结构抗震课件第二章 场地与地基.ppt

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1、第二章 场地与地基o2.1 场地划分与场地区划场地划分与场地区划o2.2 地基抗震验算地基抗震验算o2.3 地基土液化及其防治地基土液化及其防治主要内容2.1 2.1 场地划分与场地区划场地划分与场地区划场地场地：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地震类型、结构类型、地震类型、结构类型、下卧层的构成、覆盖层厚度下卧层的构成、覆盖层厚度2.1.1 2.1.1 场地及其地震效应场地及其地震效应 房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大；比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地比较而言，软弱

2、场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地定义定义影响建筑物震害的因素影响建筑物震害的因素:19671967年委内瑞拉加拉加斯地震年委内瑞拉加拉加斯地震定义地震波通过覆盖地震波通过覆盖土层传向地表土层传向地表与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大 多层土的地震效应主要取决于三个基本因素多层土的地震效应主要取决于三个基本因素 地震动的卓越周期地震动的卓越周期：在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期 另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉 因此，地表地震动的因此，地表地震动的 卓越

3、周期卓越周期 与与 场地的场地的固有周期固有周期 接近时接近时 建筑物的振动会加大，相应地，震害也会加重建筑物的振动会加大，相应地，震害也会加重覆盖土层厚度覆盖土层厚度土层剪切波速土层剪切波速岩土阻抗比岩土阻抗比影响地震动的频谱特性影响地震动的频谱特性 影响共振放大效应影响共振放大效应2.1.2 覆盖层厚度原意原意：从地表面至地下基岩面的距离从地表面至地下基岩面的距离 定定 义义 工程上的判定：工程上的判定：当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波速的当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波速的2.52.5倍，且下部土层中倍，且下部土层中 没有剪切波速小于没有剪切波速小于400m/s400m/s的

4、岩土层时，该下部土层就可以近似看作基岩的岩土层时，该下部土层就可以近似看作基岩 我国建筑抗震设计规范：我国建筑抗震设计规范：地下基岩或剪切波速大于地下基岩或剪切波速大于500m/s500m/s的坚硬土层至地表面的距离，称为的坚硬土层至地表面的距离，称为“覆盖层厚度覆盖层厚度”2.1.3 2.1.3 场地的类别场地的类别 1580 315 350 0 等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场场 地地 类类 型型各类场地土的覆盖层厚度表：各类场地土的覆盖层厚度表：土层等效剪切波速土层等效剪切波速场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度场地类别确定根据：场地类别确定根据：土层等效剪切波速土层等效剪切波速 式中式中

5、计算深度，取覆盖层厚度和计算深度，取覆盖层厚度和20m20m两者的较小值；两者的较小值；计算深度范围内土层的分层数；计算深度范围内土层的分层数；第第i i层土的剪切波速；层土的剪切波速；第第i i层土的厚度。层土的厚度。剪切波速随深度剪切波速随深度递增的一般情况递增的一般情况 适用于：适用于：当计算深度以下当计算深度以下有明显的软弱土夹层时有明显的软弱土夹层时应适当提高场地类别应适当提高场地类别计算计算：2.1.3 2.1.3 场地的类别场地的类别土的类型划分和剪切波速范围土的类型划分和剪切波速范围1010层和层和高度高度30m30m以下的以下的丙类建筑及丙类建筑及丁类建筑丁类建筑 适用于：适

6、用于：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，的填土，流塑黄土的填土，流塑黄土软弱土软弱土稍密的的砾、粗、中砂稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂除松散外的细、粉砂,可塑黄土可塑黄土,的粘性土和粉土的粘性土和粉土,的填土的填土中软土中软土中密、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，的粘性土和粉土，坚硬黄土的粘性土和粉土，坚硬黄土中硬土中硬土稳定岩石，密实的碎石土稳定岩石，密实的碎石土坚硬土坚硬土或岩石或岩石土层剪切波土层剪切波速范围速范围(m/s)岩土名称和性状岩土名称和性状土的土的

7、类型类型-由荷载试验等方法得到的地基土静承载力特征值由荷载试验等方法得到的地基土静承载力特征值2.1.3 2.1.3 场地的类别场地的类别例题例题2-12-1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2-3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 查查表表得得，位于250500m/s之间，且故属于故属

8、于类场类场地地5m,5m,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2.1.4 场地区划场地区划城区范围内的场地类别区域划分（又称场地小区划）城区范围内的场地类别区域划分（又称场地小区划）设防地震动参数区划设防地震动参数区划场地地面破坏潜势区划等场地地面破坏潜势区划等场地设计地震动的区域划分给出的结果：场地设计地震动的区域划分给出的结果：场地区划的基本方法与过程：场地区划的基本方法与过程：收集城区范围内的工程地质、水文地质、地震地质资料收集城区范围内的工程地质、水文地质、地震地质资料作出所考虑区域的控制剖面图作出所考虑区域的控制剖面图适当进行补充的工

9、程地质勘探和剪切波速测试工作适当进行补充的工程地质勘探和剪切波速测试工作按照钻孔地质资料统计，给出不同类别土的剪切波速随深度变化的经验关系按照钻孔地质资料统计，给出不同类别土的剪切波速随深度变化的经验关系计算控制点的浅层岩土（地表下计算控制点的浅层岩土（地表下20m20m）等效剪切波速，并决定各控制点覆盖层厚度）等效剪切波速，并决定各控制点覆盖层厚度根据等效剪切波速和覆盖层厚度对城区范围内的场地作出小区划分根据等效剪切波速和覆盖层厚度对城区范围内的场地作出小区划分场地固有周期场地固有周期T T的计算：的计算：（剪切波重复反射理论（剪切波重复反射理论 ）式中式中 计算深度范围内土层的分层数；计算

10、深度范围内土层的分层数；第第 i 层土的剪切波速；层土的剪切波速；第第 i 层土的厚度。层土的厚度。场地等效剪切波速等值线场地等效剪切波速等值线场地固有周期等值线场地固有周期等值线 场场地地区区划划返回目录返回目录工作深入的场地区划还可以做出场地等效剪切波速等值线和工作深入的场地区划还可以做出场地等效剪切波速等值线和场地固有周期等值线。场地固有周期等值线。2.2 2.2 地基抗震验算地基抗震验算地基地基：建筑物基础下面受力层范围内的土层。建筑物基础下面受力层范围内的土层。松软土地基和不均匀地基：松软土地基和不均匀地基：2.2.1 2.2.1 地基抗震设计原则地基抗震设计原则 处理方法：处理方法

11、：定义定义饱和的淤泥和淤泥质土饱和的淤泥和淤泥质土冲填土和杂填土冲填土和杂填土不均匀地基土不均匀地基土不能不加处理地直接不能不加处理地直接用作建筑物的天然地基用作建筑物的天然地基在地震区在地震区地基处理措施：置换、加密、强夯等地基处理措施：置换、加密、强夯等消除土的动力不稳定性消除土的动力不稳定性 桩基等深基础桩基等深基础 避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响 上上部结构的处理措施部结构的处理措施一般土地基：一般土地基：建造于一般土质天然地基上的房屋遭遇地震时建造于一般土质天然地基上的房屋遭遇地震时极少有因地基强度不足或较大沉陷导致的上部结构破坏极少有因

12、地基强度不足或较大沉陷导致的上部结构破坏 可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的地基：可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的地基：（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层且高度在层且高度在25m25m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 3）规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。）规范中规定

13、可不进行上部结构抗震验算的建筑。地裂危害的防治地裂危害的防治 软弱场地土上的建筑物，当基本烈度为软弱场地土上的建筑物，当基本烈度为7 7度以上时度以上时中软场地土上的建筑物，当基本烈度为中软场地土上的建筑物，当基本烈度为9 9度时度时砖结构房屋砖结构房屋在承重砖墙的基础内设置现浇钢筋混凝土圈梁在承重砖墙的基础内设置现浇钢筋混凝土圈梁 防地裂措施防地裂措施:单层钢筋混凝土柱厂房单层钢筋混凝土柱厂房沿外墙一圈设置现浇整体基础墙梁沿外墙一圈设置现浇整体基础墙梁 或有现浇接头的装配整体式基础墙梁或有现浇接头的装配整体式基础墙梁 应采取防地裂措施的情况应采取防地裂措施的情况2.2.2 地基土抗震承载力地

14、基土抗震承载力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建筑地基基础设计规范采用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，300kpa300kpa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

15、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。标准贯入试验判别标准贯入试验判别初判条件均不能满足时，地基土存在液化可能初判条件均不能满足时，地基土存在液化可能采用标准贯入试验进一步判别其是否液化采用标准贯入试验进一步判别其是否液化标准贯入试验设备：标准贯入试验设备：由由穿心锤、

16、触探杆、贯穿心锤、触探杆、贯入入器等组成器等组成试验时，先钻至测试土层标高以上试验时，先钻至测试土层标高以上15cm15cm，再将贯入，再将贯入器放至该土层处，在锤落距为器放至该土层处，在锤落距为76cm76cm的条件下，连续的条件下，连续打入土层打入土层30cm30cm，所得锤击数为，所得锤击数为 适用于一般情况适用于一般情况 适用于桩基或深基础适用于桩基或深基础 N63.5Ncr时，应判为液化土，否则为不液化土时，应判为液化土，否则为不液化土设计地震分组7度8度9度第一组6（8）10（13）16第二、三组8（10）12（15）18表表2-6 标准贯入锤击数基准值标准贯入锤击数基准值 式中

17、液化判别标准贯入锤击数下限值；液化判别标准锤击数基准值，按表2-6采用；饱和土标准贯入点深度（m）；土体粘粒含量百分率，当(%)小于3或为砂土时，取3。2 2.3.3 .3.3 液化地基的评价液化地基的评价地基液化指数地基液化指数 15m15m（20m20m）深度范深度范围围内内标标准准贯贯入入试验试验点的点的总总数数 、为为i i点点标标准准贯贯入入锤击锤击数的数的实测值实测值和和临临界界值值，当当 时时，应应取取 i i点所代表的土点所代表的土层层厚度（厚度（m m）第第i i层层土土层层单单位位土土层层厚厚度度的的层层位位影影响响权权函函数数值值（单单位位为为m-1）。若若判判别别深深度

18、度为为15m，当当该该层层中中点点深深度度不不大大于于5m时时应应采采用用10，等等于于15m时时应应采采用用零零值值，515m时时应应按按线线性性内内插插法法取取值值；若若判判别别深深度度为为20m，当当该该层层中中点点深深度度不不大大于于5m时时应应采采用用10，等于，等于20m时应采用零值，时应采用零值，520m时应按线性内插法取值。时应按线性内插法取值。液化等级与相应的震害液化等级与相应的震害液化等级液化等级 地面喷水冒砂情况地面喷水冒砂情况 对建筑物的危害情况对建筑物的危害情况轻微轻微地面无喷水冒砂，或仅在洼地、诃地面无喷水冒砂，或仅在洼地、诃边有零星的喷水冒砂点边有零星的喷水冒砂点

19、危害性小，一般不致引起明显的震害危害性小，一般不致引起明显的震害中等中等喷水冒砂可能性大，从轻微到严重喷水冒砂可能性大，从轻微到严重均有，多数属中等均有，多数属中等危害性较大，可造成不均匀沉陷和开裂，有危害性较大，可造成不均匀沉陷和开裂，有时不均匀沉陷可达时不均匀沉陷可达200mm严重严重一般喷水冒砂都很严重，地面变形一般喷水冒砂都很严重，地面变形很明显很明显危害性大，不均匀沉陷可能大于危害性大，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高重心结构可能产生不允许的倾斜判别深度判别深度20m时的液化指标时的液化指标判别深度判别深度15m时的液化指标时的液化指标 严重严重 中等中

20、等 轻微轻微 液化等级液化等级由液化指数，按下表确定液化等级由液化指数，按下表确定液化等级某工程按某工程按8 8度设防，其工程地质年代属度设防，其工程地质年代属Q4Q4，钻孔资料自上向下为：，钻孔资料自上向下为：砂土层至砂土层至2.1m2.1m，砂砾层至，砂砾层至4.4m4.4m，细砂至，细砂至8.0m8.0m，粉质粘土层至，粉质粘土层至15m15m；砂土层及细砂层粘粒含量均低于；砂土层及细砂层粘粒含量均低于8 8；地下水位深度；地下水位深度1.0m1.0m；基；基础埋深础埋深1.5m1.5m；设计地震场地分组属于第一组。试验结果如表；设计地震场地分组属于第一组。试验结果如表2-92-9，试对

21、该工程场地液化可能作出评价。，试对该工程场地液化可能作出评价。例例2-22-2 解解(1)(1)初判初判Q4;du=0;故均不满足不液化条件，需进一步判别故均不满足不液化条件，需进一步判别;(2)(2)标准贯入试验判别标准贯入试验判别式中式中N0=10（8度、第一度、第一组组），），dw=1.0，题题中已中已给给出各出各标标准准贯贯点点所代表土所代表土层层厚度，厚度，计计算算结结果果见见表表2-9，可，可见见4点点为为不液化土不液化土层层；1)1)按式按式计算计算 2 2）计算层位影响函数）计算层位影响函数，例如第一点，地下水位为例如第一点，地下水位为1.0m1.0m，故上界为，故上界为1.0

22、m1.0m，土层厚，土层厚1.1m1.1m，故，故第二点，上界为砂砾层层底深第二点，上界为砂砾层层底深4.4m4.4m，代表土层厚，代表土层厚1.1m1.1m，故，故，余类推。余类推。(3)(3)按式按式最终给出最终给出I ILELE=12.16=12.16，据下表，据下表2-72-7，液化等级为中等。，液化等级为中等。计算各层液化指数，结果见下表计算各层液化指数，结果见下表判别深度判别深度20m时的液化指标时的液化指标判别深度判别深度15m时的液化指标时的液化指标 严重严重 中等中等 轻微轻微 液化等级液化等级2 2.3.4 .3.4 液化地基的抗震措施液化地基的抗震措施建筑类别地基的液化等

23、级轻微中等严重乙类部分消除液化沉陷，或对基础和上部结构进行处理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构进行处理全部消除液化沉陷丙类对基础和上部结构进行处理，亦可不采取措施对基础和上部结构进行处理，或采用更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构进行处理丁类可不采取措施可不采取措施对基础和上部结构进行处理，或采用其他经济的措施2 2.3.4 .3.4 液化地基的抗震措施液化地基的抗震措施全部消除地基液化沉陷全部消除地基液化沉陷（1 1）桩基）桩基伸入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分）应按计算确定，伸入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分

24、）应按计算确定，对碎石土、砾，粗、中粗，坚硬粘性土不应小于对碎石土、砾，粗、中粗，坚硬粘性土不应小于0.5m0.5m，其他非岩石不宜小于，其他非岩石不宜小于1.5m1.5m；具体要求：具体要求：抗液化措施是对液化地基的综合处理，总要求是：抗液化措施是对液化地基的综合处理，总要求是：使处理后土层的标准贯人锤击数实测值大于相应的临界值。使处理后土层的标准贯人锤击数实测值大于相应的临界值。可采用桩基、深基础、土层加密法、挖除全部液化土层等措施可采用桩基、深基础、土层加密法、挖除全部液化土层等措施（2 2）深基础）深基础基础底面埋人液化深度以下稳定土层中的深度不应小于基础底面埋人液化深度以下稳定土层中

25、的深度不应小于0.5m 0.5m；（3 3）加密方法（如振动加密、强夯等）加密方法（如振动加密、强夯等）应处理至液化深度下界，且处理后土层应处理至液化深度下界，且处理后土层标准贯人锤击数实测值应大于相应下限值；标准贯人锤击数实测值应大于相应下限值；（4 4）全部挖除液化土层）全部挖除液化土层（5 5）在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）在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理深度的1/21/2，且不小于处理宽度的，且不小于处理宽度的1/51/5。部分消除地基液化沉陷部分消除地基液化沉陷具体要求：具体要求：（1 1）

26、处理深度应使处理后的地基液化指数减少）处理深度应使处理后的地基液化指数减少 当判别深度为当判别深度为15m15m时，其值不宜大于时，其值不宜大于4 4 当判别深度为当判别深度为20m20m时，其值不宜大于时，其值不宜大于5 5 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（2 2）在处理深度范围内，应使处理后液化土层的标准贯人锤击数大于相应的临界值）在处理深度范围内，应使处理后液化土层的标准贯人锤击数大于相应的临界值基础和上部结构处理基础和上部结构处理综合考虑采取如下措施：综合考虑采取如下措施：（1 1）选择合适的地基埋深，调整基础底面积，减少基础偏心；）选择合适的地基埋深，调整基础底面积，减少基础偏心；（4 4）管道穿过建筑处采用柔性接头）管道穿过建筑处采用柔性接头.（3 3）增强上部结构整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝；）增强上部结构整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝；（2 2）加强基础的整体性和刚性；）加强基础的整体性和刚性；