結(jié)構(gòu)抗震原理之場地地基和基礎(chǔ)

第二章場地與地基2.1場地劃分與場地區(qū)劃2.2地基抗震驗算2.3場地土液化及其防治2.1.1場地及其地震效應(yīng)2.1場地劃分與場地區(qū)劃場地：建筑物所在地，其范圍大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民點和自然村的范圍場地的地震效應(yīng)歷史震害資料表明：房屋倒塌率隨土層厚度的增加而加大；土層對地震波的作用表現(xiàn)在兩方面：1）放大通過頻率與場地固有周期接近的波群；2）過濾縮小頻率與場地固有周期不一致的波群。

使得地表震動的卓越周期在很大程度上取決于場地的固有周期，所以堅硬場地土的震動以短周期為主，軟弱場地土的震動以長周期為主。硬（軟）土上的剛（柔）性建筑震害嚴(yán)重。一般說來，軟土地基上的建筑物震害要重于硬土地基。場地的地震效應(yīng)多層土的地震效應(yīng)主要取決于三個基本因素：1）覆蓋土層厚度2）土層的剪切波速3）巖土的阻抗比場地的地震效應(yīng)2.1.2覆蓋層厚度定義：地下基巖或剪切波速大于500m/s的堅硬土層至地表面的距離,也即覆蓋在基巖面上部的土層厚度。∑vse=

d

ni=10

di

vsi式中：d0—計算深度，取覆蓋層厚度與20m兩者的較小值土層等效剪切波速4diT=∑2.1.4場地區(qū)劃對于中等規(guī)模以上的城市，我國抗震規(guī)范允許采用經(jīng)過批準(zhǔn)的場地抗震設(shè)防區(qū)劃進(jìn)行抗震設(shè)計；場地設(shè)計地震動的區(qū)域劃分一般給出城區(qū)范圍內(nèi)的場地類別區(qū)域劃分、設(shè)防地震動參數(shù)區(qū)劃和場地地面破壞潛勢區(qū)劃等結(jié)果；

ni=1vsi場地固有周期T的計算方法2.1.1地基抗震設(shè)計原則大量地基具有較好的抗震能力四類不利地基液化地基——地基失效、不均勻沉陷、滑坡等（7-9度，6度不考慮液化）軟土地基——震陷、不均勻沉陷等（7-9度；8、9度明顯）嚴(yán)重不均勻地基——不均勻沉陷等（6-9度）新填土及其它不穩(wěn)定地基——不均勻沉陷、滑移等（7-9度）2.2地基抗震驗算松軟土地基通常指淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土及地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于80（7度）、100（8度）、120（9度）kPa的粘性土、粉土等軟土層松軟土地基在地震時會全部或部分喪失承載能力或產(chǎn)生不均勻沉陷，造成建筑物破壞，所以應(yīng)采取地基處理措施（如置換、加密、強(qiáng)夯等）消除土的動力不穩(wěn)定性，或采用樁基礎(chǔ)避開不利影響?？刹贿M(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算的建筑：①砌體；②一般廠房、單層空曠房屋、多層框架廠房；③不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋等;④規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。對位于軟弱場地土上的建筑物，基本烈度在7度以上時，應(yīng)采取防地裂措施；巖土名稱和性狀ζ

a巖石，稍密的碎石土，密實的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土

fk≥300kPa1.5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(xì)、粉砂， 150kPa≤fk<300kPa的粘性土和粉土1.3稍密的細(xì)、粉砂，100kPa≤fk≤150kPa的粘性土和粉土，新近沉積的粘性土和粉土1.1淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，填土1.02.2.2地基土抗震承載力進(jìn)行天然地基抗震驗算時，地基土的抗震承載力為：faE=ξ

afa地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)2.2.2地基土抗震承載力進(jìn)行天然地基抗震驗算時，地基土的抗震承載力為：faE=ξafa調(diào)整的出發(fā)點：1）地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時降低；2）多數(shù)土在有限次的動載下，強(qiáng)度較靜載下稍高。p<

faE

2.2.3地基抗震驗算驗算地基承載力時，應(yīng)將建筑物上各類荷載效應(yīng)和地震作用效 應(yīng)加以組合，并取基底壓力為直線分布。驗算公式：

pmax<1.2faEp

pmaxpmax

零應(yīng)力區(qū)且應(yīng)滿足：1、對于高寬比大于4的高層建筑，基底不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；2、一般建筑，基底零應(yīng)力區(qū)面積不超過基礎(chǔ)底面的15%。2.3地基土液化及其防治

液化現(xiàn)象：地震作用壓密飽和土顆粒結(jié)構(gòu)，使顆粒間的孔隙水壓力急劇上升，沖散了土顆粒間的有效連接使土處于懸浮狀態(tài)，達(dá)到液化，場地土失效。危害：噴水冒砂，地基失效，地面陷坑、上鼓、開裂、滑移等，使結(jié)構(gòu)傾斜、下沉、開裂、破壞。影響因素：地質(zhì)年代；土層土粒的組成和密實程度；砂土層埋置深度；地下水位深度；地震烈度；地震持續(xù)時間等。2.3.1地基土液化及其危害

唐山地震時，嚴(yán)重液化地區(qū)噴水高度可達(dá)8米，廠房沉降可達(dá)1米。

天津地震時，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個噴水冒砂口成群出現(xiàn)，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可達(dá)5立方米。有時地面運(yùn)動停止后，噴水現(xiàn)象可持續(xù)30分鐘。液化的震害：噴水冒砂淹沒農(nóng)田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。2.3.2液化的判別液化判別和處理的一般原則：對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應(yīng)進(jìn)行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進(jìn)行判別和處理，但對液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進(jìn)行判別和處理。存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。dw(m)dw=6mdu=5.5mdb=2m例1圖示為某場地地基剖面圖

上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為砂土，地下水位深度

為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2m,該

場地為8度區(qū)。確定是否考

慮液化影響。

解：按土層液化判別圖確定12347891012345678910du(m)

56砂土du=5.5m

dw=6m需要考慮液化影響。

鉆孔至試驗土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘，落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作N63.5，稱為標(biāo)貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值Ncr比較來確定是否會液化。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2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別

2.3.3液化地基的評價定量分析、評價液化土的指標(biāo)為液化指數(shù)I

lE---判別深度內(nèi)每一個鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗點總數(shù)；---分別為i點標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實測值和臨界值，當(dāng)實測值大于臨界值時取臨界值的取值；---第i點所代表的土層厚度（m)；---第i層考慮單位土層厚度的層位影響權(quán)系數(shù)（單位為m-1)。若判別深度為15m，當(dāng)該層中點深度不大于5m時采用10，等于15m時應(yīng)取零值,5—15m時應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值;若判別深度為20m，當(dāng)該層中點深度不大于5m時采用10，等于20m時應(yīng)取零值，5—20m時應(yīng)按線性內(nèi)插值法取值。

A A或B+CC或其它經(jīng)濟(jì)措施

A或B+CC或其它更高要求的措施

DB或CC或D D乙丙丁甲嚴(yán)重

中等特殊考慮，但不得低于乙類輕微液化等級建筑類別–A全部消除液化沉陷的地基措施–B部分消除液化沉陷的地基措施–C基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理–D可不采取措施2.3.4液化地基的抗震措施

抗液化措施全部消除地基液化措施采用樁基、深基礎(chǔ)、土層加密法或挖除全部液化土層等措施；采用深基礎(chǔ)時，基底埋入液化深度以下穩(wěn)定土層中不小于0.5米；采用加密法對液化地基進(jìn)行加固處理時，應(yīng)處理至液化深度下界，且N63.5<Ncr下限挖除全部液化土層分層回填時，地基處理寬度（基底以外）應(yīng)超過基地下處理深度的1/2，且不小于處理總寬度的1/5。部分消除地基液化措施處理深度應(yīng)使液化指數(shù)減??；

d=15m,IlE≤4;d=15~20m,IlE≤5;對于獨