《地基與基礎(chǔ)工程》第8章-BW課件

2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第1頁第8章地基抗震分析與設(shè)計(jì)§8.1地震和地震反應(yīng)概述§8.2場地和地基§8.3地基抗震驗(yàn)算§8.4消除與減輕地基液化的措施本章參考：《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011－20012023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第2頁§8.1地震和地震成因——自學(xué)8.1.1地震成因8.1.1.1地震成因類型火山地震：由于火山爆發(fā)而引起的地震；陷落地震：由于地表或者地下巖層突然發(fā)生大規(guī)模陷落和崩塌而造成的地震；誘發(fā)地震：由于人工爆破,礦山開采及工程活動(dòng)引發(fā)的地震；構(gòu)造地震：由于地球內(nèi)部巖層的構(gòu)造變動(dòng)引起的地震(約占地震發(fā)生的90%)——是結(jié)構(gòu)抗震的主要研究對(duì)象2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第3頁§8.1地震和地震成因8.1.1.2震源、震中、震中距震源：地球內(nèi)部斷層錯(cuò)動(dòng)并引起周圍介質(zhì)振動(dòng)的部位。震中：震源正上方的地面位置。震中距：地面某處至震中的水平距離。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第5頁§8.1地震和地震成因體波：縱波：由震源向外傳遞的壓縮波，一般周期較短、振幅較小，常引起上下顛簸運(yùn)動(dòng)。橫波：由震源向外傳遞的剪切波，一般周期較長、振幅較大，常引起水平方向運(yùn)動(dòng)。面波：瑞利波：在其傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在波的前進(jìn)方向與地表法向組成的平面內(nèi)做逆向的橢圓運(yùn)動(dòng)。樂夫波：在其傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在波的前進(jìn)方向垂直的水平方向運(yùn)動(dòng)，在地面上做蛇形運(yùn)動(dòng)。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第6頁§8.1地震和地震成因面波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方式：2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第7頁§8.1地震和地震成因8.1.3震級(jí)與烈度8.1.3.1震級(jí)震級(jí)：衡量一次地震釋放能量大小的尺度，常用里氏表示。地震按震級(jí)劃分：M<2微震；M=2~4有感地震；M>5破壞性地震；M=7~8強(qiáng)烈地震；M>8特大地震。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第9頁§8.2場地與地基8.2.1地震區(qū)場地的選擇與分類8.2.1.1場地對(duì)地震作用的影響場地：工程群體的所處和直接使用的土地，其在平面上大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民區(qū)、自然村或不小于1.0km2的區(qū)域范圍。場地對(duì)地震作用的影響：(1)局部孤突地形（如山梁、孤立山丘、高差大的黃土臺(tái)地邊緣和山嘴）對(duì)震害有較大影響，即對(duì)地震強(qiáng)度有放大作用2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第10頁云南昭通地震1994年云南昭通地震，蘆家灣山梁長150m，頂部寬15m。一端高60m，一端高50m，中間呈鞍狀，較高端部的最大加速度0.632g（9度）；鞍部為烈度為8度0.257g（7度）；較低端部為0.431g（8度）。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第11頁§8.2場地與地基(2)在同一地震和同一震中距離時(shí)，軟弱地基地面的自震周期長，振幅大，震動(dòng)持續(xù)時(shí)間長，震害也重。(3)軟弱地基上，柔性建筑易遭到破壞，剛性建筑表現(xiàn)較好；堅(jiān)硬地基上，柔性建筑表現(xiàn)較好，剛性建筑表現(xiàn)不一?？傮w：在軟弱地基上建筑物的震害比剛性地基上的要嚴(yán)重。(4)建筑物的震害隨覆蓋土層厚度的增加而加重。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第13頁§8.2場地與地基2.按等效剪切波速和評(píng)價(jià)地基土體的性質(zhì)a)土的等效剪切波速：2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第14頁§8.2場地與地基b)《建筑抗震規(guī)范》規(guī)定：取地面下20m深度，且不大于覆蓋層厚度范圍內(nèi)土層平均性質(zhì)分類，根據(jù)土的等效剪切波速，土的類型分為4類。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第15頁§8.2場地與地基3.按建筑場地巖土性質(zhì)(等效剪切波速)和覆蓋層厚度進(jìn)行建筑場地的類別劃分場地覆蓋層厚度：從地表到地下基巖面距離。建筑場地的分類2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第17頁地震液化2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第18頁§8.2場地與地基8.2.2.2場地液化判別方法1）規(guī)范法“兩步判別法”——初判、標(biāo)貫試驗(yàn)判別(1)初步判別——根據(jù)影響液化的因素地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世(Q3)或以前，應(yīng)判為非液化土;粉土中粘粒含量百分率，對(duì)于抗震設(shè)防烈度7、8、9度，分別不小于10、13、16時(shí)，可判為非液化土;2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第19頁§8.2場地與地基天然地基上覆非液化土層厚度和地下水深度符合以下條件時(shí)，可不考慮液化影響。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第21頁§8.2場地與地基液化判別標(biāo)貫擊數(shù)臨界值：2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第22頁§8.2場地與地基場地液化判別其他方法2）抗液化剪應(yīng)力法——略3）動(dòng)力反應(yīng)分析法——略4）概率統(tǒng)計(jì)法（日本，谷本喜一）——略2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第23頁§8.2場地與地基8.2.2.3地基液化等級(jí)劃分液化地基危害程度的定量評(píng)價(jià)——液化指數(shù)IlE2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第25頁§8.3地基抗震驗(yàn)算8.3.1設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)——自學(xué)目的：在一定經(jīng)濟(jì)條件下，最大限度地限制和減輕建筑物地震破壞，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。設(shè)防要求：小震不壞，中震可修，大震不倒第一水準(zhǔn)：遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建筑物一般不受損壞或者不需修理仍可繼續(xù)使用。第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，建筑物可能損壞，但經(jīng)一般修理即可恢復(fù)正常使用。第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第26頁設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)甲類建筑，地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。乙類建筑，地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，抗震措施，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求；當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。丙類建筑，地震作用和抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。丁類建筑，一般情況下，地震作用仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)不應(yīng)降低。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第29頁8.3.2.1地基土的抗震承載力《抗震規(guī)范》規(guī)定，地基土抗震承載力按下式計(jì)算：在進(jìn)行天然地基基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算時(shí)，軟弱土的抗震承載力不予提高。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第30頁8.3.2.1地基抗震承載力驗(yàn)算公式采用“擬靜力法”，即假定地震作用如同靜力，長期的、大小和方向恒定地作用在地基基礎(chǔ)上。《抗震規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于高寬比大于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%。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第31頁8.3.3樁基抗震承載力驗(yàn)算8.3.3.1“規(guī)范”規(guī)定可不做抗震承載力驗(yàn)算情形建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001)4.4.1承受豎向荷載為主的低承臺(tái)樁基，當(dāng)?shù)孛嫦聼o液化土層，且樁承臺(tái)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?xí)r，下列建筑可不進(jìn)行樁基抗震承載力驗(yàn)算:本章第4.2.1條之1、3款規(guī)定的建筑；

7度和8度時(shí)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(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第32頁8.3.3樁基抗震承載力驗(yàn)算建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001)4.4.2非液化土中低承臺(tái)樁基的抗震驗(yàn)算，應(yīng)符合下列規(guī)定:單樁的豎向和水平向抗震承載力特征值，可均比非抗震設(shè)計(jì)時(shí)提高25%。當(dāng)承臺(tái)周圍的回填土夯實(shí)至干密度不小于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)填土的要求時(shí)，可由承臺(tái)正面填土與樁共同承擔(dān)水平地震作用；但不應(yīng)計(jì)入承臺(tái)底面與地基土間的摩擦力。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第33頁8.3.3樁基抗震承載力驗(yàn)算4.4.3存在液化土層的低承臺(tái)樁基抗震驗(yàn)算，應(yīng)符合下列規(guī)定：對(duì)一般淺基礎(chǔ)，不宜計(jì)入承臺(tái)周圍土的抗力或剛性地坪對(duì)水平地震作用的分擔(dān)作用。當(dāng)樁承臺(tái)底面上、下分別有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土層或非軟弱土層時(shí)，可按下列二種情況進(jìn)行樁的抗震驗(yàn)算，并按不利情況設(shè)計(jì)：1)樁承受全部地震作用，樁承載力按本節(jié)第4.4.2條取用，液化土的樁周摩阻力及樁水平抗力均應(yīng)乘以表4.4.3的折減系數(shù)。2)地震作用按水平地震影響系數(shù)最大值的10%采用，樁承載力仍按本節(jié)第4.4.2條1款取用,但應(yīng)扣除液化土層的全部摩阻力及樁承臺(tái)下2m深度范圍內(nèi)非液化土的樁周摩阻力。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第34頁8.3.3樁基抗震承載力驗(yàn)算3)打入式預(yù)制樁及其他擠土樁當(dāng)平均樁距為2.5～4倍樁徑且樁數(shù)不少于5×5時(shí)，可計(jì)入打樁對(duì)土的加密作用及樁身對(duì)液化土變形限制的有利影響.當(dāng)打樁后樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)值達(dá)到不液化的要求時(shí)，單樁承載力可不折減，但對(duì)樁尖持力層作強(qiáng)度校核時(shí),樁群外側(cè)的應(yīng)力擴(kuò)散角應(yīng)取為零．打樁后樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)宜由試驗(yàn)確定，也可由下式計(jì)算。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第35頁8.3.3樁基抗震承載力驗(yàn)算4.4.4處于液化土中的樁基承臺(tái)周圍,宜用非液化土填筑夯實(shí)，若用砂土或粉土則應(yīng)使土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不小于本章第4.3.4條規(guī)定的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。4.4.5液化土中樁的配筋范圍應(yīng)自樁頂至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度其縱向鋼筋應(yīng)與樁頂部相同箍筋應(yīng)加密。4.4.6在有液化側(cè)向擴(kuò)展的地段，距常時(shí)水線100m范圍內(nèi)的樁基除應(yīng)滿足本節(jié)中的其他規(guī)定外尚應(yīng)考慮土流動(dòng)時(shí)的側(cè)向作用力，且承受側(cè)向推力的面積應(yīng)按邊樁外緣間的寬度計(jì)算。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第36頁§8.3地基抗震驗(yàn)算《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008中的樁基抗震承載力驗(yàn)算公式：2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第37頁§8.3地基抗震驗(yàn)算2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第38頁§8.3地基抗震驗(yàn)算2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第39頁§8.4消除與減輕地基液化的措施—自學(xué)參見“規(guī)范”GB50011-20012023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第40頁§8.4消除與減輕地基液化的措施根據(jù)建筑物的抗震設(shè)防類別和地基的液化等級(jí)，結(jié)合具體情況綜合確定。當(dāng)液化土層較平坦且均勻時(shí)，宜按下表選用措施：2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第41頁1.全部消除地基液化沉陷的措施（1）采用樁基：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(jì)算確定，且對(duì)碎石土，礫、粗、中砂，堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土尚不應(yīng)小于0.5m，對(duì)其他非巖石土尚不宜小于1.5m。（2）采用深基礎(chǔ)：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0.5m。（3）采用加密法：如振沖、振動(dòng)加密、擠密碎石樁強(qiáng)夯等加固時(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加固后，處理后標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。（4）采用換土法：用非液化土替換全部液化土層。采用加密法或換土法處理時(shí)，基礎(chǔ)邊緣外的處理寬度，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。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第42頁2.部分消除液化地基沉陷（1）處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減少，當(dāng)判別深度為15m時(shí)，其值不宜大于4，當(dāng)判別深度為20m，其值不宜大于5；對(duì)獨(dú)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(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于相應(yīng)的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。（3）基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)上面全部消除地基液化沉陷的要求。2023/4/3《地基與基礎(chǔ)工程》第43頁3.基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理（1）選擇合適的基礎(chǔ)埋