抗震设计(第二章)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章 场地、地基与基础,第,2,章 场地、地基与基础,2-1,场地,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,覆盖层厚度,。,土质越软、覆盖层越厚，震害越严重,。,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,v,se,和场地覆盖层厚度,d,ov,确定（表,2,1,）。,表,2-1,土的类型划分和剪切波速范围,等效剪切波（,m/s,）,场地类别,se,500,d,ov,=0 m,500,se,250,d,ov,5m,5m,250,se,140,d,ov,3m,3,50m,50m,se,140,d,ov,3m,3,15m,15,80m,80m,场地覆盖层厚度,d,ov,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,500m/s,的土层顶面的距离确定。（,2,）当地面,5m,以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速,2.5,倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于,400m/s,时,可按地面至该土层顶面的距离确定。（,3,）剪切波速大于,500m/s,的孤石、透镜体，应视同周围土层。,（,4,）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。,第,2,章 场地、地基与基础,等效剪切波速,v,se,d,0,计算深度（,m),，,取覆盖层厚度和,20m,两者的较小值,（,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，密实的碎石土,s,500,中硬土,中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，,f,ak,200kPa,的粘性土和粉土，坚硬黄土,500,s,250,中软土,稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂，,f,ak,200,kPa,的粘性土和粉土，,f,ak,130,kPa,的填土，可塑黄土,250,s,140,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，,f,ak,130,kPa,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,2,2,划分土的类型，再利用经验在表,2,2,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,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：,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：,1,）抗震设防烈度小于,8,度；,2,）非全新世活动断裂；,3,）抗震设防烈度为,8,度和,9,度时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于,60m,和,90m,。,2.,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,2-5,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,2-5,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,300m,200m,9,专门研究,500m,300m,密度，剪切波速，,G,剪变模量,第,2,章 场地、地基与基础,2-2,地震时地面运动特性,一、土的,卓越周期,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，场地土对与其,自振特性,相近的简谐波有放大作用。,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，,见右图。一般 ，基岩,入射波,(,=2,/,T,),的,振幅,均被放大，,放大 倍数：,与,有关，见图,。,场地土的,卓越周期,随,d,ov,的增大而加大，随,v,s1,的增大而减小。,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。,值,最大时的,T,称为,场地土的,自振周期（,卓越周期）,：,第,2,章 场地、地基与基础,时，值最大。,当,，,（,2-19,）,第,2,章 场地、地基与基础,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（时程曲线）。,强震地面运动的物理量,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,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,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。,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：,1,）一般的单层厂房和单层空旷房屋；,2,）不超过,8,层且高度在,25m,以下的一般民用框架房屋；,3,）基础荷载与,2,）项相当的多层框架厂房。,3.7,度,、,类场地，柱高分别不超过,10m,和,4.5m,，,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。,4.6,度时的建筑（建造在,类场地上的较高的高层建筑除外）。,注：软弱粘性土层指,7,度、,8,度和,9,度时，地基承载力特征值分别小于,80,、,100,和,120kPa,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,（一）验算方法,（二）地基土抗震承载力（土的动力强度）,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，,150fak,300,的粘性土和粉土，坚硬黄土,1.3,稍密的细、粉砂，,150fak,300,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,（,2-21,）,（,2-22,）,（,2-24,）,第,2,章 场地、地基与基础,2-4,液化土地基,一、液化的概念,饱和的细砂和粉土,在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势。但因孔隙水来不急排出，孔隙 水压急剧增高使土颗粒处于,悬浮,的状态，形成如液体一样，叫,液化,。这时,土的抗剪强度为零,。,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,0.005mm,的土颗粒。越多粘聚力越大，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,：,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,d,uj,和,地下水位界限值,d,wj,烈度,粘粒含量,c,(%),7,10,8,13,9,16,粉土非液化粘粒含量界限值,土的类别 烈度,7,8,9,砂土,d,uj,(m,),7,8,9,d,wj,(m,),6,7,9,粉土,d,uj,(m,),6,7,9,d,wj,(m,),5,6,7,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；,5.,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。,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,6,度时，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,饱和的砂土或粉土,（不含黄土），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,：,1.,地质年代为第四纪晚更新世（,Q3,）,及其以前时，,7,、,8,度时可判为不液化。,2.,粉土的粘粒（粒径小于,0.005mm,的颗粒）含量百分率，,7,度、,8,度和,9,度分别不小于,10,、,13,和,16,时，可判为不液化土。,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符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：,d,u,d,0,d,b,2,d,w,d,0,d,b,3,d,u,d,w,1.5d,0,2d,b,4.5,d,u,复盖层厚度；,d,w,地下水位深度；,d,b,基础埋深；,d,0,液化土特征深度。,饱和土类别,烈度,7,8,9,粉土,6,7,8,砂土,7,8,9,液化土特征深度,d,0,（,m,）,表,2-9,（,2-26,）,（,2-28,）,（,2-27,）,（二）,再判标准贯入试验判别法,当,初步判别不排除液化时,，应采用标准贯入试验判别法判别地面下,15m,深度范围内的液化；当采用桩基或埋深大于,5m,的深基础时,尚应判别,15,20m,范围内土的液化。,当饱和土标准贯入锤击数,N,63.5,小于液化判别标准贯入锤击数临界值,N,cr,时，应判为液化土。,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,15,20m,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,N,cr,液化判别标准贯入锤击数临界值；,N,0,液化判别标准贯入锤击数基准值，应按表,2-10,采用,;,d,s,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,。,（,2-33,）,（,2-35,）,第,2,章 场地、地基与基础,四、液化地基的评价,（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，评定后可采取相应的措施。,设计地震分组,烈 度,7度,8度,9度,第一组,6,（,8,）,10,（,13,）,16,第二、三组,8,（,10,）,12,（,15,）,18,标准贯入锤击数基准值,N,0,表,2-10,（二）液化指数,式中,n,在判别深度范围内试验点总数；,N,i,、,N,cri,第,i,个点标准贯入锤击数实测值、临界值；,d,i,i,点代表的土层厚度（,m,）,;,w,i,i,层土单位厚度的层位影响权函数值（,m,-1,）,P38,。,（三）地基液化等级,判别深度为,15m,时的液化指数,0,I,1E,5,515,判别深度为,20m,时的液化指数,0,I,1E,6,818,液化等级,轻微,中等,严重,液 化 等 级,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,抗液化措施,建筑抗震设防类别,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,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,：,(1),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、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值。,(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,。,第,2,章 场地、地基与基础,2.,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,15m,时，其,值不宜大于,4,，当判别深度为,20m,时，其值不宜大于,5,；对独立基