結(jié)構(gòu)抗震第2章第4講

結(jié)構(gòu)抗震劉君陽(yáng)2016年3月課程性質(zhì)：必修課課程學(xué)時(shí)：24學(xué)時(shí)授課班級(jí)：2013級(jí)土木工程

第4講2.1場(chǎng)地劃分與場(chǎng)地區(qū)劃2.2地基抗震驗(yàn)算2.3地基土液化及其防治第二章場(chǎng)地、地基＋2.2地基抗震驗(yàn)算123地基抗震設(shè)計(jì)原則地基土抗震承載力地基抗震驗(yàn)算1.地基與基礎(chǔ)基礎(chǔ)：將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給地基

土、連接上部結(jié)構(gòu)與地基土

的下部結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。地基：是指承托土木工程基礎(chǔ)的這

一部分很小的場(chǎng)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(chǔ)。

工程地質(zhì)、基礎(chǔ)工程、地基處理是土木工程專業(yè)知識(shí)的重要構(gòu)成部分，是專業(yè)知識(shí)大廈的地基與基礎(chǔ)。1地基抗震設(shè)計(jì)原則遠(yuǎn)古先民在史前建筑活動(dòng)中，就已創(chuàng)造了自己的地基基礎(chǔ)工藝。我國(guó)西安半坡村新石器時(shí)代遺址和殷墟遺址就有土臺(tái)和基礎(chǔ)。河北省趙縣的趙州橋（605年李春建造，橋臺(tái)基礎(chǔ)置于密實(shí)砂土層上，至今1400年據(jù)考證沉降僅幾厘米）解決地基基礎(chǔ)問(wèn)題的三個(gè)主要途徑:理論實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)資料表明對(duì)歷史震害資料的統(tǒng)析計(jì)分表明，一般土地基在地震時(shí)很少發(fā)生問(wèn)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(jù)土質(zhì)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(zhì)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(chǎn)生不均勻沉降和過(guò)量沉陷造成建筑物破壞或影響正常使用加寬基礎(chǔ)，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)×采用地基處理消除土的不穩(wěn)定因素置換、加密、強(qiáng)夯2.一般土地基資料表明對(duì)歷史震害資料的統(tǒng)析計(jì)分表明，建造于一般土質(zhì)上的天然地基上的房屋，遭遇地震時(shí)，極少有因地基強(qiáng)度不足或較大沉陷導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞。規(guī)范規(guī)定，下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算1、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）砌體房屋；3）不超過(guò)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(chǔ)荷載與3）項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土

抗震墻房屋2、本規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑3.地裂危害的防治地震烈度為7度以上軟弱場(chǎng)地土及中軟場(chǎng)地土地區(qū)地面裂隙比較發(fā)育磚結(jié)構(gòu)建筑物常因地裂通過(guò)面被撕裂7度以上時(shí)，應(yīng)采取防地裂措施例磚結(jié)構(gòu)房屋：圈梁?jiǎn)螌愉摻罨炷林鶑S房：基礎(chǔ)墻梁地基土的抗震承載力按下式計(jì)算：：調(diào)整后的地基土抗震承載力：地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)：深寬修正后的地基土靜承載力特征值應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007—2011采用地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)巖土名稱和性狀巖石、密實(shí)的碎石土，密實(shí)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(shí)和中密實(shí)的細(xì)、粉砂，150<fak<300的黏性土和粉土，堅(jiān)硬黃土1.3稍密的細(xì)、粉砂，100<fak<150的黏性土和粉土，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1.02地基土抗震承載力

—地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面的平均壓應(yīng)力—地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)邊緣的最大壓應(yīng)力高寬比大于4的高層建筑，基底不宜出現(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(guò)基底面積的15%。3地基抗震驗(yàn)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(píng)價(jià)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(yīng)力上升

有效壓應(yīng)力降低至0土失去抗剪強(qiáng)度形成液化

土的抗剪強(qiáng)度粘性土砂土內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力粘聚力2.危害：場(chǎng)地土液化的外觀表現(xiàn)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(jié)構(gòu)破壞，使梁、板、墻體開(kāi)裂和建筑物體形變

化處開(kāi)裂例二地面上鼓、開(kāi)裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉例三中國(guó)臺(tái)灣1999M7.6噴砂冒水的地表現(xiàn)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(guó)臺(tái)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(kāi)裂，設(shè)備下沉阿根廷1977M7.4

液化震害之三：地面上鼓、開(kāi)裂，設(shè)備破壞日本1983M8.3

液化震害之三：地面上鼓、開(kāi)裂，設(shè)備破壞集集大地震1999M7.33.影響因素：（1）土層的地質(zhì)年代（2）土的組成（3）土層的相對(duì)密實(shí)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(shí)間震害調(diào)查表明，影響場(chǎng)地土液化的因素主要有以下幾個(gè)方面：2液化的判別液化的判別和處理的一般原則：（1）對(duì)存在飽和砂土和粉土的地基，應(yīng)進(jìn)行液化判別。對(duì)6度區(qū)一般情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對(duì)液化沉陷敏感的乙類(lèi)建筑可按7度要求進(jìn)行判別和處理。（2）存在液化土層的地基，除6度區(qū)外，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類(lèi)別、地基的液化等級(jí)，結(jié)合具體情況采取措施。一般工程項(xiàng)目砂土或粉土液化判別及危害程度估計(jì)可按以下步驟進(jìn)行：（1）初判根據(jù)地質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別地基土存在液化可能，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)一步判別。當(dāng)?shù)孛嫦?0m深度范圍土的實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N63.5<NcrNcr=N0β[ln（0.6ds+1.5）-0.1dw]√3/ρc判別過(guò)程及方法：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)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(píng)價(jià)地基土液化指數(shù)可按公式確定：n---判別深度內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)；Ni,Ncri---分別為i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大于

臨界值時(shí)取臨界值的數(shù)值；di---第i點(diǎn)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(quán)函數(shù)值。①若判別深度為15m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)采用10，等于15m時(shí)應(yīng)取零值,5～15m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值;②若判別深度為20m，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)采用10，等于20m時(shí)應(yīng)取零值，5～

20m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值。液化指數(shù)IlE

嚴(yán)重

中等

輕微

液化等級(jí)根據(jù)液化指數(shù)大小，可將液化地基劃分為三個(gè)等級(jí)：不同等級(jí)的液化地基，地面噴砂冒水情況和對(duì)建筑物造成危害有著顯著不同：液化等級(jí)

地面噴水冒砂情況

對(duì)建筑物的危害情況輕微地面無(wú)噴水冒砂，或僅在洼地、河邊有零星的噴水冒砂點(diǎn)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(yán)重均有，多數(shù)液化等級(jí)屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開(kāi)裂，有時(shí)不均勻沉陷可達(dá)200mm嚴(yán)重一般噴水冒砂都很?chē)?yán)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(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜4液化地基的抗震措施當(dāng)液化土層比較平坦、均勻時(shí)，可依下表選取抗液化措施抗液化措施建筑類(lèi)別地基的液化等級(jí)輕微中等嚴(yán)重乙類(lèi)部分消除液化沉陷，或?qū)A(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理全部消除液化沉陷丙類(lèi)對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，亦可不采取措施對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)基礎(chǔ)