結構抗震第2章第4講

結構抗震劉君陽2016年3月課程性質：必修課課程學時：24學時授課班級：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123地基抗震設計原則地基土抗震承載力地基抗震驗算1.地基與基礎基礎：將上部結構荷載傳遞給地基

土、連接上部結構與地基土

的下部結構稱為基礎。地基：是指承托土木工程基礎的這

一部分很小的場地。地基處理指天然地基軟弱，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。

工程地質、基礎工程、地基處理是土木工程專業(yè)知識的重要構成部分，是專業(yè)知識大廈的地基與基礎。1地基抗震設計原則遠古先民在史前建筑活動中，就已創(chuàng)造了自己的地基基礎工藝。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。河北省趙縣的趙州橋（605年李春建造，橋臺基礎置于密實砂土層上，至今1400年據考證沉降僅幾厘米）解決地基基礎問題的三個主要途徑:理論實驗經驗資料表明對歷史震害資料的統析計分表明，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。根據土質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，加強上部結構×采用地基處理消除土的不穩(wěn)定因素置換、加密、強夯2.一般土地基資料表明對歷史震害資料的統析計分表明，建造于一般土質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致上部結構破壞。規(guī)范規(guī)定，下列建筑可不進行天然地基及基礎的抗震承載力驗算1、地基主要受力層范圍內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）基礎荷載與3）項相當的多層框架廠房和多層混凝土

抗震墻房屋2、本規(guī)范規(guī)定可不進行上部結構抗震驗算的建筑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)育磚結構建筑物常因地裂通過面被撕裂7度以上時，應采取防地裂措施例磚結構房屋：圈梁單層鋼筋混凝土柱廠房：基礎墻梁地基土的抗震承載力按下式計算：：調整后的地基土抗震承載力：地基土抗震承載力調整系數：深寬修正后的地基土靜承載力特征值應按現行國家標準《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007—2011采用地基土抗震承載力調整系數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、粉砂，150<fak<300的黏性土和粉土，堅硬黃土1.3稍密的細、粉砂，100<fak<150的黏性土和粉土，可塑黃土1.1淤泥，淤泥質土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.02地基土抗震承載力

—地震作用效應標準組合的基礎底面的平均壓應力—地震作用效應標準組合的基礎邊緣的最大壓應力高寬比大于4的高層建筑，基底不宜出現拉應力。其他建筑，基礎底面與地基土之間零應力區(qū)面積不應超過基底面積的15%。3地基抗震驗算2.3地基土液化及其防治123地基土液化、危害及影響因素液化的判別液化地基的評價4液化地基的抗震措施1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粒空隙趨于壓密孔隙水壓應力上升

有效壓應力降低至0土失去抗剪強度形成液化

土的抗剪強度粘性土砂土內摩擦力內摩擦力粘聚力2.危害：場地土液化的外觀表現就是噴砂冒水，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構破壞，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，設備基礎上浮或下沉例三中國臺灣1999M7.6噴砂冒水的地表現象日本新潟1964M7.5

液化震害之一：建筑物下沉或整體傾斜土耳其伊茲密爾1999M7.4

液化震害之一：建筑物下沉或整體傾斜土耳其伊茲密爾1999M7.4

液化震害之一：建筑物下沉或整體傾斜中國臺灣1999M7.6

液化震害之一：建筑物下沉或整體傾斜日本阪神1995M7.2阿根廷1977M7.4

液化震害之二：梁、板、墻和體形變化處的破壞日本阪神1995M7.2土耳其伊茲密爾1999M7.4

液化震害之三：地面上鼓、開裂，設備下沉阿根廷1977M7.4

液化震害之三：地面上鼓、開裂，設備破壞日本1983M8.3

液化震害之三：地面上鼓、開裂，設備破壞集集大地震1999M7.33.影響因素：（1）土層的地質年代（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)時間震害調查表明，影響場地土液化的因素主要有以下幾個方面：2液化的判別液化的判別和處理的一般原則：（1）對存在飽和砂土和粉土的地基，應進行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化沉陷敏感的乙類建筑可按7度要求進行判別和處理。（2）存在液化土層的地基，除6度區(qū)外，應根據建筑的抗震設防類別、地基的液化等級，結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行：（1）初判根據地質年代、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）標準貫入試驗判別地基土存在液化可能，應采用標準貫入試驗進一步判別。當地面下20m深度范圍土的實測標準貫入錘擊數N63.5<NcrNcr=N0β[ln（0.6ds+1.5）-0.1dw]√3/ρc判別過程及方法：標準貫入試驗設備示意圖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3液化地基的評價地基土液化指數可按公式確定：n---判別深度內每一個鉆孔標準貫入試驗點總數；Ni,Ncri---分別為i點標準貫入錘擊數的實測值和臨界值，當實測值大于

臨界值時取臨界值的數值；di---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函數值。①若判別深度為15m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于15m時應取零值,5～15m時應按線性內插值法取值;②若判別深度為20m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于20m時應取零值，5～

20m時應按線性內插值法取值。液化指數IlE

嚴重

中等

輕微

液化等級根據液化指數大小，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，從輕微到嚴重均有，多數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200mm嚴重一般噴水冒砂都很嚴重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于200～300mm，高重心結構可能產生不允許的傾斜4液化地基的抗震措施當液化土層比較平坦、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重乙類部分消除液化沉陷，或對基礎和上部結構進行處理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對基礎和上部結構進行處理全部消除液化沉陷丙類對基礎和上部結構進行處理，亦可不采取措施對基礎和上部結構進行處理，或采用更高要求措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對基礎