地基基础设计问题讨论

,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,*,地基基础设计问题讨论,主讲人：涂 津,一、场地划分的新规定,89规范首次列入场地剪切波速和场地覆盖土层厚度作为划分场地类别的两项因素，经过实践发现89抗规的划分方法存在下列缺点：,多层土剪切波速采用以厚度为权的平均方法，不能使多层土与均质土层等效，平均的物理意义不清。,对于各分层土土质和剖面顺序完全相同仅覆盖层厚度不同的两个场地，在覆盖层厚度较小场地条件较好反而出现划分为不利的类别，不合情理。,剪切波速和覆盖土层处于不同场地的分界附近，实测误差可使场地类别划分结果产生跳跃。,2001抗规中关于场地划分方法提出下列修改：,剪切波速的平均方法改为以走时为权的平均，称为等效剪切波速，即多层土与均质土在剪切波速传递时间上等效。,适当调整不同类别场地的分界。,对波速和覆盖层厚度处于不同类场地分界附近（相差,15%,范围内）计算结构地震作用时，允许对反应谱特征周期采取内插取值。,新的划分方法结果对,类与 类场地有所缩减，对类与类场地有所扩大，进一步避免了类别之间的跳跃。,岩土勘察和基础抗震设计的改进,89抗规与2001抗规在勘察与基础设计方面的简要比较,项目,89规范,2001规范,危险地段,笼统规定避开发震断裂带,规定对主发震断裂带的避让距离,不利地段,提供岩土稳定性评价,提供岩土稳定性评价，考虑地震作用放大,液化判别,Q3,以前不液化，液化判别深度15,m,Q3,以前7、8度时不液化，地基液化判别深度改为20,m,液化处理,不应将未经处理的液化土层作为天然地基持力层，桩端入非岩石土不小于2,m,不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层，桩端入非岩石土不小于1.5,m，,明确对侧扩或流滑和湿陷性黄土的处理,软土地基,综合考虑桩基、地基加固、基础和上部结构处理,同89规范；增加湿陷性黄土处理，根据软土震陷量的估计，采取相应措施,天然地基和基础,基底零应力区,25%基底面积,基底零应力区,15%基底面积；取消烟囱基础,零应力区；规定高宽比4的高层建筑，基底不宜出现拉应力,桩基,仅规定不验算的范围,规定不验算的范围；增加桩基抗震验算（非液化、液化）和构造措施；考虑液化侧扩,二、土动力特性与地震动反应谱,90年公布的“中国地震烈度区划图”规定，50年内超越概率为10%的地震按烈度划分为5个等级，即,5度、6度、7度、8度和9度。烈度对应的设计地震基本加速度值,6、7、8、9度分别取重力加速度的5%、10%、20%和40%，即0.05,g、0.10g、0.20g,和0.40,g。,2001,年8月1 日公布取代90区划实施的,“中国地震动参数区划图”及“中国地震动反应谱特征周期区划图”中，标准场地（相当于,类场地）,50年超越概率为10%的地震,按峰值加速度分为7个等级，即,0.05,g、0,.05,g、0.10g、0.15g、0.20g、0.30g,和0.40,g。,考虑震级、震源机制和震中距的影响，同时考虑我国当前的经济实力和东西部地区的差距，2001抗规对,“中国地震动反应谱特征周期区划图”进行了适当调整，定义了三个设计地震分组，给出了我国县级及以上城镇中心区的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和所属的设计地震分组。基准场地阻尼比为0.05的设计加速度反应谱设计特征周期分别取0.35,s、,0.4,s,和0.45,s,三档。相比89规范特征周期相应延长0.05,s。,大致反映近震、中震、远震的影响。（待续）,2.(续)于是按地震动参数抗震设计时，将有21个分档.对 结构所遭遇的地震作用的估计较以往规范更为细致。为此烈度与地震加速度及地震影响系数最大值要作 相应改动。,max,与地震峰值加速度关系,场地土类别与,Tg,特征周期关系,设防烈度,6,7,7.5,8,8.5,9,地震峰值加速度,0.05,g,0.10,g,0.15,g,0.20,g,0.30,g,0.40,g,max,0.04,0.08,0.12,0.16,0.24,0.32,场地土类别,设计地震分组,第一组,0.25,0.35,0.45,0.65,第二组,0.3,0.4,0.55,0.75,第三组,0.35,0.45,0.65,0.9,设计地震反应谱的调整,长周期和不同阻尼比的设计反应谱,随着高层建筑高度的不断增加，高层钢结构、隔震,消能结构的出现，89规范的设计反应谱已经不满足建筑,结构发展的需要。89规范中关于设计近震和设计远震的,概念以及地震的动参数区划中关于特征周期的规定也需,要发展。,修订后，设计反应谱的范围由3,s,延伸到6,s，,分为直线,上升段、水平段、曲线下降段和斜直线下降段四个区段。,一般结构阻尼比为0.05，设计反应谱在5,Tg,以内与89规范,相同，从5,Tg,起改为斜率为0.02的斜直线下降，保持了规,范的延续性。,设计地震反应谱的调整（续）,当结构阻尼比不等于0.05，设计反应谱在,=0.05的,基础上调整：,水平段数值乘以阻尼调整系数,2,2,=1+(0.05-)/(0.06+1.7)0.55,当小于,0.55,取,0.55,曲线下降段的衰减指数由0.9改为：,=0.9+(0.05-)/(0.5+5),斜率为0.02的直线下降段的斜率,1,由,0.02改为:,1,=0.02+(0.05-)/8,当设计为,RC,结构时,阻尼比为,0.05，,2,=1，=0.9，,1,=0.02,2001规范设计反应谱,全钢、钢混、钢筋砼结构不同阻尼比时设计反应谱,三、建筑结构地震作用取值的控制,2001抗规以特征周期、楼层最小水平地震剪力、扭转效应（偶然偏心、单向和双向水平地震作用）结构抗震措施等四个方面来控制建筑结构地震作用。,、类场地特征周期比89规范分别延长0.05,s，,、类场地特征周期比89规范分别延长0.10,s。,因为我国过去的规定相比世界大多国家偏短。根据国力的增强，建筑抗震能力也应有所提高接近国际标准。总体上提高了中等高度房屋和单层厂房建筑的地震作用。使量大面广的一般结构的抗震安全性有一定提高。,对于长周期结构，按加速度反应谱计算的地震作用明显偏小，主要是长周期结构对加速度的反映较迟钝，强地面运动速度和位移对结构的作用更为强烈，而加速度反应谱不可能反映这种作用，计算结果可能是不安全的。为此，2001抗规不仅控制结构底部总地震剪力，同时控制每个楼层的水平地震剪力。当结构的基本周期小于3.5,s,或扭转效应明显时，楼层剪力系数不应小于0.2,max,，即设计烈度为7、8、9度时，分别为1.6%、3.2%、6.4%。当结构基本周期大于5.0,s,时，7、8、9度剪力系数分别不小于1.2%、2.4%、4.0%。当结构基本周期介于3.5,s,和5.0,s,之间时，规范规定可插入取值。,三、建筑结构地震作用取值的控制（续）,震害经验和强震记录表明，实际地震时地面运动同时具有平动、扭转和竖向分量。对于规则结构，可简化为按两个主轴方向分别考虑偶然偏心和地震的扭转分量作用，将边框结构的内力适当放大。一般情况下，短边取1.15，长边取1.05，当扭转刚度较小时宜取1.3。,对于不规则结构应考虑扭转耦联效应。当一般不规则时，可在两个主轴方向分别作单向水平地震扭转耦联计算。对于特别不规则的结构应考虑两个主轴方向同时施加地震作用的效应组合。（抗规5.2.3条之1及2),结构时程分析法输入地震波的规定,2001抗规规定,时程分析法必需选用不少于两条的实际强震记录和一条人工模拟加速度时程曲线.其平均反应谱应与振型分解法可用的设计反应谱在统计意义上相符。所谓“统计意义上相符”指的是平均反应谱与设计反应谱的值在每个周期点上相差不大于20%。为了保证时程分析法结果的可靠合理，同时规定多条地震波输入计算的平均结构底部剪力值不应小于振型分解法计算结果的80%，且单条地震波输入结果不应小于65%，运用现有的地震数据库和选波软件，一般都能达到选波要求。,四、地质特性、挤土效应与桩型选择,设计人员未能认真熟读地勘报告，未能 掌握所设计工程的地质特性、技术要点，从而导致桩型选择不当。,可以采用天然地基或浅层经合理的地基处理后可设计基础的，仍采用各种不同的桩基。如果顺利，只会造成工程造价的不经济；如果不顺利，将造成不同的工程事故。,3、采用人工挖孔桩时设计上要注意,当地下水位较高，在预定的桩长范围内有粉土、粉砂和圆砾等富水层时，强行降水可能产生流砂，此时不宜采用人工挖孔桩。,桩的长径比,H/d：,H/d10,时，可按桩基设计；,H/d=510,时，按载荷板试验提供的端阻值设计或按天然地基经深度修正的特征值设计。,注意地下水位高低，含水层特性、承压性、流速。,认真考虑排水是否会影响周边环境，对已有建筑造成失水、固结、不均匀沉降而导致开裂破坏。,认真考虑桩尖土层是否适宜施工桩端扩大头，防止不管什么情况都加扩大头。,扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍；当扩底直径大于2,m,时，桩端净距不宜小于1,m。（,地规8.5.2-1),扩底灌注桩的扩底直径不应大于桩身直径的3倍.,（,地规8.5.2-2),3、采用人工挖孔桩时设计上要注意(续),桩的主筋配筋率不宜小于0.2%0.65%(小直径取大值)。(地规8.5.2-6),桩的配筋长度，伸入承台的锚固长度，基础周边回填要求等应按地规8.5.2-7、8、9条设计。,人工挖孔桩承台、地梁的设计应保证达到上部结构的固结点要求。首先是人工挖孔桩一柱一桩的设计必须设置承台，承台尺寸宜为2,dx2d，,并配构造筋。,此外在两个方向承台部位加设地梁，对地梁的截面强度的要求，应使地梁两端截面组合弯矩大于框架柱端弯矩。比值系数：,抗震等级一级框架柱为1.4,抗震等级二级框架柱为1.2,抗震等级三级框架柱为1.1,人工挖孔桩应加强检验与监测。应遵照地规10.1.6条、10.1.7条以及,JGJ106-2003,建筑桩基检测技术规范的有关规定处理。,4、采用振动沉管灌注桩时设计上应注意,振动沉管灌注桩在饱和软土地基中，极易产生强大的超孔隙水压力，产生挤土效应，因此饱和软粘土、淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土，且厚度较大，地下水位又较高时，不宜采用振动沉管灌注桩。类场地土时不宜采用振动沉管灌注桩。,桩基设计前应坚持先打试桩，且应要求试到极限。待试桩资料出来后，对挤土效应应有充分的分析和估计，适当扣减试桩的极限承载力值，按扣减后的承载力再行布桩。,4、采用振动沉管灌注桩时设计上应注意（续）,当不得不采用振动灌注桩时，应采取下列措施：,（1）桩距不宜小于4,d；,（2）布置必要的带状砂井或塑料排水板等竖向排水通道；,（3）,工程桩施工应采用跳打等旨在减小挤压效应的科学,合理的措施；,（4）当周边环境无影响时，也可在工程桩施工前先采取,降水措施，旨在桩基施工时大幅降水而减小超孔隙,水压力，减少挤土效应，保证工程桩的质量。,（5）加强工程桩施工时对已施工桩的监控，必要时对每,桩建立坐标及桩顶标高，适时观测其变动情况。,4、采用振动沉管灌注桩时设计上应注意（续）,采用振动灌注桩或人工挖孔桩的桩筏基础时，除了承载力整体平衡外，尚应满足竖向受力结构构件下的局部平衡。这是桩基设计的基本原则。,工程桩在满足静歇时间之后，应适时进行工程桩的检测。应包括采用小应变桩身完整性检测和静力载荷法的极限承载力检测，同时应检测桩位及标高的变化。遵照地规10.1.6-7条及,JGJ106-2003,建筑桩基检测技术规范的有关规定进行。,5、采用砼预制桩或预应力砼管桩时 设计上应注意,预制钢筋砼方桩和预应力砼管桩均有国标图集，分别是04,G361,及03,SG409，,设计与施工均可遵照国标图集使用。,我省以冲洪积与坡积、湖积等交互成层地质为主，打桩企业的桩机以静压桩机为主，遇粉土、粉砂、圆砾层时桩很难穿刺压下，给桩型的选择和打桩施工带来不小的麻烦。一般情况下双桥静探锥阻10,15,MPa,时就有可能压不下去。设计者此时就应提起注意，施工单位也应注意，对设计上考虑不周时应提出意见或提出采取辅助措施。勘察单位