1、0抗震第二章抗震第二章1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）2本章的主要内容：21 22 地基抗震验算23 地基土液化及其防治1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）9场地土？指场地范围内的地基土。即使在同一烈度区内，由于场地土的条件不同，建筑物的破坏也有很大差异。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）10地震动的卓越周期：在岩层中传播的地震波，具有多种频率成分，振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期，称为地震动的卓越周期。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）11场地的地震效应：地震波通过土层后，由于土层的过滤特性和选择放大作用，当建筑物的固有周
2、期与地震动的卓越周期相接近时，建筑物的振动会加大，相应地，震害也会加重。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）12场地对建筑物震害影响的主要因素场地覆盖层厚度场地土的刚性岩土阻抗比 前两者影响地震动的频谱特性，后者影响共振放大效应。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）13 场地的覆盖层厚度 原意是指从地表面至地下基岩的距离。从地震波传播的观点看，基岩界面是地震波传播途径中的一个强烈的折射与反射面，此界面以下的岩层振动刚度要比上部土层的相应值大很多。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）14 工程上基岩的定义：当下部土层剪切波速达到上部土层剪切波速的2.5倍
3、，且下部土层中没有剪切波速小于400 m/s 的岩土层时，该下部土层可看做岩层。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）15 规范中“覆盖层厚度”：由于工程手段往往难以取得深部土层的剪切波速数据，我国规范采用土层的绝对刚度来定义覆盖层厚度。即：地下基岩或剪切波速大于500 m/s 的坚硬土层至地表面的距离，称为“覆盖层厚度”。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）16土的刚性 一般用土的剪切波速表示，它是土的重要动力参数，是最能反映场地土的动力性能的。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）17土的类型划分土的类型土层剪切波速（m/s）坚硬土及岩石 vs 500
4、中硬土 500 vs250中软土250 vs140软弱土 vs 1401/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）18 场地的类别：是根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度两个指标综合确定的。我国抗震规范将场地划分为4个不同的类别，见表（21）。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）191/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）20 d0 场地土计算深度,取覆盖层厚度和20m两者的较小值(m)；n 计算深度范围内土层的分层数；vsi 第i 层土的剪切波速（m/s);di 第i 层土的厚度(m)。nisiisevddv10)/(1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第
5、二章）21例：21某场地钻孔地质资料如表示，试确定场地类别土层底部深度(m)土层厚度(m)岩土名称剪切波速(m/s)2.502.50杂填土2004.001.50粉土2804.900.90中砂3106.101.20砾砂5001/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）22解：因为地面以下4.90以下土层剪切波速等于500m/s；故土层计算厚度取4.9米，有:01(/)4.9244.7/2.501.500.9200280310senisiidvdvm s由表22查：属于中软场地土；由表21查：场地属于II类场地。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）23当无土层实测剪切波速时 对
6、于不超过10层、高度30米以下的丙、丁类建筑，可根据岩土性状和当地经验估计各土层的剪切波速。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）24场地区划 指场地设计地震动的区域划分问题。一般给出城区范围内的场地类别区域划分、设防地震动参数区划、场地地面破坏潜势区划等结果。是抗震设防的依据。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）25场地区划的基本方法和过程：收集工程、水文、地震地质资料；做出区域的控制剖面图；据钻孔资料给出不同类别土的剪切波速计算控制点的浅层岩土等效剪切波速，并决定各控制点覆盖层厚度；对城区范围内的场地做出区划。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）26
7、本章的主要内容：21 场地划分与场地区划22 23 地基土液化及其防治1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）2722 地基抗震验算地基抗震设计原则地基土抗震承载力地基抗震验算1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）28验算原则：只对地基抗震承载力进行验算；地基抗震承载力的验算范围；1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）29可不进行地基抗震承载力验算的建筑砌体、多层内框架、底层框架，水塔；地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般单层厂房、单层空旷房屋和8层、高度25米以下的一般民用框架房屋；7、8、9度时，地基土静承载力标准值分别小于80、100、120kP
8、a的土层；1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）30可不进行地基抗震承载力验算的建筑 7度、类场地，柱高分别不超过4.5米和10米的两端有山墙的单跨、等高多跨砖柱厂房和钢筋混凝土柱厂房；规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）31地基土抗震承载力的确定：地基土的抗震承载力，除十分软弱的土外，都较地基土静承载力高。因此采取在地基土静承载力的基础上乘以提高系数的办法来确定。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）32地基土抗震承载力计算公式asaEff s 地基土抗震承载力调整系数 fa 地基土静承载力设计值 faE 修正后
9、的地基土抗震承载力设计值1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）33地基抗震验算：p 基础底面地震组合的平均压力设计值 pmax 基础边缘地震组合的最大压力设计值 faE 调整后的地基土抗震承载力设计值bbfpfpaEaE85.02.1max1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）34本章的主要内容：21 场地划分与场地区划22 地基抗震验算23 1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）3523 地基土的液化及其防治 影响土的液化的因素 土层液化的判别法 液化地基的评价 地基抗液化措施1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）36液化的概念：地下水位以下的
10、饱和松砂和粉土在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势，但因空隙水来不及排出，使土颗粒处于悬浮状态，形成如液体一样，这种现象称为土的液化。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）37液化造成的破坏：喷砂冒水、淤塞渠道、淘空路基，造成地面大面积不均匀下沉；沿河岸出现裂缝、滑移造成桥梁破坏；地基失效使上部建筑发生严重破坏。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）3825 场地土的液化 液化的概念 土层液化的判别法 液化地基的评价 地基抗液化措施1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）39影响土的液化的因素：地质年代；土中粘粒含量；土的相对密度；地下水位；土层埋深；地震烈度
11、和震级；地震的持续时间。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）4025 场地土的液化 液化的概念 影响土的液化的因素 液化地基的评价 地基抗液化措施1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）41土层液化的判别法：第一步：初步判别法；第二步：标准贯入试验判别法。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）42初步判别法 饱和砂土或粉土符合下列条件之一时可初步判别为非液化土或不考虑液化影响：地质年代为第四纪晚更新世及以前时；粉土的粘粒含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10、13和16时；1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）43初步判别法（续）采用天然地基
12、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：5.425.132000bwubwbudddddddddd1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）44标准贯入试验判别 凡初步判别为可能液化或需要考虑液化影响的场地，应采用标准贯入试验进一步判别是否液化。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）45标准贯入试验设备 主要由贯入器、触探杆(直径为42mm的钻杆)和穿心锤(重63.5kg)组成。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）46标准贯入试验判别法简介：先用钻具钻至试验土层标高以上150mm,然后在锤的落距为760mm的条件下,每打入300mm的锤击
13、数N63.5值小于按公式确定的临界值Ncr时，则判为可液化土。否则为非液化土。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）4725 场地土的液化 液化的概念 影响土的液化的因素 土层液化的判别法 地基抗液化措施1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）48液化地基的评价 评价的意义 液化指数 地基液化的等级1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）49评价的意义 地基土液化程度不同，对建筑物的危害也就不同。因此对液化地基危害性的分析和定量评价是采取相应抗液化措施的先决条件。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）50液化指数的概念 为了鉴别场地土液化危害的严重程
14、度，给出了液化指数的概念。iinicriiLEWdNNI111/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）51与液化指数相关的因素 在同一地震烈度下，液化层的厚度埋藏愈浅，地下水位愈高，实测标准贯入锤击数与临界标准贯入锤击数相差愈多，液化就愈严重，带来的危害就愈大。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）52地基液化的等级液化指数0ILE 5515液化等级轻 微中 等严 重1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）53例：22 某工程按8度设防。其工程地质年代属Q4，钻孔资料自上向下为：砂土层至2.1m，砂砾层至4.4m，细砂层至8.0m，粉质粘土层至15m，砂土层和细砂
15、层粘粒含量均低于8；地下水位深1.0m，结构基础埋深1.5m；设计地震分组属于第一组。试验结果见表2-9，试对该工程场地进行液化评价。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）54例：221/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）55解：解：（1）初判：A.Q4;B.d0+db3=8.0+2.0-3=71.0=d w;C.du=0d0+dw=1.0;013；均不满足液化条件，需进一步判别。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）56解：解：（2）标准惯入试验判别：1）按式（2-9）计算Ncri,式中N0=10（8度，第一组）,dw=1.0，求出各标准贯点所代表土层厚度
16、：1测点的上界面取地下水位面，下界面取砂砾层的上界：ds1=2.1-1.0=1.1m 2测点的上界取砂砾层的下界，下界取2、3点中点：mds1.14.420.50.621/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）57解：解：3测点的上界面取2、3点中点，下界面取3、4点中点：mds0.120.50.620.60.734测点的上界面取3、4点中点，下界面取非液化土层上界：mds5.120.60.70.84将各标准贯点所代表土层厚度计算结果填入表29 1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）58解：解：各点土层厚度的中点深度：mddzsw55.121.10.1211mdzs95.4
17、21.14.424.422mddzss0.620.11.14.424.4323 W110 W210 W39 1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）5923 地基土的液化及其防治 液化的概念 影响土的液化的因素 土层液化的判别法 液化地基的评价 1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）60地基抗液化措施 全部消除地基液化沉陷；部分消除地基液化沉陷；基础和上部结构的处理。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）61全部消除地基液化沉陷措施 桩基桩端伸入液化深度长度按计算计 深基底面埋入液化深度不小于0.5米；加密时应处理至液化深度下界；挖除全部液化土层。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）62部分消除地基液化沉陷措施 处理深度应使处理后的地基液化指数不大于4；处理深度范围内，应挖除液化土层或采用加密法加密；1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）63基础和上部结构的处理 选择合适的基础埋置深度；调整基础底面积，减小其偏心；加强基础的整体性和刚性；增强上部结构整体刚度和均匀对称性；管道穿过处预留足够尺寸。1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）64本章的主要内容：21 场地划分与场地区划22 地基抗震验算23 地基土液化及其防治1/29/2023童丽萍建筑结构抗震设计（第二章）65例：2266 结束语结束语
