結(jié)構(gòu)抗震第2章第4講

1、 結(jié) 構(gòu) 抗 震劉君陽2016年3月課程性質(zhì)：必修課課程學(xué)時：24學(xué)時授課班級：2013級土木工程 第 4 講2.1 場地劃分與場地區(qū)劃2.2 地基抗震驗算2.3 地基土液化及其防治第二章 場地、地基 2.2 地基抗震驗算地基抗震設(shè)計原則地基土抗震承載力地基抗震驗算1. 地基與基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給地基 土、連接上部結(jié)構(gòu)與地基土 的下部結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。 是指承托土木工程基礎(chǔ)的這 一部分很小的場地。指天然地基軟弱，不能滿 足地基承載力和變形要求， 需人工處理后再建造基礎(chǔ)。工程地質(zhì)、基礎(chǔ)工程、地基處理是土木工程專業(yè)知識的重要構(gòu)成部分，是專業(yè)知識大廈的地基與基礎(chǔ)。地基抗震設(shè)計原則 遠(yuǎn)古先民在史前建筑

2、活動中，就已創(chuàng)造了自己的地基基礎(chǔ)工藝。我國西安半坡村新石器時代遺址和殷墟遺址就有土臺和基礎(chǔ)。河北省趙縣的趙州橋（605年李春建造，橋臺基礎(chǔ)置于密實砂土層上，至今1400年據(jù)考證沉降僅幾厘米）解決地基基礎(chǔ)問題的三個主要途徑:o 理論o 實驗o 經(jīng)驗資料表明 對歷史震害資料的統(tǒng)析計分表明，一般土地基在地震時很少發(fā)生問題。造成上部建筑物破壞的主要是松軟土地基和不均勻地基。根據(jù)土質(zhì)的不同情況采用不同的處理方案1 . 松軟土地基淤泥和淤泥質(zhì)土沖填土和雜填土不均勻地基土地震全部或部分喪失承載力或產(chǎn)生不均勻沉降和過量沉陷造成建筑物破壞或影響正常使用加寬基礎(chǔ)，加強上部結(jié)構(gòu)采用地基處理消除土的不穩(wěn)定因素置換、加

3、密、強夯2. 一般土地基資料表明 對歷史震害資料的統(tǒng)析計分表明，建造于一般土質(zhì)上的天然地基上的房屋，遭遇地震時，極少有因地基強度不足或較大沉陷導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞。規(guī)范規(guī)定，下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算1、地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑： 1）一般的單層廠房和單層空曠房屋； 2）砌體房屋； 3）不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋及 框架抗震墻房屋； 4）基礎(chǔ)荷載與3）項相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土 抗震墻房屋2、本規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑 3. 地裂危害的防治地震烈度為7度以上軟弱場地土及中軟場地土地區(qū)地面裂隙比較發(fā)育磚結(jié)構(gòu)建筑物常因

4、地裂通過面被撕裂7度以上時，應(yīng)采取防地裂措施例磚結(jié)構(gòu)房屋：圈梁單層鋼筋混凝土柱廠房：基礎(chǔ)墻梁aaaEff地基土的抗震承載力按下式計算：aEfaaf：調(diào)整后的地基土抗震承載力 ：地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù) ：深寬修正后的地基土靜承載力特征值應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB500072011采用 地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)巖土名稱和性狀巖石、密實的碎石土，密實的礫、粗、中砂，fak 300的黏性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實和中密實的細(xì)、粉砂，150fak 300的黏性土和粉土，堅硬黃土1.3稍密的細(xì)、粉砂，100fak 150的黏性土和粉土，可塑黃土1.1淤

5、泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.0a地基土抗震承載力aEfp 地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面的平均壓應(yīng)力pmaxp 地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)邊緣的最大壓應(yīng)力aEfp2 . 1maxaEfp2 . 1maxaEfp2 . 1max高寬比大于4的高層建筑，基底不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力。其他建筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基底面積的15%。地基抗震驗算 2.3 地基土液化及其防治地基土液化、危害及影響因素液化的判別液化地基的評價液化地基的抗震措施地基土液化、危害及影響因素1. 成因：飽和砂土粉土地震作用顆?？障囤呌趬好芸紫端畨簯?yīng)力 上升 有效壓應(yīng)力 降低至0土失去抗剪

6、強度形成液化0ft 土的抗剪強度粘性土砂土tgtgtf)(內(nèi)摩擦力ctgctgtf)(內(nèi)摩擦力粘聚力2. 危害：場地土液化的外觀表現(xiàn)就是噴砂冒水，由此引起建筑物的破壞建筑物下沉或整體傾斜 例一建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁、板、墻體開裂和建筑物體形變 化處開裂 例二地面上鼓、開裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉 例三中國臺灣中國臺灣 1999 M7.61999 M7.6噴砂冒水的地表現(xiàn)象噴砂冒水的地表現(xiàn)象日本新潟日本新潟 1964 M7.51964 M7.5| 液化震害之一：液化震害之一：建筑物下沉或整體傾斜土耳其伊茲密爾土耳其伊茲密爾 1999 M7.41999 M7.4| 液化震害之一：液化震害之一：建筑物

7、下沉或整體傾斜土耳其伊茲密爾土耳其伊茲密爾 1999 M7.41999 M7.4| 液化震害之一：液化震害之一：建筑物下沉或整體傾斜建筑物下沉或整體傾斜中國臺灣中國臺灣 1999 M7.61999 M7.6| 液化震害之一：液化震害之一：建筑物下沉或整體傾斜建筑物下沉或整體傾斜日本阪神日本阪神 1995 M7.21995 M7.2阿根廷阿根廷 1977 M7.41977 M7.4| 液化震害之二：液化震害之二：梁、板、墻和體形變化處的破壞梁、板、墻和體形變化處的破壞日本阪神日本阪神 1995 M7.21995 M7.2土耳其伊茲密爾土耳其伊茲密爾 1999 M7.41999 M7.4| 液化震

8、害之三：液化震害之三：地面上鼓、開裂，設(shè)備下沉地面上鼓、開裂，設(shè)備下沉阿根廷阿根廷 1977 M7.41977 M7.4| 液化震害之三：液化震害之三：地面上鼓、開裂，設(shè)備破壞地面上鼓、開裂，設(shè)備破壞日本日本 1983 M8.31983 M8.3| 液化震害之三：液化震害之三：地面上鼓、開裂，設(shè)備破壞地面上鼓、開裂，設(shè)備破壞集集大地震集集大地震 1999 M7.31999 M7.33. 影響因素：（1）土層的地質(zhì)年代（2）土的組成（3）土層的相對密實度（4）土層的埋深（5）地下水位的深度（6）地震烈度和持續(xù)時間震害調(diào)查表明，影響場地土液化的因素主要有以下幾個方面：液化的判別液化的判別和處理的一

9、般原則：（1）對存在飽和砂土和粉土的地基，應(yīng)進(jìn)行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對液化沉陷敏感的乙類建筑可按7度要求進(jìn)行判別和處理。（2）存在液化土層的地基，除6度區(qū)外，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級，結(jié)合具體情況采取措施。一般工程項目砂土或粉土液化判別及危害程度估計可按以下步驟進(jìn)行： （1）初判 根據(jù)地質(zhì)年代、黏粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度作為判斷條件。 （2）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別 地基土存在液化可能，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗進(jìn)一步判別。 當(dāng)?shù)孛嫦?0m深度范圍土的實測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N63.5NcrNcr=N0ln（0.6ds+1.5）-0.1dw3/c判別過程及方

10、法：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備示意圖1-穿心錘2-錘墊3-觸探桿4-貫入器頭5-出水孔6-貫入器身7-貫入器靴液化地基的評價地基土液化指數(shù)可按公式確定：niiicriilEWdNNI1)1 (n -判別深度內(nèi)每一個鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗點總數(shù)；Ni , Ncri -分別為i點標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實測值和臨界值，當(dāng)實測值大于 臨界值時取臨界值的數(shù)值；d i -第i點所代表的土層厚度（m)；wi -第i層考慮單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值 。若判別深度為15m，當(dāng)該層中點深度不大于5m時采用10，等于15m時應(yīng)取零值,515m時應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值;若判別深度為20m，當(dāng)該層中點深度不大于5m時采用10，等于20m時

11、應(yīng)取零值，5 20m時應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值。液化指數(shù) IlE 嚴(yán)重 中等 輕微 液化等級60lEI186lEI18lEI根據(jù)液化指數(shù)大小，可將液化地基劃分為三個等級：不同等級的液化地基，地面噴砂冒水情況和對建筑物造成危害有著顯著不同：液化等級 地面噴水冒砂情況 對建筑物的危害情況輕微地面無噴水冒砂，或僅在洼地、河邊有零星的噴水冒砂點危害性小，一般不致引起明顯的沉降中等噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴(yán)重均有，多數(shù)液化等級屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開裂，有時不均勻沉陷可達(dá)200mm嚴(yán)重一般噴水冒砂都很嚴(yán)重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于200300mm，高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜液化地基的抗震措施當(dāng)液化土層比較平坦、均勻時，可依下表選取抗液化措施抗液化措施建筑類別地基的液化等級輕微中等嚴(yán)重乙類部分消除液化沉陷，或?qū)A(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理全部消除液化沉陷丙類對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，亦可不采取措施對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，或采用更高要求措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉