建筑抗震设计-第2章-场地、地基与基础.ppt
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1、建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计建筑抗震设计-第2章-场地、地基与基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计目录多层砌体房屋多层砌体房屋5场地、地基与基础场地、地基与基础2地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3框架、抗震墙与框架框架、抗震墙与框架-抗震墙抗震墙4底部框架底部框架-抗震墙、多层内框架砖砌房屋抗震墙、多层内框架砖砌房屋6抗震设计原则抗震设计原则17单层
2、钢筋混凝土柱厂房单层钢筋混凝土柱厂房建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2局部突出地形的影响局部突出地形的影响局部突出地形的影响局部突出地形的影响1.1.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;2.2.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;3.3.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;4.4.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
3、减小显减小;5.5.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。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2 断裂带是地质上的薄弱环节,浅源地震多与断裂活断裂带是地质上的薄弱环节,浅源地震多与断裂活动有关。动有关。发震断裂带附近地表,在地震时可能产生新的错动,发震断裂带附近地表,在地震时可能产生新的错动,使建筑物遭受较大的破坏,属于地震危险地段。使建筑物遭受较大的破坏,属于地震危险地段。局部地质构造的影响局部地质构造的影响局部地质构造的影响局部地质构造的影响地下水位的影响地下水位的影响地下水位的影响地下水位的影响建建建
4、建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2场地场地即指建筑物所在地,即指建筑物所在地,场地土场地土则是指场地范围内的则是指场地范围内的地基土,即场地表层土的简称。地基土,即场地表层土的简称。地震对建筑物的破坏作用是通过场地、地基和基础传地震对建筑物的破坏作用是通过场地、地基和基础传递给上部结构的;同时,场地与地基在地震时又支承递给上部结构的;同时,场地与地基在地震时又支承着上部结构,因此具有双重作用。着上部结构,因此具有双重作用。场地条件对建筑震害的影响主要因素是:场地土的刚场地条件对建筑震害的影响主要因素是:场地土的刚性(即坚硬或密实程度)大小和场
5、地覆盖层厚度。性(即坚硬或密实程度)大小和场地覆盖层厚度。土质越软,覆盖层越厚,建筑物震害越严重。土质越软,覆盖层越厚,建筑物震害越严重。2.12.12.12.1场地场地场地场地建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2场地抗震评价场地抗震评价抗震设计规范中场地抗震评价,就是通过对工程地质、抗震设计规范中场地抗震评价,就是通过对工程地质、地形地貌以及岩土工程环境等场地条件的分析,研究地形地貌以及岩土工程环境等场地条件的分析,研究场地条件对基础和上部结构震害的影响,从而合理地场地条件对基础和上部结构震害的影响,从而合理地选择有利建筑场地以及地基或
6、结构抗震措施,避免和选择有利建筑场地以及地基或结构抗震措施,避免和减轻地震对建筑物或工程设施的破坏。减轻地震对建筑物或工程设施的破坏。当选择建筑场地时,应避开对建筑抗震不利地段。当选择建筑场地时,应避开对建筑抗震不利地段。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2场地土的刚性大小(坚硬程度)影响场地土的刚性大小(坚硬程度)影响一般说来,在软弱地基上,柔性结构物较容易遭受破一般说来,在软弱地基上,柔性结构物较容易遭受破坏,而刚性结构物表现较好;在坚硬地基上,柔性结坏,而刚性结构物表现较好;在坚硬地基上,柔性结构物震害较轻,而刚性结构物有时构物震害
7、较轻,而刚性结构物有时(如土层浅薄如土层浅薄)破坏破坏会加重。会加重。在软弱地基上,建筑物的破坏有时是结构破坏所造成,在软弱地基上,建筑物的破坏有时是结构破坏所造成,有时是由于沙土液化、软土震陷和地基不均匀沉降等有时是由于沙土液化、软土震陷和地基不均匀沉降等造成的地基失效所致。造成的地基失效所致。就地面建筑物总的破坏现象来说,在软弱地基上的比就地面建筑物总的破坏现象来说,在软弱地基上的比坚硬地基上的要严重。坚硬地基上的要严重。场地土的刚性一般用土的剪切波速表示。场地土的刚性一般用土的剪切波速表示。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2场地覆
8、盖层厚度的确定场地覆盖层厚度的确定1)一一般般情情况况下下,应应按按地地面面至至剪剪切切波波速速大大于于500ms的的坚硬土层或岩层顶面的距离确定。坚硬土层或岩层顶面的距离确定。2)当当地地面面5m以以下下存存在在剪剪切切波波速速大大于于相相邻邻上上层层土土剪剪切切波波速速25倍倍的的土土层层,且且其其下下卧卧土土层层的的剪剪切切波波速速均均不不小小于于400ms时,可按地面至该土层顶面的距离确定。时,可按地面至该土层顶面的距离确定。3)场场地地土土剪剪切切波波速速大大于于500ms的的孤孤石石和和硬硬土土透透镜镜体体应视同周围土层一样。应视同周围土层一样。4)剪切波速大于剪切波速大于500m
9、s 的硬夹层的硬夹层(火山岩夹层火山岩夹层)当做当做绝对刚体看待,其厚度应从覆盖土层中扣除。绝对刚体看待,其厚度应从覆盖土层中扣除。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度是指地下基岩或剪切波速大于是指地下基岩或剪切波速大于500ms的坚硬的坚硬土层至地表面的距离。土层至地表面的距离。场地土对建筑物震害的影响,主要取决于土的坚硬程场地土对建筑物震害的影响,主要取决于土的坚硬程度度(刚性刚性),因为剪切波速是最能反映场地土动力性能,因为剪切波速是最能反映场地土动力性能的重要动力参数,所以土的刚性一般用土的的重要动力参
10、数,所以土的刚性一般用土的剪切波速剪切波速vs来表示。来表示。地地表表土土层层的的组组成成通通常常较较为为复复杂杂,只只有有单单一一性性质质场场地地土土的的情情况况是是很很少少见见的的,所所以以一一般般分分层层场场地地土土的的剪剪切切波波速速按土层按土层等效剪切波速等效剪切波速vse来表示。来表示。等等效效剪剪切切波波速速是是根根据据地地震震波波通通过过计计算算深深度度范范围围内内多多层层土土层层的的时时间间等等于于该该波波通通过过计计算算深深度度范范围围内内单单一一土土层层所所需时间的条件求得的。需时间的条件求得的。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场
11、地、地基与基础2场地类别划分场地类别划分场地类别场地类别根据根据土层等效剪切波速土层等效剪切波速和和场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度分为分为4类。类。场地类别划分的目的和作用场地类别划分的目的和作用为了考虑场地条件对设计反应谱的影响,通常的做法为了考虑场地条件对设计反应谱的影响,通常的做法是将场地按某些指标和描述划分为若干类,以便采取是将场地按某些指标和描述划分为若干类,以便采取合理的设计参数和有关的抗震构造措施。合理的设计参数和有关的抗震构造措施。场地分类的目的场地分类的目的:确定不同场地上设计反应谱确定不同场地上设计反应谱;场地分类的作用场地分类的作用:是在地震作用计算中定量考虑场地条件对设计
12、是在地震作用计算中定量考虑场地条件对设计参数的影响。参数的影响。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2场地类别划分标准场地类别划分标准根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类:根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类:等效剪切等效剪切波速波速(m/s)场地类别场地类别 类类类类类类类类vs5000m500 vs 2505m5m250 vs 1403m350m50mvs 1403m315m1580m80m建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2土层等效剪切波速的计算土层等效剪切波
13、速的计算Vse-土层等效剪切波速(m/s)d0-场地土计算深度,取地面下20m和场地覆盖层厚度两者的较小值;di-场地土计算深度范围内,第i层土的厚度(m);n-计算深度范围内土层的分层数目;vsi-计算深度范围内,第i层土的剪切波速(m/s);建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2场地土的类型划分场地土的类型划分注:注:fak 为地基土静承载力标准值为地基土静承载力标准值(kPa)土的土的类型类型 土层剪切土层剪切波速(波速(m/s)岩土名称和性状岩土名称和性状 坚硬坚硬土土 vs500稳定岩石,密实的碎石土稳定岩石,密实的碎石土中硬中硬
14、土土500 vs 250中密、稍密的碎石土,密实、中密的砾、粗、中砂,中密、稍密的碎石土,密实、中密的砾、粗、中砂,fak200的粘性土和粉土,的粘性土和粉土,坚硬黄土坚硬黄土 中软中软土土250 vs 140稍密的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,稍密的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,fak 200的粘性土和粉土,的粘性土和粉土,fak 130的填土的填土,可塑黄土可塑黄土软弱软弱土土vs 140淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉积的粘性土和粉土,淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉积的粘性土和粉土,fak 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
15、图确定。后再查图确定。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计查液化土特征深度表查液化土特征深度表例例1 1 图示为某场地地基剖面图图示为某场地地基剖面图 上覆非液化土层厚度上覆非液化土层厚度du=5.5mdu=5.5m 其下为砂土,地下水位深度其下为砂土,地下水位深度 为为dw=6m.dw=6m.基础埋深基础埋深db=2m,db=2m,该该 场地为场地为8 8度区。确定是否考度区。确定是否考 虑液化影响。虑液化影响。解:按判别式确定解:按判别式确定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需要考虑液化影响。需要考虑液化影响。dw=6mdw=6
16、mdu=5.5mdu=5.5mdb=2mdb=2m建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计例例1 1 图示为某场地地基剖面图图示为某场地地基剖面图 上覆非液化土层厚度上覆非液化土层厚度du=5.5mdu=5.5m 其下为砂土,地下水位深度其下为砂土,地下水位深度 为为dw=6m.dw=6m.基础埋深基础埋深db=2m,db=2m,该该 场地为场地为8 8度区。确定是否考度区。确定是否考 虑液化影响。虑液化影响。解:按土层液化判别图确定解:按土层液化判别图确定需要考虑液化影响。需要考虑液化影响。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910d dw w(m)(
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