抗震防災(zāi)第2章

1、第2章 場地、地基與基礎(chǔ)主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.1 2.1 場地場地 2.2 2.2 天然地基與基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算天然地基與基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算2.32.3 地基液化及其防治地基液化及其防治2.4 2.4 樁基的抗震設(shè)計(jì)樁基的抗震設(shè)計(jì)2.1 場場 地地場地的重要性場地的重要性從破壞性質(zhì)和工程對策角度從破壞性質(zhì)和工程對策角度看，地震對結(jié)構(gòu)的破看，地震對結(jié)構(gòu)的破壞作用可分為兩種類型：壞作用可分為兩種類型：地基失效地基失效和和場地的振動(dòng)作用場地的振動(dòng)作用。地基失效地基失效：一般是指造成建筑破壞的直接原因是：一般是指造成建筑破壞的直接原因是由于場地和地基穩(wěn)定性引起的。由于場地和地基穩(wěn)定性引起的。場地和地基的破壞場地

2、和地基的破壞作用大致有地面破裂、滑坡、作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等。坍塌等。一般可通過一般可通過場地選擇和地基處理場地選擇和地基處理來減輕。來減輕。2.1 場場 地地場地的重要性場地的重要性從破壞性質(zhì)和工程對策角度從破壞性質(zhì)和工程對策角度看，地震對結(jié)構(gòu)的破看，地震對結(jié)構(gòu)的破壞作用可分為兩種類型：壞作用可分為兩種類型：地基失效地基失效和和場地的振動(dòng)作用場地的振動(dòng)作用。地基失效地基失效：一般是指造成建筑破壞的直接原因是：一般是指造成建筑破壞的直接原因是由于場地和地基穩(wěn)定性引起的。由于場地和地基穩(wěn)定性引起的。場地和地基的破壞場地和地基的破壞作用大致有地面破裂、滑坡、作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌

3、等。坍塌等。一般可通過一般可通過場地選擇和地基處理場地選擇和地基處理來減輕。來減輕。2.1 場場 地地場地的重要性場地的重要性從破壞性質(zhì)和工程對策角度從破壞性質(zhì)和工程對策角度看，地震對結(jié)構(gòu)的破看，地震對結(jié)構(gòu)的破壞作用可分為兩種類型：壞作用可分為兩種類型：地基失效地基失效和和場地的振動(dòng)作用場地的振動(dòng)作用。場地的振動(dòng)作用場地的振動(dòng)作用：是指由于強(qiáng)烈地面運(yùn)動(dòng)引起地：是指由于強(qiáng)烈地面運(yùn)動(dòng)引起地面設(shè)施振動(dòng)而產(chǎn)生的破壞作用。面設(shè)施振動(dòng)而產(chǎn)生的破壞作用。一般可通過一般可通過合理的進(jìn)行抗震和減震設(shè)計(jì)合理的進(jìn)行抗震和減震設(shè)計(jì)和和采取減采取減震措施震措施來減輕。來減輕。為此，要確定為此，要確定工程場地工程場地的設(shè)

4、計(jì)地震動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)2.1.1 建筑場地選用建筑場地選用工程地質(zhì)條件對地震破壞的影響很大。工程地質(zhì)條件對地震破壞的影響很大。常有地震烈度異常的現(xiàn)象，即常有地震烈度異常的現(xiàn)象，即“重災(zāi)區(qū)里有輕災(zāi)，輕災(zāi)重災(zāi)區(qū)里有輕災(zāi)，輕災(zāi)區(qū)里有重災(zāi)區(qū)里有重災(zāi)”。其原因就是局部地區(qū)的工程地質(zhì)條件不同。其原因就是局部地區(qū)的工程地質(zhì)條件不同。一、建筑場地劃分一、建筑場地劃分建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范表表4.1.1 有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分水邊地的地下水位較高，水邊地的地下水位較高，土質(zhì)也較松軟，容易在地土質(zhì)也較松軟，容易在地震時(shí)產(chǎn)生土壤滑動(dòng)或地層震時(shí)產(chǎn)生土壤滑動(dòng)或地

5、層液化。液化。山坡地在地震時(shí)會(huì)產(chǎn)生山坡地在地震時(shí)會(huì)產(chǎn)生土壤滑動(dòng)。沖積地的土質(zhì)土壤滑動(dòng)。沖積地的土質(zhì)松軟，地震時(shí)容易塌陷，松軟，地震時(shí)容易塌陷，如果此處有地下水層，還如果此處有地下水層，還容易發(fā)生液化。容易發(fā)生液化。谷地或低地，這里的建谷地或低地，這里的建筑物容易在地震發(fā)生時(shí)，受筑物容易在地震發(fā)生時(shí)，受土石崩塌破壞。土石崩塌破壞。臨近懸崖容易滑落臨近懸崖容易滑落地裂地裂薩爾瓦多地震引發(fā)了一薩爾瓦多地震引發(fā)了一巨大的泥石流，數(shù)百戶人家巨大的泥石流，數(shù)百戶人家被埋在泥石里，估計(jì)有被埋在泥石里，估計(jì)有1200多人遇難。多人遇難。用另外的土石來填補(bǔ)用另外的土石來填補(bǔ)地基，常有土壤密實(shí)度地基，常有土壤密實(shí)

6、度不足情形，導(dǎo)致建筑物不足情形，導(dǎo)致建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生傾斜、沉在地震時(shí)產(chǎn)生傾斜、沉陷。陷。 選擇有利地段；選擇有利地段； 避開不利地段，當(dāng)無法避開時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸨荛_不利地段，當(dāng)無法避開時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧淮胧?不在危險(xiǎn)地段建設(shè)。不在危險(xiǎn)地段建設(shè)。地段選擇地段選擇 高突地形距離基準(zhǔn)面的高度愈大，高處的高突地形距離基準(zhǔn)面的高度愈大，高處的反應(yīng)愈大；反應(yīng)愈大； 離陡坎和邊坡頂部中心部位越遠(yuǎn)，反應(yīng)相離陡坎和邊坡頂部中心部位越遠(yuǎn)，反應(yīng)相對減小；對減??； 在同樣地形條件下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比巖在同樣地形條件下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比巖質(zhì)結(jié)構(gòu)大；質(zhì)結(jié)構(gòu)大； 高突地形頂面越開闊，遠(yuǎn)離邊緣的中心部高突地形

7、頂面越開闊，遠(yuǎn)離邊緣的中心部位的反應(yīng)明顯減?。晃坏姆磻?yīng)明顯減??； 邊坡愈陡，其頂部的放大效應(yīng)相應(yīng)愈大。邊坡愈陡，其頂部的放大效應(yīng)相應(yīng)愈大。二、局部突出地形的影響二、局部突出地形的影響2.1.1 建筑場地選用建筑場地選用三、發(fā)震斷裂的影響三、發(fā)震斷裂的影響2.1.1 建筑場地選用建筑場地選用斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)震斷裂帶，發(fā)震斷裂帶附近地表，在地震時(shí)可能產(chǎn)生新的錯(cuò)動(dòng)，使附近地表，在地震時(shí)可能產(chǎn)生新的錯(cuò)動(dòng)，使建筑物遭受較大的破壞，屬于地震危險(xiǎn)地段。建筑物遭受較大的破壞，屬于地震危險(xiǎn)地段。建設(shè)時(shí)應(yīng)避開。發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表建設(shè)時(shí)應(yīng)避開。發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯(cuò)位的

8、地段主要在高烈度區(qū)，全新世以來經(jīng)錯(cuò)位的地段主要在高烈度區(qū)，全新世以來經(jīng)?；顒?dòng)的斷裂上面。?；顒?dòng)的斷裂上面。場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對斷裂的工程影響進(jìn)場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對斷裂的工程影響進(jìn)行評價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：行評價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：1.對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)對地面建筑的影響：錯(cuò)動(dòng)對地面建筑的影響：1）抗震設(shè)防烈度小于）抗震設(shè)防烈度小于8度；度；2）非全新世活動(dòng)斷裂；）非全新世活動(dòng)斷裂；3）抗震設(shè)防烈度為）抗震設(shè)防烈度為8度和度和9度時(shí)，前第四紀(jì)基巖度時(shí)，前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大

9、于60m和和90m。年代名稱年代名稱年代符號(hào)年代符號(hào) 距今年數(shù)距今年數(shù)主要現(xiàn)象主要現(xiàn)象新新生生代代第四紀(jì)第四紀(jì)全新世全新世Q41萬年萬年更新世更新世Q3200萬年萬年冰川廣布，黃土生成冰川廣布，黃土生成晚第三紀(jì)晚第三紀(jì)上新世上新世N2600萬年萬年西部造山運(yùn)動(dòng)，東部低平，西部造山運(yùn)動(dòng)，東部低平，湖泊廣布湖泊廣布中新世中新世N12200萬年萬年早第三紀(jì)早第三紀(jì)漸新世漸新世E33800萬年萬年哺乳類分化哺乳類分化始新世始新世E25500萬年萬年蔬果繁盛，哺乳蔬果繁盛，哺乳 類急速發(fā)類急速發(fā)展展古新世古新世E16500萬年萬年（我國無古新世地層發(fā)現(xiàn)）（我國無古新世地層發(fā)現(xiàn)）場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對

10、斷裂的工程影響進(jìn)場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對斷裂的工程影響進(jìn)行評價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：行評價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：1.對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)對地面建筑的影響：錯(cuò)動(dòng)對地面建筑的影響：1）抗震設(shè)防烈度小于）抗震設(shè)防烈度小于8度；度；2）非全新世活動(dòng)斷裂；）非全新世活動(dòng)斷裂；3）抗震設(shè)防烈度為）抗震設(shè)防烈度為8度和度和9度時(shí)，前第四紀(jì)基巖度時(shí)，前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于60m和和90m。場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對斷裂的工程影響進(jìn)場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對斷裂的工程影響進(jìn)行評價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：行

11、評價(jià)，并應(yīng)符合下列要求：2. 對不符合本條對不符合本條1款規(guī)定的情況，應(yīng)避開主斷裂款規(guī)定的情況，應(yīng)避開主斷裂帶。其避讓距離不宜小于下表對發(fā)震斷裂最小避讓帶。其避讓距離不宜小于下表對發(fā)震斷裂最小避讓距離的規(guī)定。距離的規(guī)定。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范表表4.1.7發(fā)震斷裂的最小避讓距離發(fā)震斷裂的最小避讓距離2.1.1 建筑場地選用建筑場地選用2.1.2 場地類別場地類別建筑建筑場地場地指建筑所在地，大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民指建筑所在地，大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民點(diǎn)和自然村的區(qū)域范圍。點(diǎn)和自然村的區(qū)域范圍。建筑場地按地震對建筑的影響劃分為建筑場地按地震對建筑的影響劃分為4類，建筑場類，建筑場地分類指標(biāo)是

12、場地剪切波速（或場地土類型）和覆蓋地分類指標(biāo)是場地剪切波速（或場地土類型）和覆蓋層厚度。層厚度。一、場地土層的卓越周期與場地的地震效應(yīng)一、場地土層的卓越周期與場地的地震效應(yīng)1.場地土層的固有周期（自振周期）場地土層的固有周期（自振周期）場地土層的固有周期的簡化計(jì)算公式為場地土層的固有周期的簡化計(jì)算公式為s4vHT nisiivhT14單一土層單一土層多層土多層土H: 覆蓋層厚度；覆蓋層厚度；vs: 土的剪切波速。土的剪切波速。2.場地的地震效應(yīng)場地的地震效應(yīng)場地土對于從基巖傳來的地震波具有放大和濾波場地土對于從基巖傳來的地震波具有放大和濾波作用。堅(jiān)硬土層上的剛性建筑、作用。堅(jiān)硬土層上的剛性建筑

13、、軟弱土上的柔性建筑軟弱土上的柔性建筑破壞嚴(yán)重破壞嚴(yán)重。一、場地土層的卓越周期與場地的地震效應(yīng)一、場地土層的卓越周期與場地的地震效應(yīng)二、建筑場地的類別二、建筑場地的類別場地場地土的類型土的類型fak: 地基土靜承載力標(biāo)準(zhǔn)值。地基土靜承載力標(biāo)準(zhǔn)值。場地類別場地類別1.場地覆蓋層厚度的確定：場地覆蓋層厚度的確定：1)一般情況，應(yīng)按地面至剪切波速大于一般情況，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面；的土層頂面；2)當(dāng)?shù)孛娈?dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的下臥土層，且下臥土層的剪切波速不小于倍的下臥土層，且下臥土層的剪切波速不小于40

14、0m/s時(shí)，可按時(shí)，可按地面至該下臥土層頂面的距離確定；地面至該下臥土層頂面的距離確定；3)剪切波速大于剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層；的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層；4)土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋土土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋土層中扣除。層中扣除。場地類別場地類別2.土層的等效剪切波速：土層的等效剪切波速：tdv0senisiivdt1d0: 計(jì)算深度計(jì)算深度(m)，取覆蓋層厚度和，取覆蓋層厚度和20m二者的較小值二者的較小值;t : 剪切波剪切波在在從從地面至計(jì)算深度地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間之間的傳播時(shí)間;di: 計(jì)算深

15、度范圍內(nèi)第計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度土層的厚度(m);vsi: 計(jì)算深度范圍內(nèi)第計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速土層的剪切波速(m/s)；n: 計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。2.土層的等效剪切波速：土層的等效剪切波速：tdv0senisiivdt1d0: 計(jì)算深度計(jì)算深度(m)，取覆蓋層厚度和，取覆蓋層厚度和20m二者的較小值二者的較小值;t : 剪切波剪切波在在從從地面至計(jì)算深度地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間之間的傳播時(shí)間;di: 計(jì)算深度范圍內(nèi)第計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度土層的厚度(m);vsi: 計(jì)算深度范圍內(nèi)第計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速土層的剪切波速(

16、m/s)；n: 計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。vs1vs2vsivsnd2didnd1d0自然地面自然地面vsed0自然地面自然地面2.2 天然地基與基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算天然地基與基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算地基地基在地震作用下在地震作用下的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性對基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的對基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布是比較敏感的，因此確保地震時(shí)地基基礎(chǔ)能內(nèi)力分布是比較敏感的，因此確保地震時(shí)地基基礎(chǔ)能夠承受上部結(jié)構(gòu)傳下來的夠承受上部結(jié)構(gòu)傳下來的豎向豎向和和水平地震作用水平地震作用以及以及傾傾覆力矩覆力矩而而不發(fā)生過大變形不發(fā)生過大變形和和不均勻沉降不均勻沉降是地基基礎(chǔ)抗是地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)的基本要求。震設(shè)計(jì)的

17、基本要求。一、天然地基的震害特點(diǎn)一、天然地基的震害特點(diǎn)1.高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質(zhì)土高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質(zhì)土在地震中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結(jié)構(gòu)的傾在地震中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結(jié)構(gòu)的傾斜或破壞；斜或破壞；2.雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質(zhì)松軟且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開裂；質(zhì)松軟且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開裂；3.溝、坑、古河道、坡地溝、坑、古河道、坡地半挖半填等非勻質(zhì)地基半挖半填等非勻質(zhì)地基在地震中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結(jié)構(gòu)破壞。在地震中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結(jié)構(gòu)破壞。一、天

18、然地基的震害特點(diǎn)一、天然地基的震害特點(diǎn)1.軟弱粘性土地基軟弱粘性土地基 采用樁基，地基加固；采用樁基，地基加固；2.雜填土地基雜填土地基 換土夯實(shí)；地基加固；換土夯實(shí)；地基加固；3.不均勻地基不均勻地基 綜合建筑體型、荷載、烈度、結(jié)構(gòu)類型等采綜合建筑體型、荷載、烈度、結(jié)構(gòu)類型等采取合理的結(jié)構(gòu)布局、地基抗震措施。取合理的結(jié)構(gòu)布局、地基抗震措施。二、天然地基的抗震措施二、天然地基的抗震措施地基加固處理方法：地基加固處理方法：換土墊層法換土墊層法重錘夯實(shí)法重錘夯實(shí)法擠密樁法擠密樁法沉井預(yù)壓法沉井預(yù)壓法一、天然地基的震害特點(diǎn)一、天然地基的震害特點(diǎn)二、天然地基的抗震措施二、天然地基的抗震措施三、地基基礎(chǔ)

19、的抗震設(shè)計(jì)三、地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)是通過地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)是通過選擇合理的基礎(chǔ)體系選擇合理的基礎(chǔ)體系和和抗震驗(yàn)算抗震驗(yàn)算來保證其抗震能力的。來保證其抗震能力的。1.地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)的一般要求；地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)的一般要求；2.可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算的范圍；可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算的范圍；3.天然地基地震作用下的承載力驗(yàn)算；天然地基地震作用下的承載力驗(yàn)算；4.地基土抗震承載力確定。地基土抗震承載力確定。一、天然地基的震害特點(diǎn)一、天然地基的震害特點(diǎn)二、天然地基的抗震措施二、天然地基的抗震措施三、地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)三、地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)是通過地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)是通過選擇合理的基