《地基基础抗震》PPT课件.ppt

基 础 工 程,主讲教师：曹志军大连交通大学土木工程教研室,第 十 章地基与基础抗震,第五节 动力机器基础,第四节 桥梁墩台基础的抗震验算及抗震措施,第三节 建筑地基基础的抗震设计和抗震措施,第二节 地震及地震反应,第一节 概述,一、动荷载类型及其对土体作用特点,二、动荷载对建筑物的影响,三、土的动应力一应变关系,第一节 概述,第二节 地震及地震反应,地震是内力地质作用和外力地质作用能够引起的地壳震动现象的总称，它是地壳运动在某些阶段发生急剧变化时的一种自然现象。对建筑工程而言，地震是一种不良地质条件。我国处在世界上最活跃的地震带，东濒环太平洋地震带，西部和西南部是欧亚地震带所经过的地区，是世界上多震国家之一。,一地震成因地震按其产生的原因，主要可分为四类：1构造地震2火山地震3陷落地震4诱发地震,二 震级与烈度1震级震级是衡量地震本身强度的等级标准度。震级用以说明某次地震的大小，以符号M表示。2地震烈度地震烈度是用来衡量地震后果的一种度量。它表示受震动地区地面影响和破坏的强烈程度。,三地震波,体波：介质密度越大，传播速度越快。纵波（P波）：震源向外传递的压缩波，质点的振动方向与波的前进方向一致，一般表现出周期短、振幅小的特点。横波（S波）：由震源向外传递的剪切波，质点的振动方向与波的前进方向垂直，一般表现出周期长、振幅大的特点。,面波：体波经过各界面的折射、反射，形成的主要沿地表传播的地震波。瑞雷波：体波到达地表面后反射叠加而形成，在震中附近并不出现。质点仅在竖直平面内运动，其轨迹为逆进椭圆。洛夫波：表面覆盖着一松软水平覆盖层的半无限空间中产生的SH型面波。质点沿水平方向振动，与波传播方向垂直。,第三节 建筑地基基础的抗震设计和抗震措施,一、地基基础的震害现象,二、设防标准,三、地基基础抗震概念设计,四、地基基础抗震验算,五、地基基础的抗震措施,一、地基基础的震害现象,（一）地基的震害,1震陷,2地基土液化,3地震滑坡,4地裂,（二）基础的震害,1沉降、不均匀沉降和倾斜,2水平位移,3受拉破坏,二、设防标准,现行抗震规范确定抗震设防三个水准的要求：,“当建筑遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用，当遭受本地区设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。”,“小震不坏，中震（设防烈度）可修，大震不倒。”,铁路工程抗震设计规范规定：经抗震设防后的铁路工程，当遭受相当于基本烈度的地震影响时，,级铁路的损坏部份稍加整修后即可正常使用；级铁路及工级工企铁路经短期抢修后即能恢复通车；、级工企铁路的桥梁、隧道等工程不发生严重破坏。,三、地基基础抗震概念设计,结构的抗震设计包括计算设计和概念设计两个方面。计算设计是指确定合理的计算简图和分析方法，对地震作用效应作定量计算及对结构抗震进行验算。概念设计是指从宏观上对建筑结构作合理的选型、规划和布置、选用合格的材料、采取有效的构造措施等。,（一）选择合适场地,（二）选择合适的地基基础类型,（一）选择合适场地,1、场地分类,2、场地选择,场地类别的划分。选择建筑物场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况和工程地质有关资料，作出综合评估，宜选择有利的地段，避开不利地段。场地土的类型场地土的烈性按场地土的刚度划分，可分为坚硬场地土、中硬场地土、中软场地土、软弱场地土。,场地覆盖层厚度。覆盖层厚度是指从地面到坚硬土地面的距离。场地类别将场地划分为四类坚硬场地、中硬场地、中软场地、软弱场地。,选择建筑场地时，应按表4.1.1 划分对建筑抗震有利、不利和危险的地段。,（二）选择合适的地基基础类型,1同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，尤其不要放在半挖半填的地基上。2同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基。3地基有软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层，宜采取措施加强基础的整体性和刚性。4.同一结构单元的基础不宜采用不同的基础埋深。5.深基础通常比浅基础有利。可减少来自基底的地震动输入，因为土中的水平地震加速度一般在地表下5m以内减少很多，四周土对基础振动能起阻抗作用，有利于将更多的振动能量耗散到周围土层中去。6.纵横内墙较密的地下室、箱形基础和筏板基础的抗震性能较好。对软弱地基，宜优先考虑设置全地下室，采用箱形基础或筏板基础。7对地基较好、建筑物层数不多时，可采用单独基础，但最好用地基梁联成整体，或采用交叉条形基础。8桩基础和沉井基础实践证明抗震性能较好。而且桩基和沉井可穿透可液化土层或软弱土层，把建筑物的荷载直接传到下部稳定土层中是防止因地基液化或严重震陷而造成震害的有效方法。但要求桩尖和沉井底面埋人稳定土层不应小于12m，并进行必要的抗震验算（详见下述）。桩基宜采用低承台桩基，可发挥承台四周土的阻抗作用。桥梁墩台基础中普遍采用这两类基础。,四、地基基础抗震验算,（一）天然地基抗震验算,（二）桩基础抗震验算,下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:1 砌体房屋；2 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑:1)一般的单层厂房和单层空旷房屋；2)不超过8 层且高度在25m 以下的一般民用框架房屋；3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。,（一）天然地基抗震验算,3本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。,注:软弱粘性土层指7 度、8 度和9 度时，地基承载力特征值分别小于80、100 和120kPa 的土层。,当不符合不进行天然地基和基础的抗震承载力验算的条件时,应按下式进行地基土抗震承载力验算.调整后的地基土抗震承载力设计值.地基土抗震承载力调整系数.地基土静承载力设计值.,验算竖向承载力:基础底面地震组合的平均压力设计值.基础边缘地震组合的最大压力设计值.,（二）桩基础抗震验算,五、地基基础的抗震措施,（一）软弱粘土,（二）不均匀地基,（三）可液化土层,（四）基础工程抗震措施,（一）软弱粘土,1.采用桩基,2.地基加固处理,3.改进基础和上部结构设计,（二）不均匀地基,1岩土地基,2半挖半填地基,3.杂填土地基,4.古河道,不均匀地基抗震设计的基本原则,（三）可液化土层,建筑地基抗液化措施当液化土层较平坦且均匀时，宜按表4.3.6 选用地基抗液化措施。不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层。,1.全部消除地基液化沉陷的措施:采用桩基、采用深基础、采用加密法、挖除全部液化土层。,（1）桩基用于主要受力层为较厚的液化土层时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中长度（不包括桩尖部分）应按计算确定，对碎石、砾、粗、中砂、坚硬粘性土不应小于500mm，其他非岩石土不应小于2m.（2）采用深基础时，基础底面深入液化土层之下，埋入稳定土层中的深度不应小于500mm。,（3）采用加密法。如采用振冲、振动加密、砂桩挤密、强夯等力法对可液化地基进行加固时，应处理至液化深度下界，且处理后土层的标准贯入锤击数的实测值，应大于相应的临界值。,（4）当直接位于基底下的可液化土层较薄时，可采用挖除全部液化土层的办法，即先采用局部降水，挖除液化土层，然后分层回填砂、砾、碎石、矿渣等并逐层夯实。,（5）采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1/2 且不小于基础宽度的1/5。,2.部分消除地基液化沉陷的措施:（1）对地基进行处理时，其处理深度应使处理后的地基液化指数不大于4，对独立基础与条形基础尚不应小于基础底面下5m和基础宽度的较大值。,（2）在处理深度范围内应挖除液化土层或采用加密加固，使处理后土层的标准贯入锤击数的实测值大于相应的临界值。,3.基础和上部结构处理为减轻液化对基础和上部结构的影响，可对基础和上部结构采取如下措施：（1）选择合适的基础埋置深度，调整基础底面积，减小基础偏心。（2）加强基础的整体性和刚性，如采用基箱、筏基或钢筋混凝土十字形基础，加设基础圈梁、基础连系梁等。,（3）减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式。（4）管道穿过建筑处应留足够尺寸或采用柔性接头等。,液化机理及其危害土的液化是指饱和土由固态转化为液态的物质存在状态的转换.液化引起的危害主要有:喷水冒砂.地基失效.土体滑塌和变形.,饱和土液化判别地基土的液化等级通常是根据液化指数来判别液化等级,以确定液化的危害程度.,（四）基础工程抗震措施,1.高层或多层建筑,2.多层或低层建筑,3.不良地基可采用桩基与石灰桩,4.加强基础与上部结构的连接,5.抗震工程的材料应有足够强度,第四节 桥梁墩台基础的抗震验算及抗震措施,一、桥梁墩台震害,二、桥梁墩台抗震验算,三、抗震措施,第五节 动力机器基础,一、动力机器基础概述,二、动力机器基础的动力计算简介,三、动力机器基础设计的一般步骤,四、动力机器基础的减振措施,思考题：,1、动力机器基础与其它结构物基础的主要区别是什么？2、目前规范规定的机器基础的设汁，其目的是什么？3、动力机器按对基础的动力作用形式如何分类？4、动力机器基础的形式有哪些？5、动力机器基础设计应满足的要求？6、动力机器基础设计的一般步骤？7、动力机器基础的减振措施有哪些？8、动力机器基础的处理方案有哪些？9、阐述动力机器基础下地基承载力核算式的物理意义。,1、动力机器基础与其它结构物基础的主要区别是什么？,运转时会产生较大不平衡惯性力的一类机器，称为动力机器。动力机器基础与其他结构物基础的主要区别，在于基础上部作用有由机器传来的动力（一般称扰力），这种动力可以是瞬态的冲击（如锻锤或落锤基础），也可以是稳态的止弦波激励。这种激励会引起墓础本身的振动，甚至影响到周围建筑物的振动。,2、目前规范规定的机器基础的设汁，其目的是什么？,目前规范规定的机器基础的设汁，其目的是使基础由于动荷载而引起的振动幅值，不超过某一极限值，即规范所规定的最大允许幅值。这个限值主要取决于：保证机器的正常运转，以及由于基础振动波通过土体的传播，对附近的人员、仪器设务及建筑物不产生有害的影响。,3、动力机器按对基础的动力作用形式如何分类？4、动力机器基础的形式有哪些？,（一）往复运动的机器（二）间歇性作用或冲击作用的机器（三）旋转运动的机器,5、动力机器基础设计应满足的要求？,动力机器基础设计应满足下列基本要求：地基和基础不应产生影响机器正常使用的变形；基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性；基础不产生影响工人身体健康及妨碍机器正常运转和生产以及造成建筑物开裂和破坏的剧烈振动；基础的振动不应影响邻近建筑物、构筑物或仪器设备等的正常使用。还应满足：（1）对静荷载，应保证地基对剪切破坏的安全，基础不应有过大的沉降。（2）对动荷载，不应产生共振，即机器基础土系统的自振频率不应与机器的工作频率重合。（3）工作频率的振幅，应不超过通常由机器制造厂所规定的振幅限值。,6、动力机器基础设计的一般步骤？,（一）收集设计技术资料（二）确定地基动力参数：P226P230（三）选择地基方案（四）确定基础类型及材料 机器基础类型：实体式、墙式、框架式 基础的材料一般采用混凝土及钢筋混凝土。（五）确定基础的埋置深度及尺寸（六）校核地基承载力（七）进行动力计算确定固有频率（自振频率）和振动量位移、速度或加速度的幅值等），并控制这些振动量不超过一定的允许范围,7、动力机器基础的减振措施有哪些？P5428、动力机器基础的处理方案有哪些？P542-543,选择题举例,1、动力机械基础的设计计算主要是控制（）(A)地基土承载力(B)基础结构强度(C)基础振动幅度和速度2、对精密仪器设备环境振动的限制，一般以设备基础的下列哪一类为准？（）（A)振幅（B）振动速度（C）振动加速度3、振动对地基土强度和沉陷影响的大小，主要取决于下列何种指标？（A）振幅（B）振动速度(C)振动加速度,地基基础抗震思考题与习题,1、什么是地震，地震有哪些类型？2 什么是地震的烈度，为什么工程中要以烈度作为抗震设计的控制指标？3地基的震害有哪些常见类型，影响地基抗震能力的主要因素有哪些？4、抗震设计的基本原则是什么？对建筑场地应如何选择？5、地基基础的抗震设计包含哪些内容？6、什么是概念性设计，地基基础的抗震概念性设计包含哪些内容？7、什么样的场地对抗震有利，选择建筑场地时应该避开哪些不利的地质环境？8、在常用的基础结构形式中，哪些类型的基础结构抗震能力较强？9、地基液化的原因是什么？地基液化如何判别？初步判别用什么方法？其依据是什么？进一步判别用什么方法？软弱粘性土地基抗震设计的目的是什么？有哪些行之有效的措施？怎样进行地基的抗液化处理？,