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1,书名：建筑抗震ISBN：978-7-111-49125-5作者：马桂珍出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,2,项目.建筑场地与地基基础的抗震设计,掌握：1 建筑地段选择的原则；场地类别的划分；2 天然地基及基础抗震验算的一般原则；3 液 化的含义；抗液化的措施 理解：1 场地的基本概念；2 液化的判别；3 可液化地基 和软土地基的抗震措施 了解：1 建筑地段的划分；2 场地引起的震害；3 液化的危害,3,2.1 建筑场地的选择,2.1.1 对建筑抗震有利、不利与危险地段2.1.2 发震断裂对工程影响分析2.1.3 局部突出地形的放大作用,问题的产生：一次强烈地震后，有大量的建筑物和构筑物遭到破坏，地震造成建筑物的破坏形态多种多样，极其复杂。其中：由于场地和地基的破坏，从而使建筑物和构筑物破坏。场地和地基破坏大致有地面破坏、滑坡和坍塌，地基失效等几种类型。对于场地和地基的破坏作用，一般是通过合理场地选择和地基处理来减轻地震灾害的。,4,2.1.1 对建筑抗震有利、不利与危险地段,1 建筑地段的划分,5,2.1.1 对建筑抗震有利、不利与危险地段,2 地段的选择原则选择有利地段；避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施；不在危险地段建设。,6,2.1.2 发震断裂对工程影响分析,断裂带是地质构造的薄弱环节，发震断裂带附近地表，在地震时可能会产生新的错动，使地面建筑物遭受较大的破坏。所以，当场地内存在发震断裂带时，应对断裂的可能性和其对建筑物的影响进行分析评价。,例2-1 已知：一幢商住的高层住宅，其抗震设防烈度为8度（0.2g）,建筑抗震设防类别为丙类。该建筑的附近存在一条发震主断裂带，该带的隐伏断裂的土层覆盖层厚度为50m,试确定该建筑避开这条主断裂带的最小距离。【解】根据题意，可知本建筑由于隐伏断裂的土层覆盖层厚度为50m，小于60m，因此，本建筑应避开这条主断裂带，其最小避让距离不宜小于100m。,7,2.1.3 局部突出地形的放大作用,震害调查已多次证实，局部高凸地形对地震动的反应较山脚的开阔地更为强烈，根据历次地震调查的结果，山坡、山顶处建筑物遭受的地震烈度较平地要高出13度。,当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值应根据不利地段的具体情况确定，在1.11.6范围内采用。,抗震规范规定：,8,2.2 建筑场地类别的划分,问题的的产生：场地范围内的地基土，在同一地震和同一震中距离时，软弱地基与坚硬地基相比，软弱地基地面的自振周期长，振幅大，振动持续时间长，震害也重。一般地，软弱地基对建筑物有增长周期、改变振型和增大阻尼的作用。场地的地震效应取决于：场地土对于从基岩传来的地震波具有防大作用。坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。2.2.1 场地土类型与剪切波速2.2.2 建筑场地类别划分,9,2.2.1 场地土类型与剪切波速,场地土可根据工程地质勘测资料，按剪切波速来进行分类。,表4.1.3 土的类型划分和剪切波速范围,10,2.2.2 建筑场地类别划分 抗震规范规定：,表4.1.6 各类建筑场地覆盖层厚度（m）,800,500,250,注：表中,系岩石的剪切波速。,11,2.2 建筑场地类别的划分 例题,例题2-2 已知：某建筑场地的地质钻探资料见下表。试确定该建筑场地的场地类型。某建筑场地地质钻探资料,12,解题思路和过程,【解】（1）确定地面下土层的等效剪切波速：由规范知，应为地面以下处为有剪切波速大于，覆盖层厚度大于20m，所以取计算深度。确定地面下范围内土的类型，计算等效剪切波速为：（2）确定覆盖层厚度：67.6m以下的土层为砾混粗砂，土层剪切波速大于500m/s,所以覆盖层厚度取为67.6m。（3）确定建筑场地类别。根据表层土的等效剪切波速为 和覆盖厚度取为67.6m，查表知，该建筑场地类别属于类。,150m/s,13,2.3 地基基础抗震验算,2.3 地基基础抗震验算2.3.1 地基震害的特点2.3.2 可不进行天然地基及基础抗震承载力验算的建筑2.3.3 地基的抗震措施2.3.4 地基抗震承载力及抗震验算,2.3 地基基础抗震验算2.3.1 地基震害的特点2.3.2 可不进行天然地基及基础抗震承载力验算的建筑2.3.3 地基的抗震措施2.3.4 地基抗震承载力及抗震验算,2.3 地基基础抗震验算2.3.1 地基震害的特点2.3.2 可不进行天然地基及基础抗震承载力验算的建筑2.3.3 地基的抗震措施2.3.4 地基抗震承载力及抗震验算,2.3.1 地基震害的特点 2.3.2 可不进行天然地基及基础抗震承载力验算的建筑2.3.3 地基的抗震措施 2.3.4 地基抗震承载力及抗震验算,基础在建筑结构中起着承上启下的作用，一方面要承担上部结构传来的荷载，另一方面要将内力传给基础下面的地基，同时地基应满足变形和承载力的要求。,14,2.3.1 地基震害的特点,从国内外多次地震的勘察资料可知，在地震时，一般土层地基很少发生问题，多数的天然地基具有较好的抗震性能，很少发生因地基承载力的不足而造成的破坏。地基破坏的原因较集中和明确。虽然地基失效导致各种各样的破坏现象，例如，沉降、倾斜、墙裂缝、地表裂缝、滑移、隆起等等，但这种破坏的原因不外乎砂性土的震动液化，软粘土震动软化和不均匀地基引起的沉降差异。,15,2.3.2 可不进行天然地基及基础抗震承载力验算的建筑,抗震规范规定了一部分建筑物可不进行天然地基及基础抗震承载力验算。下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：1 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。2 地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑：1)一般的单层厂房和单层空旷房屋；2)砌体房屋；3)不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋；4)基础荷载与3)项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。注：软弱黏性土层指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80kPa、100kPa和120kPa的土层。,16,2.3.3 地基的抗震措施,抗震规范地基和基础设计应符合下列要求：1 同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。2 同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基；当采用不同基础类型或基础埋深显著不同时，应根据地震时两部分地基基础的沉降差异，在基础、上部结构的相关部位采取相应措施。3 地基为软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时，应根据地震时地基不均匀沉降和其他不利影响，采取相应的措施。,17,2.3.4 地基抗震承载力及抗震验算,1 天然地基地震作用下的承载力验算规范规定：基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下式要求：-基础底面平均压力（kPa)-基础底面边缘最大压力(kPa)-地基土抗震允许承载力,18,2.3.4 地基抗震承载力及抗震验算,2.高宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现拉应力；其它建筑基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。3.地基土抗震承载力确定地基抗震承载力在静力设计承载力基础上调整。地震是偶发事件，地基抗震承载力安全系数可比静载时降低；多数土在有限次的动载下，强度较静载下有所提高。地基土抗震承载力：-调整后的地基抗震承载力设计值-地基抗震承载力调整系数,19,-地基抗震承载力调整系数,20,2.4 液化地基,2.4.1 液化机理及影响液化因素 2.4.2 液化危害的类型与特点 2.4.3 液化判别与危害性分析 2.4.4 地基土抗液化措施,21,2.4.1 液化机理及影响液化因素,.地基土的液化处于地下水位以下饱和砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实，使空隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的空隙水压力来不及消散，使原有土颗粒通过接触点传递的压力减小，当有效压力完全消失时，土颗粒处于悬浮状态之中。这时，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水。,22,2.4.2 液化危害的类型与特点,2影响场地土液化的主要因素：土层的地质年代；土层的土粒的组成和密实程度；砂土层埋置深度和地下水位深度；地震烈度和地震持续时间。2.4.2 液化危害的类型与特点1液化的震害地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂；室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。,23,2.4.3 液化判别与危害性分析,1.液化的判别液化判别和处理的一般原则：对存在饱和砂土和粉土（不含黄土）的地基，除6度外，应进行液化判别。对6度区一般情况下可不进行判别和处理，但对液化敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理。存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级结合具体情况采取相应的措施。为了减少判别场地土液化的勘察工作量，饱和砂土液化的判别可分两步进行，即初步判别和标准贯入试验判别。凡经初步判别为不液化或不考虑液化影响的场地土，原则上可不进行标准贯入判别试验的判别。,24,2液化土的判别,（）第一步：初步判别以地质年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土层厚度等作为判断条件。地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及以前时，7、8 度可判为不液化；当粉土的粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分率在7、8和9度时分别大于10、13和16可判为不液化；采用天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和 地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响。,25,2液化土的判别,-上覆非液化土层厚度（m)，计算时宜将淤泥和淤泥 质土层扣除；,-基础埋置深度(m),不超过2m时采用2m；,-地下水位深度（m)，宜按建筑使用期内年平均最 高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；,-液化土特征深度（m)，按右表采用。,液化土特征深度（m),26,.液化土初步判别例题,例1 图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m其下为砂土，地下水位深度为dw=6m.基础埋深db=2m,该场地为8度区。确定是否考虑液化影响。解：按判别式确定,查液化土特征深度表,需要考虑液化影响。,27,（2）第二步：标准贯入试验判别,标准贯入试验判别钻孔至试验土层上15cm处,用63.5公斤穿心锤，落距为76cm，打击土层，打入30cm所用的锤击数记作N63.5，称为标贯击数。用N63.5与规范规定的临界值Ncr比较来确定是否会液化。1-穿心锤2-锤垫3-触探杆4-贯入器头5-出水孔6-贯入器身7-贯入器靴,当饱和可液化土的标贯击数N63.5的值小于Ncr值时，判为液化，否则判为不液化。,28,第二步：标准贯入试验判别,规范规定在地面下20m范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：,-地下水位深度（m),-饱和土标准贯入试验点深度（m),-粘粒含量百分率，当小于3或是砂土时，均应取3。,-液化判别标准贯入锤击数基准值，按下表采用。,液化判别标准贯入锤击数基准值,29,3 液化等级与相应的震害,由液化指数，按下表确定液化等级,液化等级与相应的震害,30,2.4.4 地基土抗液化措施,可液化地基的抗震措施当液化土层较平坦、均匀时，可按下表选用抗液化措施注：甲类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究，但不宜低于乙类的相应要求。,31,2.5 软土地基,2.5.1 软土地基的震害 软土地基是指地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层和湿陷性黄土层，软弱粘性土的地基承载力低、压缩性大。如设计不周全，施工质量不好，就会使房屋大量沉降和不均匀沉降，造成上部结构开裂。这样，在地震时就会加剧房屋的震害。2.5.2 软土地基的抗震措施,软土地基的抗震措施除了采用桩基、地基加固处理（加密法、换土法、化学加固法等）或减轻液化对基础和上部结构影响的各种方法外，也可根据对软土震陷量的估计而采用相应的抗震措施。,