基础工程-赵明华-第九章.ppt

1、9. 抗震地基基础,内容提要,地震的基本概念 地基基础的震害现象 地基基础抗震设计目标和方法 地基基础抗震方案选择 地基液化的判别与处理,9.1.1 地震的基本概念,地震的成因及地震带的分布 成因：构造；火山；陷落；激发 两大地震带：环太平洋地震带、地中海-喜马拉雅地震带。 震源:地震发源处。 震中:震源在地表面的垂直投影点。,9.1.1 地震的基本概念,地震波及其特征 地震波 地壳内积累的能量急剧释放并以波的形式传播。 地震波的形式及特征 横波：波速快、衰减快。 纵波：较横波次之。 面波：波速慢，携带大部分能量。,9.1.2 震级与烈度,震 级 定义：对地震中释放能量大小的度量，由记录的地震

2、波的最大振幅确定。 该定义由里希特（ 1935年）给出，其确定的地震震级称为里氏震级，简称震级，以M表示。,9.1.2 震级与烈度,烈 度 定义：某一地点在某次地震时所受影响程度。 基本烈度：一个地区在今后一定时期内在一般场地条件下可能遇到的最大地震烈度。 场地烈度：指区域内一个具体场地的烈度。 设防烈度：指按国家规定权限批准的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。,9.2 地基基础的震害现象,饱和砂土和粉土的振动液化 地震滑坡和地裂 土的震陷 地 裂,9.1.2 地基的震害,饱和砂土和粉土的振动液化,定义 周期性地震荷载作用下，孔隙水压力逐渐累积， 甚至完全抵消有效应力，使土粒悬浮而接近液体。

3、 液化的宏观标志 地表裂缝中喷水冒砂，地面下陷，建筑物产生巨 大沉降和严重倾斜，甚至失稳。 多发土层 饱和粉、细砂及塑性指数小于7的粉土中，因此类 土既缺乏粘聚力又排水不畅。,9.1.2 地基的震害,地震滑坡和地裂,滑坡产生原因 地震时边坡滑楔承受附加惯性力，下滑力增大；另外，地震时孔隙水压增高，有效应力降低，减小了阻止滑动的内摩擦力，多出现于土中夹砂层情况。 地裂产生原因 震后地表产生大量裂缝成为地裂，其与地震滑坡引起的地层相对错动密切相关，也有因砂土液化等使地表沉降不均匀引起地裂的。,9.1.2 地基的震害,土的震陷,定义：地震时地面的巨大沉陷称为震陷或震沉。 产生原因 松砂经震动后趋于密

4、实而沉缩； 饱和砂土经振动液化后，涌向四周洞穴或从地 表缝中逸出而引起地面变形； 淤泥质粘土经震动后，结构受扰动而强度显著 降低，产生附加沉降。,9.1.2 地基的震害,沉降、不均匀沉降和倾斜 水平位移 受拉破坏,9.2.2 建筑基础的震害,9.3.1 地基基础抗震设计目标和方法,目标和方法 抗震设计目标 三个水准设计：小震不坏；中震可修；大震不倒。 抗震设计的方法 两阶段设计：承载力验算；弹塑性变形验算。 地基基础一般只进行第一阶段设计。 对于地基液化验算直接采用第二水准烈度， 对判明存在液化土层的地基，采取相应抗液化措施。 地基基础第三水准设防由概念设计和构造措施满足。,概念设计 指从宏观

5、上对建筑结构作合理的选型、规划和布置，选用合格的材料，采取有效的构造措施等。 地震作用对地基基础影响的研究，目前还很不足，故地基基础抗震设计更应重视概念设计。 场地选择与处理，地基-上部结构动力相互作用，地基基础类型的选择等都是概念设计的重要方面。,9.3.1 地基基础抗震设计目标和方法,9.3.2 场地选择,场地类别划分 建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准，按下表划分为四类：,场地选择原则 影响建筑震害和地震动参数的场地因素很多，其中包括有局部地形、地质构造、地基土质等。 对抗震有利的地段，系指地震时地面无残余变形的坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土范围或地区； 不利

6、地段为可能产生明显地基变形或失效的某一范围或地区； 危险地段指可能发生严重的地面残余变形的某一范围或地区。,9.3.2 场地选择,场地选择 抗震规范中将场地划分为有利、不利和危险地段的具体标准下表所示。,9.3.2 场地选择,地基基础抗震基本措施 选择有利的场地； 加强基础和上部结构的整体性； 加强基础的防震性能。,9.3.3 地基基础方案选择,地基基础抗震设计基本要求 同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基上，尤其不要放在半挖半填的地基上； 同一结构单元不宜部分采用天然地基而另外部分为桩基； 对软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土地基，应估计不均匀沉降或其他不利影响，并采取相应措施。

7、,决定基础类型和埋深时，还应考虑 同一结构单元的基础不宜采用不同的基础埋深； 深基础通常比浅基础有利，因其可减少来自基底的振动能量输入。 纵横内墙较密的地下室、箱基和筏基抗震性能较好。 地基较好、建筑层数不多时，可采用单独基础，但最好用地基梁联成整体，或采用交叉条形基础； 桩基和沉井基础抗震性能较好，是防止因地基液化或严重震陷而造成震害的有效方法。 桩基宜采用低承台，以发挥承台周围土体阻抗作用。,9.3.3 地基基础方案选择,基底平均压力和边缘最大压力应符合下列要求： pfaE pmax1.2 faE p 地震作用效应标准组合的基础底面平均压力； pmax 地震作用效应标准组合的基础底面边缘最

8、大压力； faE 调整后的地基抗震承载力， 按下式计算： faE=afa a 地基抗震承载力调整系数，可查表； fa 深宽修正后的地基承载力特征值。,9.3.4 天然地基承载力验算,液化判别和处理的一般原则： 对饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）地基，除6度外，应进行液化判别； 6度区一般可不判别和处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度要求进行判别和处理； 存在液化土层的地基，应根据建筑抗震设防类别、地基液化等级，结合具体情况采取措施。,9.3.5 地基液化的判别与处理,9.3.5 地基液化的判别与处理,液化判别和危险性估计方法 地面以下15m范围内，液化判别标贯击数临界值Ncr按下式计算： 地

9、面以下1520m深度范围内， Ncr按下式计算： 式中 Ncr液化判别标准贯入锤击数临界值； N0液化判别标准贯入锤击数基准值，按表9-8采用； ds饱和土标准贯入试验点深度（m）； dw地下水位深度（m）； c粘粒含量百分率，当小于3或是砂土时，均应取3。,9.3.5 地基液化的判别与处理,地基的抗液化措施及选择 液化土层较平坦且均匀时，宜按下表选用地基抗液化措施； 尚可计入上部结构重力荷载对液化危害的影响，根据对液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。,地基的抗液化措施及选择 全部消除地基液化沉陷的措施应符合下列要求： 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； 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，其深度不应小于0.5m； 采用振冲或挤密碎石桩等地基处理方法加密; 用非液化土替换全部液化土层。,9.3.5 地基液化的判别与处理,地基的抗液化措施及选择 部分消除地基液化沉陷的措施应符合下列要求： 处理深度应使处理后的地基液化指数减小； 采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标贯击数不宜小于前述 液化判别标贯击数的临界值； 基础边缘以外的处理宽度应超过基础地面以下处理深度的1/2，且不小于基础宽度的1/5。,9.3.5 地基液化的判别与处理,地基的抗液化措施及选择 减轻液化影