工程結(jié)構抗震(同名80)課件

1、1工程結(jié)構抗震第2章 場地、地基與基礎2.1 場地 場地土剛性（土的堅硬和密實程度）和場地覆蓋層厚度是場地條件對建筑震害的主要影響因素。震害表明，土質(zhì)越軟，覆蓋層厚度越厚，建筑震害越嚴重。建筑場地類別 抗震規(guī)范規(guī)定，建筑場地類別應根據(jù)場地土剛性（用土的剪切波速表征）和場地覆蓋層厚度劃分為四類。等效剪切波速(m/s)場地覆蓋層厚度dov (m)dov=00dov33dov55 dov 1515dov 505080vs800I0800vs 500I1500vse 250I1II250vse 150I1IIIIIvse 150I1IIIIIIV建筑場地類別劃分2工程結(jié)構抗震2.1 場地建筑場地覆蓋層

2、厚度的確定 1、一般情況下，應按地面至剪切波速大于500m/s，且其下臥各巖層土的剪切波速均不小于500m/s的土層頂面的距離確定。 2、當?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的土層，且其下臥巖土的剪切波速均不小于400m/s時，可取地面至該土層頂面的距離作為覆蓋層厚度。 3、剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應視同周圍土層。 4、土層中的火山巖硬夾層，應視為剛體，其厚度應從覆蓋土層中扣除。 3工程結(jié)構抗震2.1 場地土的類型巖石名稱和性狀土層剪切波速范圍（m/s）巖石堅硬、較硬且完整的巖石vs800較堅硬或軟質(zhì)巖石破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實的碎石土800

3、vs 500中硬土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礪、粗、中砂，fak150的粘性土和粉土，堅硬黃土500vs 250中軟土稍密的礪、粗、中砂，除松散外的細、粉砂， fak150的黏性土和粉土， fak130的填土，可塑新黃土250vs 150軟弱土淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的黏性土和粉土， fak130的填土，流塑黃土vs 150土的類型劃分和剪切波速范圍4工程結(jié)構抗震2.1 場地土層等效剪切波速其中： 土層等效剪切波速(m/s)； 計算深度(m)，取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值； 剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間(s)； 計算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m) ； 計算深度范圍內(nèi)

4、第i土層的剪切波速(m/s) ； n計算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。多層土等效剪切波速的計算5工程結(jié)構抗震2.1 場地例2-1 表中為某工程場地地質(zhì)鉆孔資料，試確定該場地類別。解：因為地面下4.90m以下土層剪切波速vs =500m/s，所以場地計算深度dov =4.9m。查表得，當 時 ，該場地屬于II類場地。 6工程結(jié)構抗震2.1 場地例2-2 表中為某工程場地地質(zhì)鉆孔資料，試確定該場地的覆蓋層厚度。土層編號土層底部深度(m)土層厚度(m)巖土名稱剪切波速(m/s)13.003.00雜填土12025.502.50粉質(zhì)黏土14038.002.50細砂145410.402.40中砂420513.7

5、03.30礪砂430解：因為第4層土頂面的埋深為8m，大于5m，且其剪切波速均大于該層以上各土層的2.5倍，而第4層和第5層土的剪切波速均大于400m/s。根據(jù)覆蓋層厚度確定的要求，本場地可按地面至第4層土頂面的距離確定覆蓋層厚度，即dov=8m。7工程結(jié)構抗震2.2 地震時地面運動特性 不同的場地對地震波有不同的放大作用。覆蓋層的卓越周期是場地的重要動力特性之一。震害調(diào)查表明，凡建筑物的自振周期與場地的卓越周期相等或接近時，建筑物的震害都有加重的趨勢。這是由于建筑物發(fā)生類共振現(xiàn)象所致。因此，在建筑抗震設計中，應使建筑物的自振周期避開場地的卓越周期，以避免發(fā)生類共振現(xiàn)象。 通過對橫向地震波振動

6、方程的推導和解答，可以得到： 可見，基巖上的覆蓋層越厚，則場地的卓越周期越長。8工程結(jié)構抗震2.2 地震時地面運動特性北京地區(qū)覆蓋層厚度與卓越周期關系示意圖9工程結(jié)構抗震2.2 地震時地面運動特性強震時的地面運動 一次強震地面運動可以用加速度峰值、持續(xù)時間和主要周期三個特性參數(shù)來描述。一般來說，震級大，峰值加速度就高，持續(xù)時間就長；場地類別越大，震中距越遠，地震的主要周期就越長。 強震地面運動可用強震儀測得，強震儀可以測到所在點加速度時程曲線。地面加速度三個分量的記錄曲線圖 地面運動兩個水平分量的平均強度大體相同，地面豎向分量相當于水平分量的1/32/3。10工程結(jié)構抗震2.3 天然地基與基礎

7、 抗震規(guī)范規(guī)定，只要求對地基抗震承載力進行驗算，至于地基變形條件，則通過對上部結(jié)構或地基基礎采取一定的抗震措施來保證。 天然地基上的以下建筑，可不進行天然地基和基礎抗震承載力驗算：1、地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層的下列建筑：（1）一般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和框架-抗震墻房屋；（4）基礎荷載與（3）項相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震墻房屋。2、6度時的建筑（不規(guī)則建筑及建造于IV類場地上較高的高層建筑除外）。3、7度I、II類場地，柱高不超過10m且結(jié)構單元兩端均有山墻的單跨和等高多跨廠房（鋸齒形除外）。4、7度時和8

8、度（0.2g）I、II類場地的露天吊車棧橋。11工程結(jié)構抗震2.3 天然地基與基礎 天然地基承載力驗算 驗算天然地基在地震作用下的豎向承載力時，按地震作用效應標準組合的基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合要求：其中： p 地震作用效應標準組合的基礎底面平均壓力； pmax 地震作用效應標準組合的基礎底面邊緣最大壓力； faE 調(diào)整后的地基土抗震承載力。 抗震規(guī)范規(guī)定，高寬比大于4的建筑，在地震作用下基礎底面不宜出現(xiàn)拉應力；其他建筑，基礎底面與地基土之間零應力區(qū)域面積不應超過基底面積的15%。其中： b 矩形基礎底面受壓寬度； b 矩形基礎底面寬度。12工程結(jié)構抗震2.3 天然地基與基礎地基土抗

9、震承載力 確定地基土抗震承載力，就要研究動力荷載作用下土的強度，即土的動力強度。大多數(shù)土的動力強度都比靜強度高。其中： faE 調(diào)整后的地基土抗震承載力； sa 地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)； fa 經(jīng)深度寬度修正后地基土承載力特征值。地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)13工程結(jié)構抗震2.4 液化土地基液化的概念 在地下水位以下的飽和的松砂和粉土在地震作用下，土顆粒之間有變密的趨勢，但因孔隙水來不及排出，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)，形成如液體一樣，這種現(xiàn)象就稱為土的液化。 根據(jù)土力學原理，砂土液化是由于飽和砂土在地震時短時間內(nèi)抗剪強度為零所致。飽和砂土的抗剪強度可寫成：其中： 剪切面上有效法向應力（顆粒壓應力）；

10、 剪切面上總的法向壓應力； u 剪切面上孔隙水壓力； 土的內(nèi)摩擦角。 14工程結(jié)構抗震2.4 液化土地基影響土的液化的因素 場地土液化需要根據(jù)多項指標綜合分析，當某一指標達到一定數(shù)值時，不論其他因素如何，土都不會發(fā)生液化，或即使發(fā)生液化也不會造成房屋災害，稱這個數(shù)值為這個指標的界限值。 1、地質(zhì)年代 2、土中黏粒含量 3、上層非液化土層厚度和地下水位深度 4、土的密實程度 5、土層埋深 6、地震烈度和震級15工程結(jié)構抗震2.4 液化土地基液化土的判別 飽和砂土和飽和粉土（不含黃土）的液化判別：6度時，一般情況下可不進行判別，但對液化沉陷敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別；79度時，乙類建筑可

11、按本地區(qū)抗震設防烈度的要求進行判別。 地面下存在飽和砂土和飽和粉土時，除6度外，應進行液化判別；存在液化土層的地基，應根據(jù)建筑的抗震設防類別、地基的液化等級，結(jié)合具體情況采取相應的措施。 判別方法 1、初步判別法 2、標準貫入試驗判別法 16工程結(jié)構抗震2.4 液化土地基初步判別法 飽和的砂土或粉土（不含黃土），當符合下列條件之一時，可初步判別為不液化或可不考慮液化影響： （1）地質(zhì)年代為第四紀晚更新世（Q3）及其以前時，7度、8度時可判別不液化。 （2）粉土的黏粒（粒徑小于0.005mm的顆粒）含量百分率，7度、8度和9度分別不小于10、13和16時，可判別為不液化土。 （3）淺埋天然地基上

12、的建筑，當上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一時?？刹豢紤]液化影響： 其中： dw 地下水位深度（m），宜按建筑使用期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期 內(nèi)年最高水位采用； du 上覆非液化土層厚度（m），計算宜將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除； db 基礎埋置深度（m），不超過2m時取2m； d0 液化土特征深度（m），可查表。17工程結(jié)構抗震2.4 液化土地基例2-2 圖1為某場地地基剖面圖。上覆非液化土層厚度du=5.5m，其下為砂土，地下水位深度dw=6.5m?；A埋置深度db=2m，該場地為8度區(qū)。試按初步判別公式和圖2確定砂土是否須考慮液化的影響。 18工程結(jié)構抗震2.4 液化土地

13、基解：（1）查得液化土特征深度d0=8m，因為滿足判別公式要求，可不考慮液化影響。（2）19工程結(jié)構抗震2.4 液化土地基地基抗液化措施 地基抗液化措施應根據(jù)建筑的抗震設防類別、地基的液化等級，結(jié)合具體情況綜合確定。不宜將未經(jīng)處理的液化土層作為天然地基持力層。當液化土層較平坦且均勻時，可按下表選用抗液化措施。 抗液化措施20工程結(jié)構抗震2.4 液化土地基全部消除地基液化沉陷措施 (1) 采用樁基時，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土中的長度(不包括樁尖部分)，應按計算確定，且對碎石土、礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應小于0.8m，對其他非巖石土尚不宜小于1.5m。 (2) 采用深基礎時，基礎底

14、面應埋入液化深度以下的穩(wěn)定土層中，其深度不應小于0.5m。 (3) 采用加密法(如振沖、振動加密、擠密碎石樁、強夯等)加固時，應處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標準貫入錘擊數(shù)不宜小于液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值。 (4) 用非液化土替換全部液化土，或增加上覆非液化土層的厚度。 (5) 采用加密法或換土法處理時，在基礎邊緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的1/2，且不小于基礎寬度的1/5。 21工程結(jié)構抗震2.4 液化土地基部分消除地基液化沉陷措施 (1) 處理深度應使處理后的地基液化指數(shù)減少，其值不宜大于5；大面積筏基、箱基的中心區(qū)域處理后的液化指數(shù)可比上述規(guī)定降低1；對獨立基礎和條形基礎，尚不應小于基礎底面下液化土特征深度和基礎寬度的較大值。 (2) 采用振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標準貫入錘擊數(shù)不宜小于液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值。 (3) 基礎邊緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的1r2且不小于基礎寬度的1/