后的地基土静承载力特征值，按现行建筑地基基础设计规范采用岩土名称和性状岩土名称和性状 岩石，密实的碎石土，密实的砾，粗、中砂，岩石，密实的碎石土，密实的砾，粗、中砂，300kpa 300kpa的粘性的粘性土和粉土土和粉土 1.51.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密中密、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，的细、粉砂，150kpa 300kpa150kpa 300kpa的粘性土和粉土，坚硬黄土的粘性土和粉土，坚硬黄土 1.31.3稍密的细、粉砂，稍密的细、粉砂，100kpa 150kpa 100kpa 22时，在时，在d du u 、d dw w中减去（中减去（d db b-2)-2)后再查图确定。后再查图确定。例例1 1图示为某场地地基剖面图上覆非液化图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度土层厚度du=5.5m其下为砂土，地下水位其下为砂土，地下水位深度为深度为dw=6.5m.基础埋深基础埋深db=1.5m,该场地为该场地为8度区。确定是否考虑液。度区。确定是否考虑液。解：该场地为解：该场地为8度区，土的类型为砂土，度区，土的类型为砂土，查液化土特征深度查液化土特征深度2-7表知。表知。d0=8m,du=5.5m,dw=6.5m,db=1.5m2m,取取db=2m.9m8m7m砂土砂土8m7m6m粉土粉土987烈度烈度饱和土饱和土类别类别所以不需要考虑液化影响。2 2 2 2）细判细判细判细判采用标准贯入试验判别采用标准贯入试验判别 钻孔至试验土层上钻孔至试验土层上15cm处处,用用63.5公公斤穿心锤，落距为斤穿心锤，落距为76cm，打击土层，打，打击土层，打入入30cm所用的锤击数记作所用的锤击数记作N63.5，称为标，称为标贯击数。用贯击数。用N63.5与规范规定的临界值与规范规定的临界值Ncr比较来确定是否会液化。比较来确定是否会液化。1-1-穿心锤穿心锤2-2-锤垫锤垫3-3-触探杆触探杆4-4-贯入器头贯入器头5-5-出水孔出水孔6-6-贯入器身贯入器身7-7-贯入器贯入器靴靴标准贯入试验设备Ncr液化判别标准贯入锤击数临界值 N0液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表2-8采用 ds饱和土标准贯入点深度(m)；粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下判别地面下20m范围内土的液化；但对本规范第范围内土的液化；但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基及基础条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下15m范围内土的液化。当饱和土标准贯范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数入锤击数(未经杆长修正未经杆长修正)小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。在地面下当有成熟经验时，尚可采用其他判别方法。在地面下20m 深度范围内，液化判别标准贯深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：入锤击数临界值可按下式计算：调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05。液化判别标准贯入锤击数基准值液化判别标准贯入锤击数基准值从上式可以看出，在确定临界值从上式可以看出，在确定临界值Ncr时主要考虑了土层所处的深度、地下水时主要考虑了土层所处的深度、地下水位的深度、饱和土的粘粒含量及地震烈度等影响场地土液化的主要因素，位的深度、饱和土的粘粒含量及地震烈度等影响场地土液化的主要因素，其中乘项其中乘项 具有具有3点物理意义：点物理意义：使公式同时适用于饱和砂土和粉土的判别；使公式同时适用于饱和砂土和粉土的判别；常数常数3表示表示 是砂土与粉土的分界线，当取是砂土与粉土的分界线，当取 时，则上时，则上述公式退化到所砂土液化的判别式；述公式退化到所砂土液化的判别式；随着土中粘粒含量的增加，土层的相应标准贯入锤击数临界值随着土中粘粒含量的增加，土层的相应标准贯入锤击数临界值Ncr将减小，将减小，土层越不容易液化，这就反映了粉土的液化趋势。土层越不容易液化，这就反映了粉土的液化趋势。3.3.3.3.液化场地危害程度的确定液化场地危害程度的确定液化场地危害程度的确定液化场地危害程度的确定 同同一一烈烈度度下下，液液化化层层的的厚厚度度愈愈厚厚，地地下下水水位位愈愈高高，实实测测标标准准贯贯入入锤锤击击数数与与临临界界标标准准贯贯入入锤锤击击数数相相差差愈愈大大，液液化化愈愈严严重重，带来的危害也愈大带来的危害也愈大液化指数液化指数IlE液化指数；液化指数；n在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数；在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数；Ni,Nci分别为分别为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应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应取临界值的数值；取临界值的数值；dii点所代表的土层厚度点所代表的土层厚度(m)，可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标，可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半，但上界不小于地下水位深度，下界不大于液化深度；准贯入试验点深度差的一半，但上界不小于地下水位深度，下界不大于液化深度；Wii土层单位土层厚度的层位影响权函数值土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为单位为m-1).若判别深度为若判别深度为15m，当该层中点深度不大于当该层中点深度不大于5m时应采用时应采用10，等于，等于15m时应采用零值，时应采用零值，5-15m时应按时应按线性内插法取值；若判别深度为线性内插法取值；若判别深度为20m，当该层中点深度不大于，当该层中点深度不大于5m时应采用时应采用10，等，等于于20m时应采用零值，时应采用零值，5-20m时应按线性内插法取值。时应按线性内插法取值。根据液化指数的大小，将液化程度划分为根据液化指数的大小，将液化程度划分为3个等级，见表个等级，见表2-9。不同液化等级可能造成。不同液化等级可能造成的震害情况见表的震害情况见表2-10。表2-9液化等级表2-10不同液化等级可能造成的震害液化等级地面喷水冒砂情况对建筑的危害情况轻微地面无喷水冒砂，或仅在洼地、河边有零星的喷水冒砂点危害性小，一般不至引起明显的震害中等喷水冒砂可能性大，从轻微到严重均有，多数属中等危害性较大，可能造成不均匀沉陷和开裂，有时不均匀沉陷可能达到200mm严重一般喷水冒砂都很严重危害性大，不均匀沉陷可能大于200mm，高重心结构可能产生不允许的倾斜三、抗液化措施及选择三、抗液化措施及选择三、抗液化措施及选择三、抗液化措施及选择当液化土层较平坦、均匀时，可按下表选用抗液化措施当液化土层较平坦、均匀时，可按下表选用抗液化措施地基和上部结构处理，或其地基和上部结构处理，或其它经济的措施它经济的措施可不采取措施可不采取措施可不采取措施可不采取措施丁类丁类全部消除液化沉陷，或部分全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对地基和上消除液化沉陷且对地基和上部结构处理部结构处理基础和上部结构处理，或更高要求的基础和上部结构处理，或更高要求的措施措施基础和上部结构处理，亦基础和上部结构处理，亦可不采取措施可不采取措施丙类丙类全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对地基和上部结构处理沉陷且对地基和上部结构处理部分消除液化沉陷，或对部分消除液化沉陷，或对地基和上部结构处理地基和上部结构处理乙类乙类严重严重中等中等轻微轻微地基的液化等级地基的液化等级建筑建筑类别类别1 1、全部消除地基液化沉陷的措施应符合：、全部消除地基液化沉陷的措施应符合：1 1）采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖不包括桩尖部分部分)，应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实，应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于粉土尚不应小于0.8m，对其他非岩石土尚不宜小于，对其他非岩石土尚不宜小于1.5m。注：甲类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究，但不宜低于乙类的相应要求。注：甲类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究，但不宜低于乙类的相应要求。2 2）采用深基础时，基础底面埋入深度以下稳定土层中的深）采用深基础时，基础底面埋入深度以下稳定土层中的深度，不应小于度，不应小于0.5m0.5m；3 3）采采用用加加密密法法（如如振振冲冲、振振动动加加密密、砂砂桩桩挤挤密密、强强夯夯等等）加加固固时时，应应处处理理至至液液化化深深度度下下界界，且且处处理理后后土土层层的的标标准准贯贯入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值m m；4 4）挖除全部液化土层）挖除全部液化土层；5 5）采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽）采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的度，应超过基础底面下处理深度的1/21/2且不小于基础宽度的且不小于基础宽度的1/51/5。振冲技术亦称为振冲法，依其加固松软土的途径、手段不同，可分为振冲挤密法和振冲技术亦称为振冲法，依其加固松软土的途径、手段不同，可分为振冲挤密法和振冲置换法或称振冲碎石桩法。振冲法是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动振冲置换法或称振冲碎石桩法。振冲法是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动高压水泵，使高压水由喷嘴射出，在振偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动高压水泵，使高压水由喷嘴射出，在振冲作用下，将振冲器逐渐沉入土中的设计深度。清孔后即从地面向孔内逐段填入碎冲作用下，将振冲器逐渐沉入土中的设计深度。清孔后即从地面向孔内逐段填入碎石。每一填石段为石。每一填石段为3050cm，不停地投石振冲，经振挤密实达到设计要求后方，不停地投石振冲，经振挤密实达到设计要求后方提升振冲器，再填筑另一桩段。如此重复填料和振密，直到地面，由此在地基中构提升振冲器，再填筑另一桩段。如此重复填料和振密，直到地面，由此在地基中构成大直径的桩土共同工作的复合地基。建筑物及其承担的荷载即由地基中的碎石桩成大直径的桩土共同工作的复合地基。建筑物及其承担的荷载即由地基中的碎石桩和振密了的土体共同承担，因此，复合地基的承载力较原松软地基大为提高，而沉和振密了的土体共同承担，因此，复合地基的承载力较原松软地基大为提高，而沉降与不均匀沉降将显著地减小。降与不均匀沉降将显著地减小。用沉管灌注桩施工设备，将管中的砂石料从管底部带有活瓣管靴的钢管沉入地下预定用沉管灌注桩施工设备，将管中的砂石料从管底部带有活瓣管靴的钢管沉入地下预定深度，然后引入压缩空气，边振边提或提提停停，将管中的砂石料从管底端活门压出深度，然后引入压缩空气，边振边提或提提停停，将管中的砂石料从管底端活门压出并不断补充，直至形成挤密砂桩体，也可由冲击式沉管灌注桩设备施工，或不引入压并不断补充，直至形成挤密砂桩体，也可由冲击式沉管灌注桩设备施工，或不引入压缩空气。缩空气。2 2、部分消除地基液化沉陷的措施应符合：部分消除地基液化沉陷的措施应符合：1 1）处理深度应使处理后的地基液化指数减少，其值不宜大于处理深度应使处理后的地基液化指数减少，其值不宜大于5 5；大面积筏基、箱基的中心区域，处理后的液化指数可比上；大面积筏基、箱基的中心区域，处理后的液化指数可比上述规定降低述规定降低1 1；对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面；对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。下液化土特征深度和基础宽度的较大值。2 2）处理深度范围内，应挖除其液化土层或采用加密法加）处理深度范围内，应挖除其液化土层或采用加密法加固，使处理后土层的标准贯入锤击数实测值不小于相应固，使处理后土层的标准贯入锤击数实测值不小于相应的临界值。的临界值。3 3）基础边缘以外的处理宽度与全部清除地基液化沉陷时）基础边缘以外的处理宽度与全部清除地基液化沉陷时的要求相同。的要求相同。注：中心区域指位于基础外边界以内沿长宽方向距外边界大于相应方向1/4长度的区域。1)1)选择合适的基础埋置深度选择合适的基础埋置深度；5)5)管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。3.3.减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合考虑采用减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合考虑采用下列措施：下列措施：2)2)调整基础底面积，减少基础偏心；调整基础底面积，减少基础偏心；3)3)加强基础的整体性和刚性，如采用箱基、筏基或钢筋混加强基础的整体性和刚性，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土十字形基础，加设基础圈梁、基础梁系等；凝土十字形基础，加设基础圈梁、基础梁系等；4)4)减减轻轻荷荷载载，增增强强上上部部结结构构的的整整体体刚刚度度和和均均匀匀对对称称性性，合合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等；理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等；柔性接头，顾名思义是具有柔性作用的连接器，但是现实中大多是指钢质柔性接头柔性接头，顾名思义是具有柔性作用的连接器，但是现实中大多是指钢质柔性接头即卡箍式柔性接头和橡胶质柔性接头两大类。钢质柔性接头是用于可焊接管道之间即卡箍式柔性接头和橡胶质柔性接头两大类。钢质柔性接头是用于可焊接管道之间起补偿连接作用的连接器橡胶柔性接头又叫橡胶接头，橡胶软接头，可曲挠橡胶接起补偿连接作用的连接器橡胶柔性接头又叫橡胶接头，橡胶软接头，可曲挠橡胶接头等。是用于金属管道之间起挠性连接作用的中空橡胶制品，柔性接头按连接方式头等。是用于金属管道之间起挠性连接作用的中空橡胶制品，柔性接头按连接方式分松套法兰式、固定法兰式和螺纹式分松套法兰式、固定法兰式和螺纹式3种；按结构可分为单球体、双球体、异径体、种；按结构可分为单球体、双球体、异径体、弯球体及风压盘管等弯球体及风压盘管等5种。种。2.4桩基的抗震验算桩基的抗震验算1、可不进行桩基验算的条件承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无液化土层，且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基承载力特值不大于100kPa的填土时，下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算：1）砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑2）7度和8度时的一般的单层厂房和单层空旷房屋；不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋；与其基础荷载与相当的多层框架厂房。2低承台桩基础抗震验算当建筑物的桩基不符合上述条件时，除了满足建筑地基基础设计规范规定的要求外，还应进行桩基抗震验算。桩基抗震验算时，根据地基土的具体情况，将其分为非液化土中的低承台桩基和液化土层中的低承台桩基抗震验算两类。(1)非液化土中的低承台桩基抗震验算1）单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值，可均比非抗震设计时提高25；2）当承台侧面的回填土夯实至干重度不小于16.5kN/m3时，可考虑由承台正面填土与桩承担水平地震作用；但不应计入承台底面与地基之间的磨擦力；(2)存在液化土层的低承台桩基抗震验算，应符合下列规定：1)对一般浅基础，不宜计入承台周围土的抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担作用。2)当桩承台底面上、下分别有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土层或非软弱土层时，可按下列两种情况进行桩的抗震验算，并按不利情况设计：桩承受全部地震作用，桩承载力计算可按非液化土来考虑，但液化土的桩周摩阻力及桩水平抗力均应乘以表2-12的折减系数。地震作用按水平地震影响系数最大值的10%采用，单桩承载力仍按非抗震设计时提高25%取用，但应扣除液化土层的全部摩阻力及桩承台下2m深度范围内非液化土的桩周摩阻一力。打入式预制桩及其他挤土桩，当平均桩距为2.5-4倍桩径且桩数不少于55时，可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响。当打桩后桩间土的标准贯入锤击数值达到不液化的要求时，单桩承载力可不折减，但对桩尖持力层作强度校核时，桩群外侧的应力扩散角应取为零。打桩后桩间土的标准贯入锤击数宜由试验确定，也可按下式计算：N1中打桩后的标准贯入锤击数；打入式预制桩的面积置换率；NP打桩前的标准贯入锤击数。土层液化影响折减系数土层液化影响折减系数