抗震设计第二章 ppt课件

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：场地土的刚性大小坚硬或密实程度和场地覆盖层影响因素：场地土的刚性大小坚硬或密实程度和场地覆盖层厚度。土质越软、覆盖层越厚，震害越严重。厚度。土质越软、覆盖层越厚，震害越严重。 一、建筑场地类别一、建筑场地类别 场地土的刚性一般用剪切波速表示。根据土层等效剪切波速场地土的刚性一般用剪切波速表示。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=0 m500se250dov5m5m250se140dov3m350m50mse140dov3m315m1580m80m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波以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速速 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

3、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vsenisiisevddv10 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两者的较两者的较小值小值（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

4、土 s 500 中硬土 中密、稍密的碎石土，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， fak 200kPa 的粘性土和粉土， fak 130 kPa的填土，可塑黄土 250 s140 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 s 140 对丁类建筑及层数不超过10层且高度不超过30m的丙类建筑，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22的剪切波速范围内估计各层土的剪切波速。第2章 场地、地基与基础二、场地评价

5、二、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：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：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； 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分别大于 60m 和和 90m。2. 对不符合上述规定的情况，应避开主断裂带。其避让

6、距离不对不符合上述规定的情况，应避开主断裂带。其避让距离不宜小于表宜小于表2-5对发震断裂最小避让距离的规定。对发震断裂最小避让距离的规定。 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v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、土的卓越周期一、土的卓越周期 地震波是复杂的行波，可用符立叶地震波是复杂的行波，可用符立叶变换可分成若干简谐波的叠加，场地土变换可分成若干简谐波的叠加，场地土对与其自振特性相近的简谐波有放

7、大作对与其自振特性相近的简谐波有放大作用。用。 根据对地震动运动方程的推导，得根据对地震动运动方程的推导，得到放大系数与场地土特性的关系曲线，到放大系数与场地土特性的关系曲线，见右图。一般见右图。一般 ，基岩，基岩入射波入射波(=2/ T )的振幅均被放大，放大的振幅均被放大，放大 倍数：倍数：12211 ssk 1 max2max()()uu1ovsdv与与有关，见图。有关，见图。 场地土的卓越周期随场地土的卓越周期随dov的增大而加大，随的增大而加大，随vs1的增大而减的增大而减小。小。 建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或接近时，建筑建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或接近时，建筑物

8、的震害都有加重的趋势。在抗震设计时，应使建筑物的自振物的震害都有加重的趋势。在抗震设计时，应使建筑物的自振周期避开场地的卓越周期。周期避开场地的卓越周期。值最大时的值最大时的T 称为场地土的自振周期卓越周期）：称为场地土的自振周期卓越周期）：142sovvdT第2章 场地、地基与基础时，时， 值最大。值最大。ovsdv12当当21sovvd，（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加速度记录时程曲地震工程的基本数据地震时地面运动加速度记录时程曲线）。线）。 强震地面运动的物理量加速度峰值、持续时间、主要周期。强震地面运动的

9、物理量加速度峰值、持续时间、主要周期。第2章 场地、地基与基础 2-3 天然地基与基础天然地基与基础 规范只要求对地基抗震承载力进行验算，地基变形用构造保证。规范只要求对地基抗震承载力进行验算，地基变形用构造保证。 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. 砌体房屋。砌体房屋。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

10、； 2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； 3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。3. 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，且结构单元，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。两端均有山墙的钢筋砼柱和砖柱单跨及等高多跨厂房。 4. 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 度、度、8 度和度和 9 度时，地基承载力特征值分度时，地基承载力特征值分别小于别

11、小于 80、100 和和 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）aEfp aEfp2 . 1maxasaEff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1.0

12、（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悬浮的状态，粒处于悬浮的状态，形成如液体一样，叫形成如液体一样，叫液化。这时土的抗剪强度为零。液化。这时土的抗剪强度为零。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：地质年代愈久的土层的固结度、密实度和结构性地质年代：地质年代愈久的土层的固结度、密实度和结构性也

13、就愈好，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：粘粒是指粘径土中粘粒含量：粘粒是指粘径0.005mm的土颗粒。越多粘的土颗粒。越多粘聚力越大，抗液化越强。细砂易液化。聚力越大，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和地下水位和地下水位界限值界限值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78

14、9砂土duj(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：越大越不易发生液化；土的密实度：越大越不易发生液化；5. 土层埋深：越大越不易发生液化；土层埋深：越大越不易发生液化；6. 地震烈度和震级：烈度大、时间长易发生液化。地震烈度和震级：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。（一初步判别法（一初步判别法 饱和的

15、砂土或粉土不含黄土），饱和的砂土或粉土不含黄土）， 当符合下列条件之一当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响：时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响：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 的颗粒含量百分的颗粒含量百分率，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，可判为时，可判为不液化土。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天然地基的

16、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，可不考虑液化影响：符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：dud0db2dwd0db3dudw1.5d02db4.5 du 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）（二再判标准贯入试验（二再判标准贯入试验判别法判别法 当初步判别不排除液化当初步判别不排除液化时，应采用标准贯入试验判时，应采用标准贯入试验

17、判别法判别地面下别法判别地面下 15m 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 范围内土的范围内土的液化。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，应时，应判为液化土。判为液化土。第2章 场地、地基与基础第2章 场地、地基与基础 在地面下 15m 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： 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式计算： 式中Ncr液化判别标准贯入锤击数临界值

18、；N0液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表2-10采用; ds饱和土标准贯入点深度m）； c粘粒含量百分率，当小于 3 或为砂土时，应采用 3。cwscrddNN3)( 1 . 09 . 00cwcrdNN3)1 . 04 . 2(0（2-33）（2-35）第2章 场地、地基与基础四、液化地基的评价四、液化地基的评价（一评价的意义（一评价的意义 地基土液化程度不同，对建筑物的危害也就不同，评定地基土液化程度不同，对建筑物的危害也就不同，评定后可采取相应的措施。后可采取相应的措施。 设计地震分组设计地震分组烈烈 度度7度度8度度9度度第一组第一组6（8）10（13）16第二、三组第二、三组8（1

19、0）12（15）18标准贯入锤击数基准值标准贯入锤击数基准值N0 表表2-10（二液化指数（二液化指数式中式中n 在判别深度范围内试验点总数；在判别深度范围内试验点总数； Ni、 Ncri 第第i个点标准贯入锤击数实测值、临界值；个点标准贯入锤击数实测值、临界值； di i点代表的土层厚度点代表的土层厚度m）; wii层土单位厚度的层位影响权函数值层土单位厚度的层位影响权函数值m-1P38。（三地基液化等级（三地基液化等级iicriiniIEwdNNI)( 11判别深度为15m时的液化指数0I1E 5515判别深度为20m时的液化指数0I1E6818液化等级轻微中等严重液液 化化 等等 级级

20、表表2-11第2章 场地、地基与基础（2-36）第2章 场地、地基与基础五、地基抗液化措施五、地基抗液化措施抗液化措施抗液化措施 建筑抗震建筑抗震设防类别设防类别地基的液化等级轻微轻微中等中等严重严重乙类乙类部分消除液化沉陷，或对基础和上部结构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处理全部消除液化沉陷丙类丙类基础和上部结构处理，亦可不采取措施基础和上部结构处理，或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处理丁类丁类可不采取措施可不采取措施基础和上部结构处理，或其他经济的措施第2章 场地、地基与基础1. 全部消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：

21、全部消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：(1)采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度采用桩基时，桩端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，且对碎石土，砾、粗、不包括桩尖部分），应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于中砂，坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于 0.5m，对其他非岩石，对其他非岩石土尚不宜小于土尚不宜小于 1.5m。(2)采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中，其深度不应小中，其深度不应小 0.5m。(3)采用加密法如振冲、振动加密、挤密碎石桩强夯等加采

22、用加密法如振冲、振动加密、挤密碎石桩强夯等加固时，应处理至液化深度下界；振冲或挤密碎石桩加固后，桩固时，应处理至液化深度下界；振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于液化判别标准贯入锤击数临界间土的标准贯入锤击数不宜小于液化判别标准贯入锤击数临界值。值。(4)用非液化土替换全部液化土层。用非液化土替换全部液化土层。(5)采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，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应超过基础底面下处理深度的 1/2 且不小于基础宽度的且不小于基础宽度的 1/5。第2章 场地、地基与基础2.部分消除地基液化沉陷的措

23、施，应符合下列要求：部分消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求： (1)处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为 15m 时，其值不宜大于时，其值不宜大于 4，当判别深度为，当判别深度为 20m 时，其值不宜大时，其值不宜大于于 5；对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面下液化土；对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。特征深度和基础宽度的较大值。 (2)采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于液化判别标准贯入锤击数临界值。不宜小

24、于液化判别标准贯入锤击数临界值。 (3)基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的 1/2 且不小于基础宽度的且不小于基础宽度的 1/5。 3. 减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合采用下列各项减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合采用下列各项措施：措施： (1)选择合适的基础埋置深度。选择合适的基础埋置深度。 (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。 (3)加强基础的整体性和刚度，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础，加设基础圈梁等。 (4)减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉

25、降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。 (5)管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。 4.液化等级为中等液化和严重液化的故河道、现代河滨、海滨，当有液化侧向扩展或流滑可能时,在距常时水线约 100m 以内不宜修建永久性建筑，否则应进行抗滑动验算、采取防土体滑动措施或结构抗裂措施。第2章 场地、地基与基础 2-5 桩基的抗震验算桩基的抗震验算一、桩基不需要进行验算的范围一、桩基不需要进行验算的范围规定，下列建筑的桩基可不进行地震承载力验算：规定，下列建筑的桩基可不进行地震承载力验算： (1) 砌体房屋砌体房屋; (2) 7度度 、类场地，并采取相应抗震措施的柱高不超过类场地，并采取

26、相应抗震措施的柱高不超过10m，且结构单元两端均有山墙的单跨和等高多跨钢筋混凝土，且结构单元两端均有山墙的单跨和等高多跨钢筋混凝土柱厂房柱厂房(锯齿形厂房除外锯齿形厂房除外); (3) 7度度 、类场地，并采取相应抗震措施的柱顶标高不超类场地，并采取相应抗震措施的柱顶标高不超过过4.5m，且结构单元两端均有山墙的单跨和等高多跨砖柱厂房，且结构单元两端均有山墙的单跨和等高多跨砖柱厂房; (4) 7度和度和8度时，一般单层厂房、单层空旷房屋和不超过度时，一般单层厂房、单层空旷房屋和不超过8层层且高度在且高度在25m以下的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当的以下的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当的

27、多层框架厂房多层框架厂房; (5) 6度时的建筑度时的建筑(建造于建造于类场地上较高的高层建筑除外类场地上较高的高层建筑除外)。二、低桩承台桩基的抗震验算二、低桩承台桩基的抗震验算1. 非液化土中桩基非液化土中桩基 （1单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值，可均比非单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值，可均比非抗震设计时提高抗震设计时提高 25。 （2当承台周围的回填土夯实至干密度不小于当承台周围的回填土夯实至干密度不小于对填土的要求时，可由承台正面填土与桩共对填土的要求时，可由承台正面填土与桩共同承担水平地震作用；但不应计入承台底面与地基土间的摩同承担水平地震作用；但不应计入承台底面与地基土间的

28、摩擦力。擦力。2. 存在液化土层的桩基存在液化土层的桩基（1对一般浅基础，不宜计入承台周围土的抗力或刚性对一般浅基础，不宜计入承台周围土的抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担作用。地坪对水平地震作用的分担作用。（2当桩承台底面上、下分别有厚度不小于当桩承台底面上、下分别有厚度不小于 1.5m、1.0m 的非液化土层或非软弱土层时，可按下列二种情况进行桩的的非液化土层或非软弱土层时，可按下列二种情况进行桩的抗震验算，并按不利情况设计：抗震验算，并按不利情况设计：第2章 场地、地基与基础第2章 场地、地基与基础 1)主震时 桩承受全部地震作用，桩承载力按非液化土考虑，但液化土的桩周摩阻力及桩水平抗力

29、均应乘以表 2-14 的折减系数。 2余震时 地震作用按水平地震影响系数最大值的 10采用，桩承载力仍按非抗震设计时提高25取用,但应扣除液化土层的全部摩阻力及桩承台下 2m 深度范围内非液化土的桩周摩阻力。（3打入式预制桩及其他挤土桩当平均桩距为 2.54 倍桩径且桩数不少于 55 时，可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响.当打桩后桩间土的标准贯入锤击数值达到不液化的要求时，单桩承载力可不折减，但对桩尖持力层作强度校核时,桩群外侧的应力扩散角应取为零打桩后桩间土的标准贯入锤击数宜由试验确定，实际标贯锤击数实际标贯锤击数/临界标贯锤击数临界标贯锤击数饱和土灌入点深度饱和土灌入点深度 ds（m）折减系数折减系数N63.5/ Ncr0.6ds10010ds201/3N63.5/ Ncr0.60.8ds101/