场地、地基和基础抗震.ppt

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1、2 场地、地基和基础抗震场地、地基和基础抗震l概述概述场地场地：工程群体的所在地，其在平面上大体相当于厂区、：工程群体的所在地，其在平面上大体相当于厂区、居民区、自然村或不小于居民区、自然村或不小于2的区域范围。的区域范围。场地土的作用：场地土的作用：地震波的传播介质地震波的传播介质 结构物地基结构物地基建筑物震害程度：建筑物震害程度：场地的地形、地貌、土层性质、水文场地的地形、地貌、土层性质、水文 条件密切相关条件密切相关概述概述l l建筑物震害原因建筑物震害原因建筑物震害原因建筑物震害原因 a:场地的震动作用。场地的震动作用。b:b:场地、地基的破坏作用场地、地基的破坏作用l场地的震动作用

2、场地的震动作用是指由于强烈地面运动引起地面设施是指由于强烈地面运动引起地面设施振动而产生的破坏作用振动而产生的破坏作用 如：结构承载力不足等如：结构承载力不足等 处理方法：处理方法：合理的进行抗震设计和采取减震措施。合理的进行抗震设计和采取减震措施。l场地、地基的破坏作用场地、地基的破坏作用一般是指造成建筑破坏的直接一般是指造成建筑破坏的直接原因是由于场地和地基稳定性（地基失效）引起的。原因是由于场地和地基稳定性（地基失效）引起的。如：砂土液化、软土震陷等如：砂土液化、软土震陷等 量少量少 有区域性有区域性 难以修复难以修复 处理方法处理方法：场地选择和地基处理：场地选择和地基处理工程地质条件

3、对震害的影响工程地质条件对震害的影响l局部地形的影响局部地形的影响l震害表明：局部孤突地形对震害有较大影响震害表明：局部孤突地形对震害有较大影响 对地震强度有放大作用对地震强度有放大作用 1920年宁夏海原级地震中，位于渭河河谷年宁夏海原级地震中，位于渭河河谷的姚庄烈度为的姚庄烈度为7度，相距仅度，相距仅2km的牛家山庄，的牛家山庄，坐落在高出河谷坐落在高出河谷100m左右的黄土山嘴上，烈左右的黄土山嘴上，烈度为度为9度。度。1975年辽宁海城地震中，高差年辽宁海城地震中，高差58m的两个的两个测点，地面加速度相差倍。测点，地面加速度相差倍。局部地形的影响局部地形的影响l高突地形地震反应的总体

4、趋势：高突地形地震反应的总体趋势：1.高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈大；高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈大；2.离陡坎和边坡顶部边缘的距离大，反应相对减小；离陡坎和边坡顶部边缘的距离大，反应相对减小；3.在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大；在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大；4.高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应明高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应明 显减小显减小;5.边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。对条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡对条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡 坡、

5、河岸和边坡边缘等不利地段，应估计不利坡、河岸和边坡边缘等不利地段，应估计不利地段地段 对设计地震动参数产生的放大作用（增大系数）。对设计地震动参数产生的放大作用（增大系数）。局部地形的影响局部地形的影响l局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数-局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数-局部突出地形地震动参数的增大幅度，见表局部突出地形地震动参数的增大幅度，见表2.12.1-附加调整系数附加调整系数 0.3 0.6 1.0局部地质构造的影响局部地质构造的影响l局部地质构造：断裂局部地质构造：断裂(发震断裂和非发震断

6、发震断裂和非发震断裂）裂）l发震断裂：发震断裂：具有潜在地具有潜在地震活动的断裂震活动的断裂 浅源地震多与断裂活动浅源地震多与断裂活动有关有关 地震时地震时,发震断层可能发震断层可能出现很大的错动出现很大的错动,建筑建筑物严重破坏物严重破坏 局部地质构造的影响局部地质构造的影响发震断裂的活动特点发震断裂的活动特点:(1)地震震级愈高，出露于地表的断裂错动与断裂长度愈地震震级愈高，出露于地表的断裂错动与断裂长度愈大大(2)覆盖层厚度愈大，出露于地表的断裂错动与断裂长度覆盖层厚度愈大，出露于地表的断裂错动与断裂长度愈小愈小(3)地质年代愈久远，断裂的活动性愈小地质年代愈久远，断裂的活动性愈小抗震规

7、范规定：抗震规范规定：对符合下列规定之一的情况，可忽对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响：略发震断裂错动对地面建筑的影响：1）抗震设防烈度小于）抗震设防烈度小于8度度；2）非全新世活动断裂；）非全新世活动断裂；局部地质构造的影响局部地质构造的影响3）抗震设防烈度为抗震设防烈度为8度和度和9度度时，前第四纪基岩隐伏断时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于裂的土层覆盖厚度分别大于60m和和90m。若不符合上述情况，应避开主断裂带。其避让距离不若不符合上述情况，应避开主断裂带。其避让距离不宜小于下表对发震断裂宜小于下表对发震断裂最小避让距离最小避让距离的规定。的规定。

8、_ 300m 500m 专门研究专门研究 9 _ 200m 300m 专门研究专门研究 8 丁丁 丙丙 乙乙 甲甲建筑抗震设防类别建筑抗震设防类别烈度烈度发震断裂的最小避让距离发震断裂的最小避让距离发震断裂的最小避让距离发震断裂的最小避让距离(m)(m)(m)(m)局部地质构造的影响局部地质构造的影响l工程上最常遇到的工程上最常遇到的是非发震断裂是非发震断裂l非发震断裂非发震断裂：与地震活动没有成因联系的断层：与地震活动没有成因联系的断层 地震作用下一般不会产生新的错动地震作用下一般不会产生新的错动,对建筑物破坏无明对建筑物破坏无明显影响显影响 不宜将建筑物横跨在断层上不宜将建筑物横跨在断层上

9、,以免可能发生的错动或以免可能发生的错动或不均匀沉降带来的危害不均匀沉降带来的危害地下水位的影响地下水位的影响l地下水位地下水位对建筑物的震害有明显影响对建筑物的震害有明显影响1）水位越浅，震害越严重水位越浅，震害越严重 地下水位深度在地下水位深度在5m以内时，震害影响最明显以内时，震害影响最明显2）地基土的类型不同，地下水位的影响程度亦不同）地基土的类型不同，地下水位的影响程度亦不同 软弱土层软弱土层影响最大：粉砂、细砂、淤泥质土等影响最大：粉砂、细砂、淤泥质土等 粘性土粘性土次之次之 坚硬土坚硬土影响最小：碎石、角砾、卵砾石等影响最小：碎石、角砾、卵砾石等场地场地l场地条件对震害的影响场地

10、条件对震害的影响l场地条件对建筑物震害影响的主要因素：场地条件对建筑物震害影响的主要因素：1）场地土的刚度）场地土的刚度 2）场地覆盖层的厚度）场地覆盖层的厚度l 震害表明：震害表明：1）在同一地震和同一震中距离时，软弱地基地面的自）在同一地震和同一震中距离时，软弱地基地面的自震周期长，振幅大，震动持续时间长，震害也重。震周期长，振幅大，震动持续时间长，震害也重。2）软弱地基上，柔性建筑易遭到破坏，刚性建筑表现）软弱地基上，柔性建筑易遭到破坏，刚性建筑表现较好；坚硬地基上，柔性建筑表现较好，刚性建筑表较好；坚硬地基上，柔性建筑表现较好，刚性建筑表现不一。现不一。总体：在软弱地基上建筑物的震害比

11、刚性地基上的要总体：在软弱地基上建筑物的震害比刚性地基上的要严重严重 3）建筑物的震害随覆盖土层厚度的增加而加重）建筑物的震害随覆盖土层厚度的增加而加重场地场地l场地的地震效应场地的地震效应l场地土对从基岩上传来的地震波有放大作用场地土对从基岩上传来的地震波有放大作用l地震动的卓越周期：从震源传来的地震波是由许地震动的卓越周期：从震源传来的地震波是由许多频率不同的分量组成，其中在振幅谱中幅值最多频率不同的分量组成，其中在振幅谱中幅值最大的频率分量对应的周期。大的频率分量对应的周期。l地震动的卓越周期取决于场地的固有周期地震动的卓越周期取决于场地的固有周期 土层的土层的过滤过滤特性和特性和放大放

12、大作用作用 场地固有周期的简化计算公式为：场地固有周期的简化计算公式为：T4H/H为场地覆盖层厚度；为场地覆盖层厚度；为土的剪切波速为土的剪切波速场地场地l场地土类型场地土类型l土的类型土的类型取决于取决于土的刚度土的刚度，按土的，按土的等效剪切波速等效剪切波速划分划分l土的等效剪切波速：土的等效剪切波速：场地场地l根据土的等效剪切波速，根据土的等效剪切波速，土的类型土的类型分为分为4类：类：场地场地l场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度：从地表到地下基岩面的距离：从地表到地下基岩面的距离l抗震规范，场地覆盖层厚度的确定：抗震规范，场地覆盖层厚度的确定：1一般情况下，应按地面至剪切波速大于一般情况下，

13、应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的土层顶面的距离确定；的距离确定；2.当地面当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切 波速倍的土层，且其下卧土层的剪切波速不小于波速倍的土层，且其下卧土层的剪切波速不小于 400m/s时，时，可按地面至该土层顶面的距离确定；可按地面至该土层顶面的距离确定；3.剪切波速大于剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层；的孤石、透镜体，应视同周围土层；4.土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖土层土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。中扣除。场地场地l场地类别场地类别划分划分l规

14、范根据土层规范根据土层剪切波速剪切波速和和场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度按下表按下表划分为划分为4类。类。表：各类建筑场地的覆盖层厚度表：各类建筑场地的覆盖层厚度 80 315 3050 0 等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场场 地地 类类 型型场地场地l场地选择场地选择l建筑场地的地质条件和地形地貌对建筑物震害有显著建筑场地的地质条件和地形地貌对建筑物震害有显著影响影响l规范根据场地上建筑物的震害程度，地段划分规范根据场地上建筑物的震害程度，地段划分 地段类别地段类别 地质、地形、地貌地质、地形、地貌有利地段有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等稳定基岩，坚硬土，开阔、平

15、坦、密实、均匀的中硬土等不利地段不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等危险地段危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位震断裂带上可能发生地表错位的部位场地场地l场地选

16、择原则：场地选择原则：1）尽量选择对结构抗震有利的地段）尽量选择对结构抗震有利的地段2）尽可能避开对结构抗震不利的地段）尽可能避开对结构抗震不利的地段3）除非特殊需要，不得在抗震危险地段上建造工程结构）除非特殊需要，不得在抗震危险地段上建造工程结构地基基础抗震验算地基基础抗震验算l地基不验算地基不验算的范围的范围l震害表明：震害表明：1）只有少数房屋是由地基失效而导致上部结构破坏。）只有少数房屋是由地基失效而导致上部结构破坏。2）导致上部结构破坏的地基大多是可液化地基、易产生）导致上部结构破坏的地基大多是可液化地基、易产生震陷的软土地基和严重不均匀地基。震陷的软土地基和严重不均匀地基。3）大量

17、的一般性地基具有良好的抗震性能，极少发现因）大量的一般性地基具有良好的抗震性能，极少发现因地基承载力不够而导致上部结构破坏的震害现象。地基承载力不够而导致上部结构破坏的震害现象。抗震规范对量大面广的一般地基和基础不作抗震验抗震规范对量大面广的一般地基和基础不作抗震验算，对液化地基，软土地基和严重不均匀地基规定了算，对液化地基，软土地基和严重不均匀地基规定了相应的抗震措施，以避免或减轻震害相应的抗震措施，以避免或减轻震害。地基不验算范围地基不验算范围l抗震规范规定，下列建筑可不进行天然地基及基抗震规范规定，下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：础的抗震承载力验算：1、砌体房屋、砌体房屋

18、 2、地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下、地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：列建筑：1)一般的单层厂房；一般的单层厂房；2)单层空旷房屋；单层空旷房屋；3)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及及 基础荷载相当的多层框架厂房。基础荷载相当的多层框架厂房。3、可不进行上部结构抗震验算的建筑、可不进行上部结构抗震验算的建筑 地基土抗震承载力调整地基土抗震承载力调整l地基土的抗震承载力地基土的抗震承载力地基土抗震承载力调整地基土抗震承载力调整1.0淤泥，淤泥质土，松散的砂，填土淤泥，淤泥质土，松散的砂，填土1.1稍密的细、粉砂，

19、稍密的细、粉砂，的粘性土和粉土，新近沉积的粘性土和粉土的粘性土和粉土，新近沉积的粘性土和粉土1.3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，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，的粘性土和粉土的粘性土和粉土1.5岩石，稍密的碎石土，密实的砾、粗、中砂，岩石，稍密的碎石土，密实的砾、粗、中砂，的粘性土和粉土的粘性土和粉土 岩土名称和性状岩土名称和性状地基土抗震承载力调整系数地基土抗震承载力调整系数地基土抗震承载力调整地基土抗震承载力调整l地基抗震承载力地基抗震承载力调整原因调整原因1）除十分软弱土之外，）除十分软弱土之外，多数土在有限次的动

20、载下，多数土在有限次的动载下，动承动承载力比静承载力稍高。载力比静承载力稍高。2）考虑地震作用的）考虑地震作用的偶然性、短暂性及工程经济偶然性、短暂性及工程经济等因素，等因素，地基在地震作用下的可靠性应比静力作用下的可靠性地基在地震作用下的可靠性应比静力作用下的可靠性有所降低，即有所降低，即地基抗震承载力安全系数可比静载时降地基抗震承载力安全系数可比静载时降低；低；天然地基抗震验算天然地基抗震验算l采用采用“拟静力法拟静力法”即假定地震作用如同静力荷载恒定作用在即假定地震作用如同静力荷载恒定作用在地基基础上。地基基础上。规范规定：基础底面规范规定：基础底面平均压力平均压力和和边缘最大压力边缘最

21、大压力应应符合下式要求符合下式要求式中式中天然地基抗震验算天然地基抗震验算l注意事项：注意事项：1)高宽比大于高宽比大于4的高层建筑，基底不宜出现拉应力的高层建筑，基底不宜出现拉应力2)其他建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积其他建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基底面积的不应超过基底面积的15%。地基液化地基液化l砂土液化机理及影响液化的因素砂土液化机理及影响液化的因素l砂土液化机理砂土液化机理地基液化地基液化l液化的宏观标志是在地表出现液化的宏观标志是在地表出现喷水冒砂喷水冒砂 l液化产生的震害液化产生的震害1）地面开裂、下沉使建筑物产生过度下沉或整体倾斜。）地面开裂、下沉使

22、建筑物产生过度下沉或整体倾斜。2）地基不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁、板）地基不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁、板等水平构件及节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变等水平构件及节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂。化处开裂。3）淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、）淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、滑移等滑移等震害调查表明：在各种由于地基失效引起的震害中，震害调查表明：在各种由于地基失效引起的震害中，80是因土体液化是因土体液化造成的造成的地基液化地基液化l影响场地土液化的因素影响场地土液化的因素l土层的地质年代：土层的地质年代：地质年代越古老，土层的固结

23、度、地质年代越古老，土层的固结度、密实度和结构性越密实度和结构性越 好，越不易液化；好，越不易液化；第四纪晚更新世（第四纪晚更新世（Q3）以及以前的饱和土层未见发生）以及以前的饱和土层未见发生液化液化l土的组成土的组成：级配良好的砂土不易液化：级配良好的砂土不易液化 细砂、粉砂渗透性低，较粗砂易液化细砂、粉砂渗透性低，较粗砂易液化 粉土的粘粒含量越高，越不易液化粉土的粘粒含量越高，越不易液化l土层的相对密度土层的相对密度：土的密实程度越大，越不易液化：土的密实程度越大，越不易液化地基液化地基液化l土层的埋深土层的埋深：土的埋深越大：土的埋深越大,有效覆盖层压力越大，有效覆盖层压力越大，越不易液

24、化越不易液化 土层液化深度很少超过土层液化深度很少超过20ml地下水位的深度地下水位的深度：地下水位越深，越不易液化：地下水位越深，越不易液化 砂土：一般地下水位小于砂土：一般地下水位小于4m时易液化时易液化 粉土粉土:7,8,9度时度时,地下水位小于和地下水位小于和6m易液化易液化l地震烈度和地震持续时间地震烈度和地震持续时间：地震烈度越高：地震烈度越高,持续时间越持续时间越 长，饱和砂土越易液化。长，饱和砂土越易液化。一般液化主要发生在烈度为一般液化主要发生在烈度为7度及以上地区度及以上地区液化的判别液化的判别l液化判别和处理的液化判别和处理的一般原则一般原则：1）对存在饱和砂土和粉土的地

25、基，除）对存在饱和砂土和粉土的地基，除6度外，应进行液度外，应进行液化判别。化判别。对对6度区一般情况下可不进行判别和处理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应按但对液化敏感的乙类建筑应按7度的要求进行判别和度的要求进行判别和处理。处理。2）存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、）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。地基的液化等级结合具体情况采取相应的措施。液化的判别液化的判别l液化判别的方法：液化判别的方法：“两步判别法两步判别法”初步判别和标准贯入试验判别初步判别和标准贯入试验判别l1、初步判别、初步判别 根据

26、影响液化的因素根据影响液化的因素(2)粉土的粘粒粉土的粘粒(粒径小于粒径小于0.005mm 的颗粒的颗粒)含量百分含量百分率，率，7度、度、8度和度和9度分别不小于度分别不小于10、13、和、和16时，可时，可判为不液化土。判为不液化土。液化的判别液化的判别（3）采用天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和）采用天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和 地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响。影响。液化的判别液化的判别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液化的判别液化的判别2、标准贯入试验判别标准贯入试验判

27、别 初判认为可能液化或需要初判认为可能液化或需要 考虑液化影响时考虑液化影响时 5135贯入器靴贯入器身出水孔贯入器头触探杆锤垫穿心锤图2.2标准贯入试验设备示意图液化的判别液化的判别判别标准判别标准液化的判别液化的判别液化地基危害程度评价液化地基危害程度评价液化地基危害程度的液化地基危害程度的定量评价定量评价 液化指数液化指数IlE液化地基危害程度评价液化地基危害程度评价一般，液化指数越大，场地喷水冒砂情一般，液化指数越大，场地喷水冒砂情况和建筑物的液化就越严重况和建筑物的液化就越严重液化地基危害程度评价液化地基危害程度评价l液化等级和相应震害情况见下表液化等级和相应震害情况见下表地基抗液化

28、措施地基抗液化措施l根据建筑物的抗震设防类别和地基的液化等级，结合根据建筑物的抗震设防类别和地基的液化等级，结合具体情况综合确定具体情况综合确定l当液化土层较平坦且均匀时，宜按下表选用措施当液化土层较平坦且均匀时，宜按下表选用措施地基抗液化措施地基抗液化措施1、全部消除地基液化沉陷、全部消除地基液化沉陷地基抗液化措施地基抗液化措施2、部分消除液化地基沉陷、部分消除液化地基沉陷地基抗液化措施地基抗液化措施3、基础和上部结构处理、基础和上部结构处理1)选择合适的基础埋置深度深度选择合适的基础埋置深度深度2）调整基础底面积，减少基础偏心）调整基础底面积，减少基础偏心地基抗液化措施地基抗液化措施本章重点本章重点1.名词解释名词解释发震断裂、场地、场地覆盖层厚度、砂土液化发震断裂、场地、场地覆盖层厚度、砂土液化2.场地土场地土的类型和的类型和场地类别场地类别的划分的划分3.地基抗震承载力地基抗震承载力的确定的确定4.影响砂土液化的主要影响砂土液化的主要因素因素，如何影响，如何影响5.地基土液化的辨别地基土液化的辨别