第7章地基及基礎(chǔ)

第7章地基及基礎(chǔ)基本問(wèn)題：“剛性底盤”的假設(shè)是否成立？若存在較大誤差會(huì)有什么后果？地震作用下地基承載力有何變化？什么是地基液化現(xiàn)象？關(guān)于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，抗震規(guī)范有如下規(guī)定：同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上。同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。軟弱地基上的基礎(chǔ)應(yīng)加強(qiáng)其整體性和剛性?！?.1地基與上部結(jié)構(gòu)的相互作用 一般來(lái)說(shuō)，考慮地基與結(jié)構(gòu)的相互作用后結(jié)構(gòu)的地震作用將減小，但結(jié)構(gòu)的位移和由P-Δ效應(yīng)引起的附加內(nèi)力將增加。 一般情況下可不考慮。烈度較高，場(chǎng)地較軟，結(jié)構(gòu)基本周期較長(zhǎng)的情況下可予以考慮。§7-2地基承載力抗震驗(yàn)算 地震災(zāi)害（二）地基失效一般情況下，地基發(fā)生震害的情況很少。但高壓縮性飽和軟粘土和強(qiáng)度較低的淤泥質(zhì)土，在地震中發(fā)生不同程度的震陷、傾斜。雜填土、回填土，在地震中也會(huì)發(fā)生震陷。還有較嚴(yán)重的是地基的液化?？拐鸫胧簩?duì)軟弱粘性土采用樁基和地基加固。

一、不須驗(yàn)算的場(chǎng)合 抗震規(guī)范建議了不需進(jìn)行抗震驗(yàn)算的范圍。（1）可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。（2）地基主要持力層內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑①一般單層廠房和單層空曠房屋②砌體房屋③不超過(guò)8層且高度在24m以下的民用框架和框架-抗震墻房屋④基礎(chǔ)荷載與③相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震墻房屋抗震驗(yàn)算的范圍軟弱地基上采用天然地基的單廠、單層空曠房屋、7層及以上的民用框架及荷載相應(yīng)的多層廠房，超過(guò)規(guī)范規(guī)定的不驗(yàn)算范圍的建筑均需進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算。二、驗(yàn)算方法天然地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)采用地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，且地基抗震承載力應(yīng)取地基承載力特征值乘以地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)計(jì)算。 除十分軟弱土之外，地震作用下一般土的動(dòng)強(qiáng)度皆比靜強(qiáng)度高。地基抗震承載力:faE=s?fas—抗震承載力調(diào)整系數(shù)≥1.0根據(jù)巖土的性質(zhì)不同，s在1-1.5之間

fa—深寬修正后的地基承載力特征值。

地基平均壓力P≤faE地基最大壓力Pmax≤1.2faE

一般建筑零應(yīng)力區(qū)不大于底面積的15%。

存在飽和沙土和飽和粉土（不含黃土）的地基，除6度設(shè)防外，應(yīng)進(jìn)行液化判別；存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級(jí)，結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施?！?.3地基液化現(xiàn)象一、液化現(xiàn)象及危害A.場(chǎng)地土的液化現(xiàn)象處于地下水位以下的飽和砂土和粉土，在地震時(shí)容易發(fā)生液化現(xiàn)象。砂土和粉土的土顆粒結(jié)構(gòu)受到地震作用時(shí)將趨于密實(shí)。這種趨于密實(shí)的作用使孔隙水壓力急劇上升，在地震作用的短暫時(shí)間內(nèi)，孔隙水壓力來(lái)不及消散，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)砂土和粉土液化時(shí)，其強(qiáng)度完全喪失從而導(dǎo)致地基失效。場(chǎng)地液化將使建筑整體傾斜，下沉，墻體開(kāi)裂，地面噴水、冒砂、裂縫等。阪神地震淡路島砂土液化砂土液化試驗(yàn)B.液化導(dǎo)致地基失效的條件.砂土或粉土的密實(shí)度低.地振動(dòng)劇烈.土的微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差.地下水位高.高壓水不易滲透.上覆非液化土層較薄，或者有薄弱部位 （前5條是導(dǎo)致液化的條件，后一條是導(dǎo)致地基失效的條件）C.影響液化的因素1.土層的地質(zhì)年代：古老的不易液化，新近的易液化。2.土層土粒的組成和密實(shí)度，細(xì)砂比粗砂易液化，松散的比密實(shí)的易液化。3.可液化土的埋深和地下水位深度，埋深越深、地下水越深越不易液化。4.地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間。二、液化判別分兩步：“初判”和“標(biāo)貫”

1、初步判別1）土的年代：早于第四紀(jì)晚更新世以前

沉積的土，7、8度時(shí)可判為不液化。2）粉土的粘粒含量。7度、8度、9度分別

不小于10%、13%、16%時(shí)不液化。3）上覆非液化土層厚度和地下水位深度滿足下列條件之一時(shí)，可不考慮液化。dud0+db-2（上覆土越厚越不易液化）dwd0+db-3（地下水位越深越不易液化）du+dw1.5d0+2db-4.5

du—上覆非液化土層厚度d0—液化土特征深度dw—地下水位深度db—基礎(chǔ)埋置深度，小于2m時(shí)取2m do--液化土特征深度表

以基礎(chǔ)埋置深度為2m時(shí)可不考慮液化影響的上覆非液化土層厚度值為基準(zhǔn)值（此值稱為液化土特征深度），地下水位深度判別再減一，再加上基礎(chǔ)埋深不等于2m時(shí)的相對(duì)差值。

以上的公式和表格為《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的表達(dá)方式，與《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的圖2.2.2是完全等效的。 當(dāng)不滿足上述所有條件時(shí)，需進(jìn)一步判別。（若滿足上述判別條件，無(wú)須進(jìn)行下述工作。）判別式返回2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別貫入試驗(yàn)判別：在地面以下20m(15m)深度范圍內(nèi)，飽和砂土或粉土液化的標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)判別公式：（滿足該式可液化）N63.5—

標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測(cè)值（未經(jīng)桿長(zhǎng)修正）N0

—標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值ds—飽和砂土或粉土的標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度dw—地下水位深度rc—粘粒含量的百分率，小于3時(shí)取3b—調(diào)整系數(shù)，設(shè)計(jì)地震第一、二、三組分別取0.8、0.95、1.05。

標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值No關(guān)于上次課的問(wèn)題地基抗震承載力驗(yàn)算時(shí)，地基承載力與靜荷載作用下相比是高還是低？發(fā)生地基液化的條件是什么？液化導(dǎo)致地基失效的條件是什么？液化“初判”包括哪幾方面？“標(biāo)貫”試驗(yàn)的目的？

2、液化指數(shù)

n—15m深度范圍內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)的總數(shù)Ni，Ncri—實(shí)測(cè)值與臨界值di

—i點(diǎn)代表的土層厚度（m）。wi

—第i層土的影響權(quán)函數(shù)值三、液化場(chǎng)地的危害性分析與抗液化措施

1、用相對(duì)貫入錘擊數(shù)之比F來(lái)表示液化的沉降比：

液化等級(jí)的判別：

IlE6輕微液化

6<IlE18中度液化

IlE18嚴(yán)重液化

0Wi105m15m3、抗液化措施《規(guī)范》將處理措施分為三個(gè)檔次，根據(jù)液化等級(jí)和建筑類別選取。這三個(gè)檔次為：全部消除地基液化沉降的措施 樁基、深基礎(chǔ)、加密法、挖除液化層等。部分消除地基液化沉降的措施 一定深度范圍內(nèi)處理，使錘擊數(shù)大于臨界值通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，減輕液化沉降的影響。抗液化措施的選?。?/p>

當(dāng)液化土層較平坦且均勻時(shí)，可按《規(guī)范》中表4.3.6選用；不應(yīng)將未經(jīng)處理的液化土層作為天然地基的持力層?？挂夯胧┍?.3.6

地基的液化等級(jí)建筑類別輕微中等嚴(yán)重

乙類②或③

①或②+③

①

丙類③或無(wú)③或更高①或②+③

丁類

可不采取措施可不采取措施③或其他1、樁基可不進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算的條件： 承受豎向荷載為主的低承臺(tái)樁基，當(dāng)?shù)孛嫦聼o(wú)液化土層，且樁承臺(tái)周圍無(wú)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：砌體房屋和可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。7度和8度時(shí)，一般單層廠房、單層空曠房屋和不超過(guò)8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋及與其基礎(chǔ)荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。（構(gòu)筑物的要求稍有不同）§2.4樁基的抗震設(shè)計(jì)2、非液化土中低承臺(tái)樁基的抗震驗(yàn)算：

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。3、存在液化土層的低承臺(tái)樁基抗震驗(yàn)算

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)，可按兩種情況分別進(jìn)行抗震驗(yàn)算，并按不利情況設(shè)計(jì)：A、樁承受全部地震作用，樁承載力按無(wú)液化土的方法確定，但液化土的樁周摩阻力及樁水平抗力，均應(yīng)乘以液化影響折減系數(shù)，其值按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表4.4.3采用。B、地震作用按水平地震影響系數(shù)最大值的10%采用，樁承載力仍按無(wú)液化土的方法確定，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)非液化土層的樁周摩阻力。

新規(guī)范的補(bǔ)充條款：*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。*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