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1、第二章场地、地基和基础广东工业大学建设学院 韦爱凤1l2.1 场地l2.2 天然地基和基础抗震验算l2.3 液化地基的判别与处理l2.4 地基的抗震加固l2.5 桩基抗震l2.6 地基引起的地面运动特性22.1场地l场地_建造工业与民用建筑物的建筑场地 厂矿区 居民小区 自然村l场地土_场地下的岩土和土l建筑场地划分为三种地段:l 有利地段l 不利地段l 危险地段32.1.1地段类别的划分l有利地段:稳定基岩,坚硬土,开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等 l不利地段:软弱土,液化土,条状突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非岩质的陡坡,河岸和边坡的边缘,分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层(如故河道、疏
2、松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基)等 42.1.1地段类别的划分l危险地段:地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等的部位发震断裂带上可能发生地表位错的部位 l选择有利地段 避开不利地段 不应在危险地段建造建筑物52.1.2土的类型和场地类别的划分l1.建筑场地对建筑物的地震反应的影响l 与场地的土层软硬有关 l软弱地基 柔性结构破坏结构破坏 或 基础破坏l坚硬地基 柔性结构好l 刚性结构 有坏 有好结构破坏6l 与覆盖层厚度的关系l覆盖层厚度厚 震害重l覆盖层厚度浅 震害轻7土层对地震波有放大或过虑作用l坚硬场地土地震动加速度幅值在短周期内局部增大l软弱场地土地震动加速度幅
3、值在长周期内局部增大l坚硬场地的地震动以短周期为主l软弱场地的地震动以长周期为主8软弱地基上建筑物的震害重于坚硬地基上建筑物l地震作用 开裂或损坏 l 建筑物的自振周期增大l软弱地基上建筑物 共振9场地土类型(土层本身的刚度)土的类型土的类型岩岩土土名名称称和和性性状状土土层层剪剪切切波波速速范范围围(m/s)坚坚硬硬土土或或岩石岩石稳定岩石稳定岩石,密实的碎石土密实的碎石土vs500中硬土中硬土中中密密、稍稍密密的的碎碎石石土土,密密实实、中中密密的的砾、粗、中砂,砾、粗、中砂,fak200的黏性土和粉土,坚硬黄土的黏性土和粉土,坚硬黄土500vs250中软土中软土稍稍密密的的砾砾、粗粗、中
4、中砂砂,除除松松散散外外的的细细、粉粉 砂砂,fak200的的 黏黏 性性 土土 和和 粉粉 土土,fak130的填土,可塑黄土的填土,可塑黄土250vs140软弱土软弱土淤淤泥泥和和淤淤泥泥质质土土,松松散散的的砂砂,新新近近沉沉积积的的黏黏性性土土和和粉粉土土fak130的的填填土土,流流塑黄土塑黄土vs14010土层的等效剪切波速计算:土层的等效剪切波速计算:l l vse 土层等效剪切波速土层等效剪切波速(m/s);ld0计计算算深深度度(m),取取覆覆盖盖层层厚厚度度和和20m二二者者的的较小值;较小值;lt剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;
5、ldi计算深度范围内第计算深度范围内第i土层的厚度土层的厚度(m);lvsi计算深度范围内第计算深度范围内第i土层的剪切波速土层的剪切波速(m/s)ln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。11覆盖层厚度l1一一般般情情况况下下,应应按按地地面面至至剪剪切切波波速速大大于于500m/s的土层顶面的距离确定。的土层顶面的距离确定。l2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2.5倍倍的的土土层层,且且其其下下卧卧岩岩土土的的剪剪切切波波速速均均不不小小于于400m/s时时,可可按按地地面面至该土层顶面的距离确定。至该土层顶面的
6、距离确定。l3剪剪切切波波速速大大于于500m/s的的孤孤石石、透透镜镜体体,应视同周围土层。应视同周围土层。l4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,其厚度应从覆盖土层中扣除。其厚度应从覆盖土层中扣除。122.1.3建筑场地类别等等效效剪剪切切波波速速(m/s)场场地地类类别别vs5000500vs25055250vs140335050vs1403315158080132.1.4发震断裂带的震害和避让措施发震断裂带的震害和避让措施l场场地地内内存存在在发发震震断断裂裂时时,应应对对断断裂裂的的工工程程影影响响进行评价:进行评价:l1对对符符合合下下列列规规定定之
7、之一一的的情情况况,可可忽忽略略发发震震断断裂错动对地面建筑的影响:裂错动对地面建筑的影响:l1)抗震设防烈度小于抗震设防烈度小于8度;度;l2)非全新世活动断裂;(全新世:非全新世活动断裂;(全新世:1万年)万年)l3)抗抗震震设设防防烈烈度度为为8度度和和9度度时时,前前第第四四纪纪基基岩岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和和90m。142.1.4发震断裂带的震害和避让措施l2对不符合对不符合1款规定的情况,应避开主断款规定的情况,应避开主断裂带。其避让距离不宜小于下表规定裂带。其避让距离不宜小于下表规定l 发震断裂最小避让距离发震断裂最小避让距离烈烈度度
8、建建筑筑抗抗震震设设防防类类别别甲甲乙乙丙丙丁丁8专门研究专门研究300m200m9专门研究专门研究500m300m152.1.5 局部孤突地形的震害影响局部孤突地形的震害影响l局部孤突地形条状突出的山嘴、高耸孤立的局部孤突地形条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡等不利地段山丘、非岩石的陡坡等不利地段l尽量避开尽量避开l无法避开无法避开保证建筑物在地震作用下的稳定性保证建筑物在地震作用下的稳定性应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用,其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其作用,其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的
9、具体情况确定,但不宜大于值可根据不利地段的具体情况确定,但不宜大于1.6 16l场地岩土工程勘察,应根据实际需要划场地岩土工程勘察,应根据实际需要划分对建筑有利、不利和危险的地段分对建筑有利、不利和危险的地段l提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)评评价价l对需要采用时程分析法补充计算的建筑,对需要采用时程分析法补充计算的建筑,尚应根据设计要求提供土层剖面、场地尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。覆盖层厚度和有关的动力参数。172.2天然地基和基础抗震验算l2.2.12.2.
10、1天然地基的抗震能力天然地基的抗震能力l 多数天然地基的抗震能力较好多数天然地基的抗震能力较好18下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:l 1砌体房屋砌体房屋l2地地基基主主要要受受力力层层范范围围内内不不存存在在软软弱弱粘粘性土层的下列建筑:性土层的下列建筑:l1)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;l2)不不超超过过8层层且且高高度度在在25m以以下下的的一一般般民民用框架房屋;用框架房屋;l3)基础荷载与基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。项相当的多层框架厂房。l3本规范规定可不进行上部结构抗震验算本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。的建筑。19l
11、软弱粘性土层:软弱粘性土层:l 7度、度、8度和度和9度时,地基承载力特征值度时,地基承载力特征值分别小于分别小于80、100和和120kPa的土层。的土层。202.2.2天然地基的抗震验算l 天天然然地地基基基基础础抗抗震震验验算算时时,应应采采用用地地震震作作用用效效应标准组合应标准组合l地基抗震承载力应按下式计算:地基抗震承载力应按下式计算:l aE=a a aE调整后的地基抗震承载力;调整后的地基抗震承载力;a 地基抗震承载力调整系数,按表地基抗震承载力调整系数,按表2.3采用采用 a深宽修正后的地基承载力特征值深宽修正后的地基承载力特征值21地基抗震承载力调整系数a岩岩土土名名称称和
12、和性性状状a 岩岩石石,密密实实的的碎碎石石土土,密密实实的的砾砾、粗粗、中中砂砂,fak300的的粘性土和粉土粘性土和粉土1.5中中密密、稍稍密密的的碎碎石石土土,中中密密和和稍稍密密的的砾砾、粗粗、中中砂砂,密密实实和和中中密密的的细细、粉粉砂砂,150fak300的的粘粘性性土土和和粉粉土土,坚坚硬黄土硬黄土1.3稍稍密密的的细细、粉粉砂砂,100fak150的的粘粘性性土土和和粉粉土土,新新近近沉积的粘性土和粉土,可塑黄土沉积的粘性土和粉土,可塑黄土1.1淤淤泥泥,淤淤泥泥质质土土,松松散散的的砂砂,杂杂填填土土,新新近近堆堆积积黄黄土土及及流塑黄土流塑黄土1.022l竖向承载力验算竖
13、向承载力验算(拟静力法):(拟静力法):lp aE(2.4)lpmax 1.2 aE(2.5)p地震作用效应标准组合的基础底面平均压力;地震作用效应标准组合的基础底面平均压力;pmax地地震震作作用用效效应应标标准准组组合合的的基基础础边边缘缘的的最最大大压压力力l限制基础的偏心荷载,保证稳定性:限制基础的偏心荷载,保证稳定性:高高宽宽比比大大于于4的的高高层层建建筑筑,在在地地震震作作用用下下基基础础底底面面不宜出现拉应力;不宜出现拉应力;其其他他建建筑筑,基基础础底底面面与与地地基基土土之之间间零零应应力力区区面面积积不不应超过基础底面面积的应超过基础底面面积的15。232.3液化地基的判
14、别与处理l饱和砂土和饱和粉土饱和砂土和饱和粉土(不含黄土不含黄土)l液化现象:液化现象:l地震地震土密实土密实空隙水压力急剧增加空隙水压力急剧增加有效应力(空隙水压力与土体压应力的有效应力(空隙水压力与土体压应力的矢量和)减少矢量和)减少当有效应力当有效应力0发生液发生液化化l砂土液化的宏观现象:砂土液化的宏观现象:l冒水喷砂冒水喷砂地面下陷地面下陷建筑物发生巨建筑物发生巨大沉降和严重倾斜(甚至失稳)大沉降和严重倾斜(甚至失稳)24影响地基液化的因素影响地基液化的因素l土层的地质年代土层的地质年代l土的组成和密实程度土的组成和密实程度颗粒均匀单一颗粒均匀单一颗粒级配良好颗粒级配良好松砂松砂密砂
15、密砂细砂细砂粗砂粗砂粘性颗粒少粘性颗粒少粘性颗粒多粘性颗粒多l液化土层的埋深液化土层的埋深l地下水位深度地下水位深度l地震烈度和持续时间地震烈度和持续时间远震较近震易液化远震较近震易液化252.3.2 地基土的液化判别地基土的液化判别l二阶段液化判别原则:二阶段液化判别原则:l初步判别初步判别ll标准贯入试验判别标准贯入试验判别26初步判别初步判别l当当符符合合下下列列条条件件之之一一时时,可可初初步步判判别别为为不不液液化化或可不考虑液化影响:或可不考虑液化影响:l1地地质质年年代代为为第第四四纪纪晚晚更更新新世世(Q3)及及其其以以前前时时,7、8度时可判为不液化。度时可判为不液化。(10
16、万年万年)l2粉粉土土的的粘粘粒粒(粒粒径径小小于于0.005mm的的颗颗粒粒)含含量量百分率百分率l7度度8度度9度度l101316可判为不液化土可判为不液化土注注:用用于于液液化化判判别别的的粘粘粒粒含含量量系系采采用用六六偏偏磷磷酸酸钠钠作分散剂测定,采用其它方法时应按有关规定换算作分散剂测定,采用其它方法时应按有关规定换算。27初步判别初步判别l3天天然然地地基基的的建建筑筑,当当上上覆覆非非液液化化土土层层厚厚度度du和和地地下下水水位位深深度度dw符符合合下下列列条条件件之之一一时时,可可不不考虑液化影响:考虑液化影响:ldu do+db-2(2.6)ldw do+db-3(2.7
17、)ldu+dw 1.5do+2db-4.5(2.8)ldb基基础础埋埋置置深深度度(m),不不超超过过2m时时应应采采用用2m;ldo液化土特征深度液化土特征深度(m),可按表可按表2.4采用。采用。28图图图图2.12.1上覆非液化土层厚、地下水位深度与土液化的关系上覆非液化土层厚、地下水位深度与土液化的关系上覆非液化土层厚、地下水位深度与土液化的关系上覆非液化土层厚、地下水位深度与土液化的关系29液化土特征深度do(m)表表2.42.4饱和土类别饱和土类别7度度8度度9度度粉土粉土678砂土砂土78930标准贯入试验判别标准贯入试验判别l一般判别地面下一般判别地面下15m深度范围内的液化;
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