抗震设计(第二章).ppt
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1、第2章 场地、地基与基础 第第 2 章章 场地、地基与基础场地、地基与基础 2-1 场地场地 同一烈度,不同场地,震害不同。同一烈度,不同场地,震害不同。影响因素影响因素:场地土的:场地土的刚性大小刚性大小(坚硬或密实程度)和场地(坚硬或密实程度)和场地覆盖层覆盖层厚度厚度。土质越软、覆盖层越厚,震害越严重土质越软、覆盖层越厚,震害越严重。一、一、建筑场地类别建筑场地类别 场地土的场地土的刚性刚性一般用一般用剪切波速剪切波速表示。根据土层等效剪切波速表示。根据土层等效剪切波速vse和场地覆盖层厚度和场地覆盖层厚度dov确定(表确定(表21)。)。表2-1土的类型划分和剪切波速范围等效剪切波(m
2、/s)场地类别se500dov=0m500se250dov5m5m250se140dov3m350m50mse140dov3m315m1580m80m场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度dov的确定,应符合下列要求:的确定,应符合下列要求:(1)一般情况下,应按地面至剪切波速大于)一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的土的土层顶面的距离确定。层顶面的距离确定。(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波速2.5倍的土层,且其下卧岩土的剪切波速均不小于倍的土层,且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时时,可按地面至该土层顶面的距离确定。
3、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,应视同周围的孤石、透镜体,应视同周围土层。土层。(4)土层中的火山岩硬夹层应视为刚体)土层中的火山岩硬夹层应视为刚体,其厚度应从覆盖其厚度应从覆盖土层中扣除。土层中扣除。第2章 场地、地基与基础等效剪切波速等效剪切波速vse d0 计算深度(计算深度(m),取覆盖层厚度和取覆盖层厚度和20m两者的较小值两者的较小值(2-1)第2章 场地、地基与基础表2-2.1.3土的类型划分和剪切波速范围土的类型岩土名称和性状土层剪切波速范围(m/s)坚硬土或岩石 稳定岩石,密实的碎石土s500中硬土中密、稍密的碎石土
4、,密实、中密的砾、粗、中砂,fak200kPa的粘性土和粉土,坚硬黄土500s250中软土稍密的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,fak200kPa的粘性土和粉土,fak130kPa的填土,可塑黄土250s140软弱土淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉积的粘性土和粉土,fak130kPa的填土,流塑黄土s140对丁类建筑及层数不超过对丁类建筑及层数不超过10层且高度不超过层且高度不超过30m的丙类建的丙类建筑,筑,当无实测的剪切波速时,可根据岩土名称和性状按表当无实测的剪切波速时,可根据岩土名称和性状按表22划分土的类型,再利用经验在表划分土的类型,再利用经验在表22的剪切波速范围内估的剪切波速
5、范围内估计各层土的剪切波速。计各层土的剪切波速。第2章 场地、地基与基础二、二、场地评价场地评价场地内存在发震断裂带时,应对断裂带对工程的影响场地内存在发震断裂带时,应对断裂带对工程的影响进行评价,并应符合下列要求:进行评价,并应符合下列要求:1.对符合下列规定之一的情况,可对符合下列规定之一的情况,可忽略忽略发震断裂错动对地面建发震断裂错动对地面建筑的影响:筑的影响:2.1)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;3)抗震设防烈度为)抗震设防烈度为8度和度和9度时,前第四纪基岩隐伏断度时,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
6、分别大于60m和和90m。3.2.对不符合上述规定的情况,应对不符合上述规定的情况,应避开避开主断裂带。其避让距离主断裂带。其避让距离不宜小于表不宜小于表2-5对发震断裂对发震断裂最小避让距离最小避让距离的规定。的规定。第2章 场地、地基与基础表表2-5发震断裂的最小避让距离(发震断裂的最小避让距离(m)烈度建筑抗震设防类别甲乙丙丁8专门研究300m200m9专门研究500m300m密度,剪切波速,G剪变模量第2章 场地、地基与基础 2-2 地震时地面运动特性地震时地面运动特性一、土的一、土的卓越周期卓越周期 地震波是复杂的地震波是复杂的行波行波,可用符立叶,可用符立叶变换可分成若干变换可分成
7、若干简谐波简谐波的叠加,场地土的叠加,场地土对与其对与其自振特性自振特性相近的简谐波有放大作相近的简谐波有放大作用。用。根据对根据对地震动运动方程地震动运动方程的推导,得的推导,得到到放大系数放大系数与与场地土特性场地土特性的关系曲线,的关系曲线,见右图。一般见右图。一般 ,基岩,基岩入射波入射波(=2/T)的的振幅振幅均被放大,均被放大,放放大大 倍数:倍数:与与有关,见图有关,见图。场地土的场地土的卓越周期卓越周期随随dov的增大而加大,随的增大而加大,随vs1的增大而减小。的增大而减小。建筑物的建筑物的自振周期自振周期与场地的与场地的卓越周期卓越周期相等或接近时,建筑相等或接近时,建筑物
8、的震害都有加重的趋势。物的震害都有加重的趋势。在抗震设计时,应使建筑物的自振在抗震设计时,应使建筑物的自振周期避开场地的卓越周期。周期避开场地的卓越周期。值值最大时的最大时的T 称为称为场地土的场地土的自振周期(自振周期(卓越周期)卓越周期):第2章 场地、地基与基础时,时,值最大。值最大。当当,(2-19)第2章 场地、地基与基础 二、强震时的地面运动二、强震时的地面运动 地震工程的基本数据地震时地面运动地震工程的基本数据地震时地面运动加速度加速度记录(时程曲记录(时程曲线)。线)。强震地面运动的物理量强震地面运动的物理量加速度峰值、持续时间、主要周期。加速度峰值、持续时间、主要周期。第2章
9、 场地、地基与基础 2-3 天然地基与基础天然地基与基础 规范只要求对地基规范只要求对地基抗震承载力抗震承载力进行验算,进行验算,地基变形地基变形用构造保证。用构造保证。一、可不进行天然地基与基础抗震承载力验算的范围一、可不进行天然地基与基础抗震承载力验算的范围 下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:1.1.砌体房屋。砌体房屋。2.2.地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑:地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑:1 1)一般的单层厂房和单层空旷房屋;)一般的单层厂房和单层空旷房屋;2 2)不超过)不超过 8 8 层且
10、高度在层且高度在 25m 25m 以下的一般民用框架房屋;以下的一般民用框架房屋;3 3)基础荷载与)基础荷载与 2 2)项相当的多层框架厂房。)项相当的多层框架厂房。3.73.7度度、类场地,柱高分别不超过类场地,柱高分别不超过10m和和4.5m,且结构单且结构单元两端均有山墙的钢筋砼柱和砖柱单跨及等高多跨厂房。元两端均有山墙的钢筋砼柱和砖柱单跨及等高多跨厂房。4.64.6度时的建筑(建造在度时的建筑(建造在类场地上的较高的高层建筑除外)。类场地上的较高的高层建筑除外)。注:软弱粘性土层指注:软弱粘性土层指 7 7 度、度、8 8 度和度和 9 9 度时,地基承载力特征值分别小于度时,地基承
11、载力特征值分别小于 8080、100 100 和和 120kPa 120kPa 的土层。的土层。第2章 场地、地基与基础二、天然地基抗震承载力验算二、天然地基抗震承载力验算(一)验算方法(一)验算方法(二)地基土抗震承载力(土的动力强度)(二)地基土抗震承载力(土的动力强度)地基土抗震承载力调整系数岩石名称和性状s岩石,密实的碎石土,密实的砾、粗、中砂1.5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,150fak300的粘性土和粉土,坚硬黄土1.3稍密的细、粉砂,150fak300的粘性土和粉土,可塑黄土1.1淤泥,淤泥质土,松散的砂,杂填土,新近堆积黄土及流塑黄土1.
12、0(2-21)(2-22)(2-24)第2章 场地、地基与基础 2-4 液化土地基液化土地基一、液化的概念一、液化的概念饱和的细砂和粉土饱和的细砂和粉土在地震作用下,土在地震作用下,土颗粒之间有变密的颗粒之间有变密的趋势。但因孔隙水趋势。但因孔隙水来不急排出,孔隙来不急排出,孔隙 水压急剧增高使土颗水压急剧增高使土颗粒处于粒处于悬浮悬浮的状态,的状态,形成如液体一样,叫形成如液体一样,叫液化液化。这时。这时土的抗剪强度为零土的抗剪强度为零。二、影响土的液化的因素二、影响土的液化的因素1.地质年代地质年代:地质年代愈久的土层的固结度、密实度和结构性:地质年代愈久的土层的固结度、密实度和结构性也就
13、愈好,低抗液化能力就愈强。也就愈好,低抗液化能力就愈强。2.土中粘粒含量土中粘粒含量:粘粒是指粘径:粘粒是指粘径 0.005mm的土颗粒。越多粘聚的土颗粒。越多粘聚力越大,抗液化越强。细砂易液化。力越大,抗液化越强。细砂易液化。第2章 场地、地基与基础3.上覆非液化土层厚度和地下水深度上覆非液化土层厚度和地下水深度:复盖层厚,地下水位深,砂层上的压力大,不易液化。复盖层厚,地下水位深,砂层上的压力大,不易液化。土层不考虑液化时覆盖层厚度土层不考虑液化时覆盖层厚度duj和和地下水位界限值地下水位界限值dwj烈度粘粒含量c(%)710813916粉土非液化粘粒含量界限值土的类别 烈度789砂土du
14、j(m)789dwj(m)679粉土duj(m)679dwj(m)567第2章 场地、地基与基础 4.土的密实度:土的密实度:越大越不易发生液化;越大越不易发生液化;5.土层埋深:土层埋深:越大越不易发生液化;越大越不易发生液化;6.地震烈度和震级:地震烈度和震级:烈度大、时间长易发生液化。烈度大、时间长易发生液化。三、液化土的判别三、液化土的判别 对饱和砂土和饱和粉土(不含黄土),抗震设防烈度对饱和砂土和饱和粉土(不含黄土),抗震设防烈度6度度时,一般情况下可不进行判别和处理;其他情况要判别。时,一般情况下可不进行判别和处理;其他情况要判别。(一)(一)初步判别法初步判别法饱和的砂土或粉土饱
15、和的砂土或粉土(不含黄土),(不含黄土),当符合下列条件之当符合下列条件之一时,可初步判别为一时,可初步判别为不液化不液化或或可不考虑液化影响可不考虑液化影响:1.地质年代为第四纪晚更新世(地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时,及其以前时,7、8度时可判为不液化。度时可判为不液化。2.粉土的粘粒(粒径小于粉土的粘粒(粒径小于0.005mm的颗粒)含量百的颗粒)含量百分率,分率,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,可判时,可判为不液化土。为不液化土。第2章 场地、地基与基础3.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天然地基的建筑,当上覆非液化土
16、层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响:合下列条件之一时,可不考虑液化影响:dud0db2dwd0db3dudw1.5d02db4.5du 复盖层厚度;复盖层厚度;dw 地下水位深度;地下水位深度;db基础埋深;基础埋深;d0 液化土特征深度。液化土特征深度。饱和土类别饱和土类别烈度烈度789粉土粉土678砂土砂土789液化土特征深度液化土特征深度d0(m)表表2-9(2-26)(2-28)(2-27)(二)(二)再判标准贯入试验再判标准贯入试验判别法判别法当当初步判别不排除液化初步判别不排除液化时时,应采用标准贯入试验判,应采用标准贯入试验判别法判别地面下别法判别地面下15
17、m深度范深度范围内的液化;当采用桩基或围内的液化;当采用桩基或埋深大于埋深大于5m的深基础时的深基础时,尚尚应判别应判别1520m范围内土范围内土的液化。的液化。当饱和土标准贯入锤击当饱和土标准贯入锤击数数N63.5小于液化判别标准贯小于液化判别标准贯入锤击数临界值入锤击数临界值Ncr时,应判时,应判为液化土。为液化土。第2章 场地、地基与基础第2章 场地、地基与基础在地面下在地面下15m深度范围内,液化判别标准贯入锤击数临界值深度范围内,液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算:可按下式计算:在地面下在地面下1520m范围内液化判别标准贯入锤击数临界值可按下范围内液化判别标准贯入锤击数临界值
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