土體地震反應(yīng)分析1課件

第二章場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)12.1場(chǎng)地2.2天然地基和基礎(chǔ)抗震驗(yàn)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(yùn)動(dòng)特性22.1場(chǎng)地場(chǎng)地____建造工業(yè)與民用建筑物的建筑場(chǎng)地廠礦區(qū)居民小區(qū)自然村場(chǎng)地土____場(chǎng)地下的巖土和土建筑場(chǎng)地劃分為三種地段：有利地段不利地段危險(xiǎn)地段32.1.1地段類別的劃分危險(xiǎn)地段：地震時(shí)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(cuò)的部位選擇有利地段避開(kāi)不利地段不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造建筑物52.1.2土的類型和場(chǎng)地類別的劃分1.建筑場(chǎng)地對(duì)建筑物的地震反應(yīng)的影響與場(chǎng)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(jiān)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6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7軟弱地基上建筑物的震害重于堅(jiān)硬地基上建筑物地震作用開(kāi)裂或損壞建筑物的自振周期增大軟弱地基上建筑物共振9場(chǎng)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(jiān)硬土或巖石穩(wěn)定巖石,密實(shí)的碎石土vs>500中硬土中密、稍密的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗、中砂，fak>200的黏性土和粉土，堅(jiān)硬黃土500≥vs>250中軟土稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細(xì)、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≤14010土層的等效剪切波速計(jì)算：

vse－土層等效剪切波速(m/s)；

d0－計(jì)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(jì)算深度之間的傳播時(shí)間；

di－計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m)；

vsi－計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速(m/s)

n－計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。

112.1.3建筑場(chǎng)地類別等效剪切波速(m/s)場(chǎng)地類別ⅠⅡⅢⅣvs>5000

500≥vs＞250＜5≥5

250≥vs＞

140＜33~50＞50

vs≤140＜33~15＞15~80＞80132.1.4發(fā)震斷裂帶的震害和避讓措施場(chǎng)地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時(shí)，應(yīng)對(duì)斷裂的工程影響進(jìn)行評(píng)價(jià)：1對(duì)符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)對(duì)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(dòng)斷裂；（全新世：1萬(wàn)年）3)抗震設(shè)防烈度為8度和9度時(shí)，前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于60m和90m。142.1.4發(fā)震斷裂帶的震害和避讓措施2對(duì)不符合1款規(guī)定的情況，應(yīng)避開(kāi)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－15場(chǎng)地巖土工程勘察，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)澐謱?duì)建筑有利、不利和危險(xiǎn)的地段提供建筑的場(chǎng)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(píng)價(jià)對(duì)需要采用時(shí)程分析法補(bǔ)充計(jì)算的建筑，尚應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供土層剖面、場(chǎng)地覆蓋層厚度和有關(guān)的動(dòng)力參數(shù)。

172.2天然地基和基礎(chǔ)抗震驗(yàn)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18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(guò)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。3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。

192.2.2天然地基的抗震驗(yàn)算

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)組合地基抗震承載力應(yīng)按下式計(jì)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21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(shí)的碎石土，密實(shí)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(shí)和中密的細(xì)、粉砂，150≤fak＜300的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土1.3稍密的細(xì)、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1.022豎向承載力驗(yàn)算（擬靜力法）：

p≤aE(2.4)

pmax≤1.2aE(2.5)

p－地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面平均壓力；

pmax－地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(guò)基礎(chǔ)底面面積的15％。23影響地基液化的因素土層的地質(zhì)年代土的組成和密實(shí)程度顆粒均勻單一顆粒級(jí)配良好松砂密砂細(xì)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(shí)間遠(yuǎn)震較近震易液化252.3.2地基土的液化判別二階段液化判別原則：初步判別

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別26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29

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78930標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別一般判別地面下15m深度范圍內(nèi)的液化；當(dāng)采用樁基或埋深大于5m的深基礎(chǔ)時(shí)，尚應(yīng)判別15～20m范圍內(nèi)土的液化當(dāng)飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)（未經(jīng)桿長(zhǎng)修正）小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值時(shí)

N63.5＜Ncr判為液化土31液化判別標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，應(yīng)按表2.5采用；

ds－飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度(m)；

ρc－粘粒含量百分率，當(dāng)小于3或?yàn)樯巴習(xí)r，應(yīng)采用3。32表2.5標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值

N0設(shè)計(jì)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(hào)內(nèi)數(shù)值用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。

33液化指數(shù)和液化等級(jí)液化指數(shù)：判定土的液化可能性和危害程度的定量指標(biāo)液化強(qiáng)度比Fle=N/NcrN－實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)Ncr－液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值同一標(biāo)高的土層,Fle越小，(1-Fle)越大，液化沉降量越大34液化指數(shù)IlE

n－在判別深度范圍內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)的總數(shù)；Ni、Ncri－當(dāng)Ni＞Ncri取Ni＝NcridI－i點(diǎn)所代表的土層厚度(m)，可采用與該標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)相鄰的上、下兩標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)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)。35Wi－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(shí)當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)應(yīng)采用10等于15m時(shí)應(yīng)采用零值5～15m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插法取值若判別深度為20m時(shí)當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)應(yīng)采用10等于20m時(shí)應(yīng)采用零值5～20m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插法取值36表2.6液化等級(jí)

液化等級(jí)輕微中等嚴(yán)重判別深度為15m時(shí)的液化指數(shù)

0＜IlE≤55＜

IlE≤15IlE＞15判別深度為20m時(shí)的液化指數(shù)

0＜IlE≤66＜

IlE≤18IlE＞18372.3.3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38選擇抗液化措施的原則抗震設(shè)防類別地震的液化等級(jí)輕微中等嚴(yán)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(jì)的措施39全部消除地基液化沉陷的措施（1）1采用樁基時(shí)，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長(zhǎng)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)其它非巖石土尚不宜小于1.5m。2采用深基礎(chǔ)時(shí)，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。40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(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，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于液化標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的臨界值Ncr。41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(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過(guò)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。42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(dāng)判別深度為15m時(shí)，其值不宜大于4，當(dāng)判別深度為20m時(shí)，其值不宜大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(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于液化標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的臨界值Ncr3基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度

43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(qiáng)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

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：4減輕荷載，增強(qiáng)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(duì)不均勻沉降敏感的結(jié)構(gòu)形式等5管道穿過(guò)建筑處應(yīng)預(yù)留足夠尺寸或采用柔性接頭等

452.4地基的抗震加固1換土墊層法填充無(wú)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462.4地基的抗震加固2.重錘夯實(shí)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(qiáng)夯法適用于可液化的飽和砂土、粉土4.振動(dòng)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472.4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482.4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(qiáng)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492.5樁基抗震

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50下列建筑可不進(jìn)行樁基抗震承載力驗(yàn)算：1砌體房屋

2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。

37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(guò)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。

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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：1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％。2當(dāng)承臺(tái)側(cè)面的回填土夯實(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)