场地地基基础第二章场地地基和基础

第二章场地地基和基础2.1场地2.2天然地基和基础的抗震验算2.3液化土与软土地基2.4桩基的抗震设计学习目标：了解场地地基及基础对房屋抗震的影响；掌握场地类别的划分方法和地基基础抗震验算方法；了解地基土液化的概念及抗液化措施；了解软土地基抗震措施。1场地地基和基础2.1场地—建筑物所在地场地条件对建筑物震害影响的主要因素1、场地土的刚性大小2、场地覆盖层厚度2.1.1场地地段划分选择有利地段，避开不利地段，不应在危险地段建造甲、乙、丙、类建筑问答填空2场地地基和基础表2-1各类地段的划分地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩、坚硬土、开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段软弱土、液化土、条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡，河岸和边坡边缘…危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位3场地地基和基础2.1.2

场地土类型的划分土的类型是按土层剪切波速大小划分的(对10层和高度30米以下的丙类建筑，当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状按表2-2划分土的类型)。土的类型岩土名称和性状土层剪切波速范围坚硬土或岩石稳定的岩石、密实的碎石土

>500中硬土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，>200的粘性土和粉土，坚硬黄土500≥

>250中软土稍密的砾、粗、中砂，≤200的粘性土和粉土，>130的填土、可塑黄土250≥>140软弱土淤泥和淤泥质土，…<130的填土，流塑黄土

≤1404场地地基和基础2.1.3场地类别划分根据土层等效剪切波速和覆盖层的厚度划分场地类别1、等效剪切波速2、场地土覆土层厚度一般按地面至剪切波速500m/s的土层顶面的距离为覆土层厚度丁类及不超过10层或30m的丙类,可不测波速,按土的类型查表2-2确定波速5场地地基和基础2.1.3.1

等效剪切波速等效剪切波速即多层土与匀质土在剪切波速的传播时间上等效，其计算如下：均质土均质土多层土d1d2d3dn填土粉土细砂中砂6场地地基和基础2.1.3.2各类建筑场地的覆盖层厚度(m)等效剪切波速/m·s-1场地类别Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类>5000500≥>250<5≥5250≥>140<33~50>50≤140<33~15>15~80>80建筑场地类别应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表2-3划分为四类7场地地基和基础例：下表为某场地钻孔地质资料，试确定该

场地类别土层底部深度/m土层厚度di/米岩土名称剪切波速m.s-12.502.50杂填土2004.01.50粘土2804.900.90中砂3106.101.20砾砂500因地面下4.9米以下土层的剪切波速为500m/s故场地计算深度d=4.90m8场地地基和基础2.1.4主断裂带避让距离表2-5发震断裂带的最小避让距离烈度建筑抗震设防类别甲乙丙丁8专门研究300m200m-9专门研究500m300m-9场地地基和基础2.2地基基础抗震验算2.2.1可不进行天然地基及基础抗震承载力验算的建筑(1)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一般单层厂房、单层空旷房屋和不超过8层，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多层框架厂房。(3)本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。(抗规3.1.4条：设防烈度为6度时，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算)软弱粘性土指7度、8度、9度时，地基土静承载力特征值分别小于80kpa、100kpa和120kpa的土层。10场地地基和基础2.2.2天然地基及基础抗震承载力验算(采用地震作用的标准组合)表2-6地基土抗震承载力调整系数岩土名称和性状岩石、密实的碎石土，密实的砾、粗、中砂，≥300的粘性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，150≤<300的粘性土和粉土，坚硬黄土1.3稍密的细、粉砂，100≤<150的粘性土和粉土，可塑黄土1.1淤泥和淤泥质土，松散的砂，杂填土，新近堆积的黄土及流塑黄土1.011场地地基和基础验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，荷载分项系数应取为1.0，基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求：高宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现拉应力；其它建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。注意：地基抗震承载力按标准值计算12场地地基和基础例某建筑物的室内柱基础如图，考虑地震作用组合，其内力组合值在室内地坪(±0.000)处为：FK=820KN，MK=600KNm，VK=90KN。基底尺寸B×L=3×3.2m，基础埋深d=2.2m，GK为基础自重标准值和基础上的土重标准值的和，GK的平均重度为γ0

=20KN/m3；建筑场地均为红粘土，其重度γ0=18KN/m3,含水比aw>0.8地基承载力特征值fak=160kpa试根据抗震规范复核地基土抗震承载力。13场地地基和基础1、基础底面的压力值GK=3.2×3×2.2×20=422.4KNNK=FK+GK=820+422.4=1242.4KNMK=600+90×2.2=798KNme=MK/NK=798/1242.4=0.643ma=0.5B-e=0.5×3-0.643=0.857>B/6=3/6=0.5m由规范得p=NK/A=1242.4/(3×3.2)=129.3KN/m2Pmax=2NK/3La=(2×1242.4)/(3×3.2×0.857)=302KN/m214场地地基和基础2、地基承载力特征值由地基规范aW>0.8的红粘土的ηb=0,ηd=1.2

fa=fak+ηdγ0(d-0.5)=160+1.2×18(2.2-0.5)=196.7KN/m2由表2-6地基抗震承载力调整系数ζs=1.3

fsE=ζsfs=1.3×196.7=255.7KN/m23、地基土抗震承载力验算

p=129.3KN/m2<fsE=255.7KN/m2

满足

pmax=302KN/m2<1.2×255.7=306.8KN/m2满足基础底面与地基土之间零应区的长度为：B-3a=3-3×0.857=0.429m<15%B=0.15×3=0.45m满足15场地地基和基础2.3

液化土和软土地基2.3.1地基土液化的原因及其危害土的液化---地下水位以下的饱和砂土和饱和粉土在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势，但因孔隙水来不及排出，使土颗粒处于悬浮状态，形成如液体一样。16场地地基和基础液化“砂火山”口17场地地基和基础液化喷水冒砂后景象18场地地基和基础液化造成地基沉陷,房屋严重裂缝19场地地基和基础液化造成地基沉陷,房屋严重裂缝20场地地基和基础液化后汽车陷入土中21场地地基和基础

液化

地裂

22场地地基和基础2.3.2地基土液化的判别

及液化等级2.3.2.1地基土液化的判别(1)地基土液化的初步判别根据不考虑液化①地质条件判别Q3及以前7、8不考虑液化②土质条件判别粉土粘粒百分率7、8、9度分别不小于10、13、16时③地震条件判别地震烈度小于6度，一般不考虑④地下水位深度和上覆非液化土层厚度判别du>d0+db-2dw>d0+db-3du+dw>1.5d0+2db-4.523场地地基和基础(2)标准贯入试验判别法(再判)标准贯入锤击数基准值

N0设计地震分组烈度789第一组6(8)10(13)16第二、三组8(10)12(15)18取15米深度的土层标贯值

Ncr=N0[0.9+0.1(ds-dw)](3/ρc)1/2(ds≤15m)

Ncr=N0(2.4-0.1dw)(3/ρc)1/2(15≤ds≤20m)24场地地基和基础2.3.2.2地基土液化等级

----给出液化危害的程度液化等级液化等级轻微中等严重判别深度为15m时的液化指数0≤IlE≤55<IlE≤15IlE>15判别深度为20m时的液化指数0≤IlE≤66<IlE≤18IlE>1825场地地基和基础26场地地基和基础2.3.3地基土抗液化措施抗液化措施建筑抗震类别地基的液化等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基础和上部结构处理，或采用更高要求的措施27场地地基和基础①采用桩基

②采用深基础③采用加密法④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，应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。(1)全部消除地基液化沉陷的措施28场地地基和基础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15m时，IlE≤4

当判别深度为20m时，IlE≤5

对独立基础和条形基础，≥d0,≥b②采用振冲或挤密碎石桩加固，N63.5

≥Ncr③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1/2且不小于基础宽度的1/5。(2)

部分消除地基液化沉陷的措施29场地地基和基础①选择合适的基础埋置②调理基础底面积，减少基础埋深③加强基础的整体性和刚性④减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝。⑤管道穿越建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头。(3)基础和上部结构处理措施：30场地地基和基础2.3.4