土體地震反應(yīng)分析

土體地震反應(yīng)分析第1頁/共58頁22.1場地2.2天然地基和基礎(chǔ)抗震驗算2.3液化地基的判別與處理2.4地基的抗震加固2.5樁基抗震2.6地基引起的地面運動特性第2頁/共58頁32.1場地場地____建造工業(yè)與民用建筑物的建筑場地廠礦區(qū)居民小區(qū)自然村場地土____場地下的巖土和土建筑場地劃分為三種地段：有利地段不利地段危險地段第3頁/共58頁42.1.1地段類別的劃分有利地段：穩(wěn)定基巖，堅硬土，開闊、平坦、密實、均勻的中硬土等不利地段：軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡，河岸和邊坡的邊緣，分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層(如故河道、疏松的斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷和半填半挖地基)等第4頁/共58頁52.1.1地段類別的劃分危險地段：地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等的部位發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表位錯的部位選擇有利地段避開不利地段不應(yīng)在危險地段建造建筑物第5頁/共58頁62.1.2土的類型和場地類別的劃分1.建筑場地對建筑物的地震反應(yīng)的影響與場地的土層軟硬有關(guān)

軟弱地基柔性結(jié)構(gòu)破壞結(jié)構(gòu)破壞或基礎(chǔ)破壞堅硬地基柔性結(jié)構(gòu)好剛性結(jié)構(gòu)有壞有好結(jié)構(gòu)破壞第6頁/共58頁7與覆蓋層厚度的關(guān)系覆蓋層厚度厚震害重覆蓋層厚度淺震害輕第7頁/共58頁8土層對地震波有放大或過慮作用堅硬場地土地震動加速度幅值在短周期內(nèi)局部增大軟弱場地土地震動加速度幅值在長周期內(nèi)局部增大堅硬場地的地震動以短周期為主軟弱場地的地震動以長周期為主第8頁/共58頁9軟弱地基上建筑物的震害重于堅硬地基上建筑物地震作用開裂或損壞建筑物的自振周期增大軟弱地基上建筑物共振第9頁/共58頁10場地土類型(土層本身的剛度）土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速范圍(m/s)堅硬土或巖石穩(wěn)定巖石,密實的碎石土vs>500中硬土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，fak>200的黏性土和粉土，堅硬黃土500≥vs>250中軟土稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細、粉砂，fak≤200的黏性土和粉土，fak>130的填土，可塑黃土250≥vs>140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fak≤130的填土，流塑黃土vs≤140第10頁/共58頁11土層的等效剪切波速計算：

vse－土層等效剪切波速(m/s)；

d0－計算深度(m)，取覆蓋層厚度和20m二者的較小值；

t－

剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間；

di－計算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m)；

vsi－計算深度范圍內(nèi)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)。

第11頁/共58頁12覆蓋層厚度1一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于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，可按地面至該土層頂面的距離確定。3剪切波速大于500m/s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)從覆蓋土層中扣除。

第12頁/共58頁132.1.3建筑場地類別等效剪切波速(m/s)場地類別ⅠⅡⅢⅣvs>5000

500≥vs＞250＜5≥5

250≥vs＞

140＜33~50＞50

vs≤140＜33~15＞15~80＞80第13頁/共58頁142.1.4發(fā)震斷裂帶的震害和避讓措施場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時，應(yīng)對斷裂的工程影響進行評價：1對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯動對地面建筑的影響：1)抗震設(shè)防烈度小于8度；2)非全新世活動斷裂；（全新世：1萬年）3)抗震設(shè)防烈度為8度和9度時，前第四紀基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于60m和90m。第14頁/共58頁152.1.4發(fā)震斷裂帶的震害和避讓措施2對不符合1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規(guī)定發(fā)震斷裂最小避讓距離

烈度建筑抗震設(shè)防類別甲乙丙丁8專門研究300m200m－9專門研究500m300m－第15頁/共58頁162.1.5局部孤突地形的震害影響局部孤突地形－條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖石的陡坡等不利地段盡量避開無法避開保證建筑物在地震作用下的穩(wěn)定性應(yīng)估計不利地段對設(shè)計地震動參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用，其地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)。其值可根據(jù)不利地段的具體情況確定，但不宜大于1.6

第16頁/共58頁17場地巖土工程勘察，應(yīng)根據(jù)實際需要劃分對建筑有利、不利和危險的地段提供建筑的場地類別和巖土地震穩(wěn)定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)評價對需要采用時程分析法補充計算的建筑，尚應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求提供土層剖面、場地覆蓋層厚度和有關(guān)的動力參數(shù)。

第17頁/共58頁182.2天然地基和基礎(chǔ)抗震驗算2.2.1天然地基的抗震能力多數(shù)天然地基的抗震能力較好第18頁/共58頁19下列建筑可不進行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算：

1砌體房屋2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)不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋；3)基礎(chǔ)荷載與2)項相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房。3本規(guī)范規(guī)定可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。

第19頁/共58頁20軟弱粘性土層：

7度、8度和9度時，地基承載力特征值分別小于80、100和120kPa的土層。

第20頁/共58頁212.2.2天然地基的抗震驗算

天然地基基礎(chǔ)抗震驗算時，應(yīng)采用地震作用效應(yīng)標準組合地基抗震承載力應(yīng)按下式計算：

aE=aa

aE－調(diào)整后的地基抗震承載力；

a－

地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)，按表2.3采用

a－深寬修正后的地基承載力特征值第21頁/共58頁22地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)a巖土名稱和性狀a巖石，密實的碎石土，密實的礫、粗、中砂，fak≥300的粘性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實和中密的細、粉砂，150≤fak＜300的粘性土和粉土，堅硬黃土1.3稍密的細、粉砂，100≤fak＜150的粘性土和粉土，新近沉積的粘性土和粉土，可塑黃土1.1淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.0第22頁/共58頁23豎向承載力驗算（擬靜力法）：

p≤aE(2.4)

pmax≤1.2aE(2.5)

p－地震作用效應(yīng)標準組合的基礎(chǔ)底面平均壓力；

pmax－地震作用效應(yīng)標準組合的基礎(chǔ)邊緣的最大壓力

限制基礎(chǔ)的偏心荷載，保證穩(wěn)定性：高寬比大于4的高層建筑,在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(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)超過基礎(chǔ)底面面積的15％。第23頁/共58頁242.3液化地基的判別與處理飽和砂土和飽和粉土(不含黃土)液化現(xiàn)象：地震土密實空隙水壓力急劇增加有效應(yīng)力（空隙水壓力與土體壓應(yīng)力的矢量和）減少當有效應(yīng)力＝0發(fā)生液化砂土液化的宏觀現(xiàn)象：冒水噴砂地面下陷建筑物發(fā)生巨大沉降和嚴重傾斜（甚至失穩(wěn)）

第24頁/共58頁25影響地基液化的因素土層的地質(zhì)年代土的組成和密實程度顆粒均勻單一顆粒級配良好松砂密砂細砂粗砂粘性顆粒少粘性顆粒多液化土層的埋深地下水位深度地震烈度和持續(xù)時間遠震較近震易液化第25頁/共58頁262.3.2地基土的液化判別二階段液化判別原則：初步判別

標準貫入試驗判別第26頁/共58頁27初步判別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、8度時可判為不液化。(10萬年)2粉土的粘粒(粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率7度8度9度≥10≥13≥16可判為不液化土注：用于液化判別的粘粒含量系采用六偏磷酸鈉作分散劑測定，采用其它方法時應(yīng)按有關(guān)規(guī)定換算。第27頁/共58頁28初步判別3天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度du和地下水位深度dw符合下列條件之一時，可不考慮液化影響：

du

do+db

-2(2.6)

dw

do+db

-3（2.7)

du+dw

1.5do+2db-4.5(2.8)

db－基礎(chǔ)埋置深度(m)，不超過2m時應(yīng)采用2m；

do－液化土特征深度(m)，可按表2.4采用。第28頁/共58頁29圖2.1上覆非液化土層厚、地下水位深度與土液化的關(guān)系第29頁/共58頁30

液化土特征深度do(m)表2.4飽和土類別7度8度9度粉土678砂土789第30頁/共58頁31標準貫入試驗判別一般判別地面下15m深度范圍內(nèi)的液化；當采用樁基或埋深大于5m的深基礎(chǔ)時，尚應(yīng)判別15～20m范圍內(nèi)土的液化當飽和土標準貫入錘擊數(shù)（未經(jīng)桿長修正）小于液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值時

N63.5＜Ncr判為液化土第31頁/共58頁32液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值

在地面下15m深度范圍內(nèi)：(ds

≤15)(2.9)

在地面下15～20m范圍內(nèi)：(15≤ds≤20)(2.10)

No－液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值，應(yīng)按表2.5采用；

ds－飽和土標準貫入點深度(m)；

ρc－粘粒含量百分率，當小于3或為砂土時，應(yīng)采用3。第32頁/共58頁33表2.5標準貫入錘擊數(shù)基準值

N0設(shè)計地震分組7度8度9度第一組6（8）10（13）16第二、三組8（10）12（15）18

注：括號內(nèi)數(shù)值用于設(shè)計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。

第33頁/共58頁34液化指數(shù)和液化等級液化指數(shù)：判定土的液化可能性和危害程度的定量指標液化強度比Fle=N/NcrN－實測標準貫入錘擊數(shù)Ncr－液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值同一標高的土層,Fle越小，(1-Fle)越大，液化沉降量越大第34頁/共58頁35液化指數(shù)IlE

n－在判別深度范圍內(nèi)每一個鉆孔標準貫入試驗點的總數(shù)；Ni、Ncri－當Ni＞Ncri取Ni＝NcridI－i點所代表的土層厚度(m)，可采用與該標準貫入試驗點相鄰的上、下兩標準貫入試驗點深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度；Wi－i土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值(單位為m-1)。第35頁/共58頁36Wi－i土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值(單位為m-1)。若判別深度為15m時當該層中點深度不大于5m時應(yīng)采用10等于15m時應(yīng)采用零值5～15m時應(yīng)按線性內(nèi)插法取值若判別深度為20m時當該層中點深度不大于5m時應(yīng)采用10等于20m時應(yīng)采用零值5～20m時應(yīng)按線性內(nèi)插法取值第36頁/共58頁37表2.6液化等級

液化等級輕微中等嚴重判別深度為15m時的液化指數(shù)

0＜IlE≤55＜

IlE≤15IlE＞15判別深度為20m時的液化指數(shù)

0＜IlE≤66＜

IlE≤18IlE＞18第37頁/共58頁382.3.3地基抗液化措施1.地基抗液化措施（1）全部消除地基液化沉降的措施：樁基、加大基礎(chǔ)埋置深度、深層加固至液化層下界、挖除全部液化土層（2）部分消除地基液化沉降的措施：加固或挖除部分液化土層、處理后使IlE≤5(3)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理（4）可不采取措施第38頁/共58頁39選擇抗液化措施的原則抗震設(shè)防類別地震的液化等級輕微中等嚴重甲類（1）（1）（1）乙類（2）或（3）（1）或（2）＋（3）（1）丙類（3）或（4）（3）或（2）（1）或（2）＋（3）丁類（4）（4）（3）或更經(jīng)濟的措施第39頁/共58頁40全部消除地基液化沉陷的措施（1）1采用樁基時，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度（不包括樁尖部分），應(yīng)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(yīng)小于0.5m，對其它非巖石土尚不宜小于1.5m。2采用深基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋入液化深度以下的穩(wěn)定土層中，其深度不應(yīng)小于500mm。第40頁/共58頁41全部消除地基液化沉陷的措施（2）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(yīng)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)不宜小于液化標準貫入錘擊數(shù)的臨界值Ncr。第41頁/共58頁42全部消除地基液化沉陷的措（3）4用非液化土替換全部液化土層5采用加密法或換土法處理時，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2且不小于基礎(chǔ)寬度的1/5。第42頁/共58頁43部分消除地基液化沉陷的措施：1處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減少，當判別深度為15m時，其值不宜大于4，當判別深度為20m時，其值不宜大5；對獨立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面下液化土特征深度值和基礎(chǔ)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)不宜小于液化標準貫入錘擊數(shù)的臨界值Ncr3基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度

第43頁/共58頁44減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，可綜合采用下列措施：

1選擇合適的基礎(chǔ)埋置深度2調(diào)整基礎(chǔ)底面積，減少基礎(chǔ)偏心3加強基礎(chǔ)的整體性和剛度，如采用箱基、筏基或鋼筋混凝土交叉條形基礎(chǔ)，加設(shè)基礎(chǔ)圈梁等

第44頁/共58頁45減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，可綜合采用下列措施：4減輕荷載，增強上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和均勻?qū)ΨQ性，合理設(shè)置沉降縫，避免采用對不均勻沉降敏感的結(jié)構(gòu)形式等5管道穿過建筑處應(yīng)預(yù)留足夠尺寸或采用柔性接頭等

第45頁/共58頁462.4地基的抗震加固1換土墊層法填充無侵蝕性、低壓縮性、透水性好散體材料中（粗）砂、碎（卵）石、灰土、素土處理中小型地基第46頁/共58頁472.4地基的抗震加固2.重錘夯實法可處理淺層稍濕（最優(yōu)含水量）的各種粘性土、砂土、雜填土、濕陷性黃土3.強夯法適用于可液化的飽和砂土、粉土4.振動水沖法適宜加固易于液化的砂土及粘粒含量小于10％的粉土地基第47頁/共58頁482.4地基的抗震加固5.深層擠密法擠密砂樁適用于將較大范圍內(nèi)的土層擠密加固6.砂井預(yù)壓法適用于深層的粉土層、粘土層、淤泥質(zhì)粘土層等軟弱地基的加固第48頁/共58頁492.4地基的抗震加固抗震加固處理方案的選擇:優(yōu)先考慮采用天然地基采取加強上部結(jié)構(gòu)的建筑和結(jié)構(gòu)措施采用人工基礎(chǔ)加固第49頁/共58頁502.5樁基抗震

承受豎向荷載為主的低承臺樁基，當?shù)孛嫦聼o液化土層，且樁承臺周圍無淤泥、淤泥質(zhì)土和地基承載力特征值不大于100kPa的填土時下列建筑可不進行樁基抗震承載力驗算第50頁/共58頁51下列建筑可不進行樁基抗震承載力驗算：1砌體房屋

2規(guī)范規(guī)定可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。

37度和8度時的下列建筑：1)一般的單層廠房和單層空曠房屋；2)不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋；3)基礎(chǔ)荷載與2)項相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房。

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