建筑结构抗震第7章地基及基础.ppt

第7章 地基及基础 基本问题： “刚性底盘”的假设是否成立？若存在较 大误差会有什么后果？ 地震作用下地基承载力有何变化？ 什么是地基液化现象？ 关于地基基础设计，抗震规范有如下规定： 同一结构单元的基础不宜设置在性质截 然不同的地基上。 同一结构单元的基础不宜部分采用天然 地基，部分采用桩基。 软弱地基上的基础应加强其整体性和刚 性。 7.1 地基与上部结构的相互作用 一般来说，考虑地基与结构的相互作 用后结构的地震作用将减小，但结构的位 移和由P-效应引起的附加内力将增加。 一般情况下可不考虑。烈度较高，场 地较软，结构基本周期较长的情况下可予 以考虑。 7-2 地基承载力抗震验算 地震灾害（二）地基失效 一般情况下，地基发生震害的情况很少。 但 高压缩性饱和软粘土和强度较低的淤 泥质土，在地震中发生不同程度的震陷 、倾斜。杂填土、回填土，在地震中也 会发生震陷。还有较严重的是地基的液 化。 抗震措施：对软弱粘性土采用桩基和地基 加固。 一、不须验算的场合 抗震规范建议了不需进行抗震验算的范围 。 （1）可不进行上部结构抗震验算的建筑。 （2）地基主要持力层内不存在软弱粘性土层的下 列建筑 一般单层厂房和单层空旷房屋 砌体房屋 不超过8层且高度在24m以下的民用框架和框架- 抗震墙房屋 基础荷载与相当的多层框架厂房和多层混凝 土抗震墙房屋 抗震验算的范围 软弱地基上采用天然地基的单厂、单层 空旷房屋、7层及以上的民用框架及荷载 相应的多层厂房，超过规范规定的不验 算范围的建筑均需进行地基和基础的抗 震验算。 二、验算方法 天然地基基础抗震验算时，应采用地震作用效 应标准组合，且地基抗震承载力应取地基承载力特 征值乘以地基抗震承载力调整系数计算。 除十分软弱土之外，地震作用下一般 土的动强度皆比静强度高。 地基抗震承载力:faE=sfa s 抗震承载力调整系数 1.0 根据岩土的性质不同， s 在1-1.5 之间 fa深宽修正后的地基承载力特征值。 地基平均压力 P faE 地基最大压力 Pmax 1.2 faE 一般建筑零应力区不大于底面积的15% 。 存在饱和沙土和饱和粉土（不含黄土） 的地基，除6度设防外，应进行液化判别；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。 7.3 地基液化现象 一、液化现象及危害 A.场地土的液化现象 处于地下水位以下的饱和砂土和粉土 ，在地震时容易发生液化现象。 砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作 用时将趋于密实。这种趋于密实的作用使 孔隙水压力急剧上升，在地震作用的短暂 时间内，孔隙水压力来不及消散，使土颗 粒处于悬浮状态。 当砂土和粉土液化时，其强度完全丧 失从而导致地基失效。 场地液化将使建筑整体倾斜，下沉， 墙体开裂，地面喷水、冒砂、裂缝等。 阪神地震淡路岛砂土液化 砂土液化试验 B.液化导致地基失效的条件 1 .砂土或粉土的密实度低 2 .地振动剧烈 3 .土的微观结构的稳定性差 4 .地下水位高 5 .高压水不易渗透 6 .上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位 （前5条是导致液化的条件，后一条是导致 地基失效的条件） C.影响液化的因素 1.土层的地质年代：古老的不易液化，新 近的易液化。 2.土层土粒的组成和密实度，细砂比粗砂 易液化，松散的比密实的易液化。 3.可液化土的埋深和地下水位深度，埋深 越深、地下水越深越不易液化。 4.地震烈度和地震持续时间。 二、液化判别 分两步：“初判”和“标贯” 1、初步判别 1） 土的年代：早于第四纪晚更新世以前 沉积的土，7、8度时可判为不液化。 2）粉土的粘粒含量。7度、8度、9度分别 不小于10%、13%、16%时不液化。 3）上覆非液化土层厚度和地下水位深度满 足下列条件之一时，可不考虑液化。 du d0+ db-2 （上覆土越厚越不易液化） dw d0+ db-3 （地下水位越深越不易液化） du+dw1.5 d0+2 db-4.5 du 上覆非液化土层厚度 d0 液化土特征深度 dw 地下水位深度 db 基础埋置深度，小于2m时取2m do-液化土特征深度表 以基础埋置深度为2m时可不考虑液化影响的上覆 非液化土层厚度值为基准值（此值称为液化土特征深 度），地下水位深度判别再减一，再加上基础埋深不 等于2m时的相对差值。 以上的公式和表格为建筑抗震设计 规范的表达方式，与公路工程抗震 设计规范的图2.2.2是完全等效的。 当不满足上述所有条件时，需进一步 判别。（若满足上述判别条件，无须进 行下述工作。） 判别式返回 2、标准贯入试验判别 贯入试验判别：在地面以下20m(15m)深度范围 内，饱和砂土或粉土液化的标准贯入实验判别公式 ：（满足该式可液化） N63.5 标准贯入锤击数实测值（未经杆长修 正） N0 标准贯入锤击数基准值 ds 饱和砂土或粉土的标准贯入点深度 dw 地下水位深度 rc 粘粒含量的百分率，小于3时取3 b 调整系数，设计地震第一、二、三组分别 取0.8、0.95、1.05。 标准贯入锤击数基准值No 设计基本地震加速度（g）0.100.150.200.300.40 液化判别标准灌入锤击数基准值710121619 关于上次课的问题 地基抗震承载力验算时，地基承载力与静 荷载作用下相比是高还是低？ 发生地基液化的条件是什么？ 液化导致地基失效的条件是什么？ 液化“初判”包括哪几方面？ “标贯”试验的目的？ 2、液化指数 n 15m深度范围内每一个钻孔标准贯入 试验点的总数 Ni，Ncri 实测值与临界值 di i点代表的土层厚度（m）。 wi 第i层土的影响权函数值 三、液化场地的危害性分析与抗液化措施 1、用相对贯入锤击数之比F来表示液化的沉 降比： 液化等级的判别： IlE 6 轻微液化 6IlE18 中度液化 IlE 18 严重液化 0 Wi 10 5m 15m 3、抗液化措施 规范将处理措施分为三个档次，根据液 化等级和建筑类别选取。 这三个档次为： 全部消除地基液化沉降的措施 桩基、深基础、加密法、挖除液化层等。 部分消除地基液化沉降的措施 一定深度范围内处理，使锤击数大于临界值 通过对基础和上部结构处理，减轻液化沉 降的影响。 抗液化措施的选取： 当液化土层较平坦且均匀时，可按规范 中表4.3.6选用；不应将未经处理的液化土层作 为天然地基的持力层。 抗液化措施 表4.3.6 地基的液化等级 建筑类别 轻微 中等 严重 乙类 或 或+ 丙类 或无 或更高 或+ 丁类 可不采取措施 可不采取措施 或其他 1、桩基可不进行抗震承载力验算的条件： 承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无 液化土层，且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基 承载力特征值不大于100kPa的填土时，下列建筑可 不进行桩基抗震承载力验算： 砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑。 7度和8度时，一般单层厂房、单层空旷房屋和不超 过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋及与其 基础荷载相当的多层框架厂房。 （构筑物的要求稍有不同） 2.4 桩基的抗震设计 2、非液化土中低承台桩基的抗震验算： 单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值可 均比非抗震设计时提高25%。 当承台周围的回填土夯实至干密度不小于 建筑地基基础设计规范对填土的要求时， 可由承台正面填土与桩共同承担水平地震作用 ；但不应计入承台底面与地基土间的摩擦力。 3、存在液化土层的低承台桩基抗震验算 当桩承台底面上、下分别有厚度不小于1.5m、 1.0m的非液化土层或非软弱土层时，可按两种情 况分别进行抗震验算，并按不利情况设计： A、桩承受全部地震作用，桩承载力按无液化土的方 法确定，但液化土的桩周摩阻力及桩水平抗力， 均应乘以液化影响折减系数，其值按建筑抗震 设计规范表4.4.3采用。 B、地震作用按水平地震影响系数最大值的10%采用 ，桩承载力仍按无液化土的方法确定，但应扣除 液化土层的全部摩阻力及桩承台下2m深度范围内 非液化土层的桩周摩阻力。 新规范的补充条款： *对一般浅基础，不宜计入承台周围土的抗力或 刚性地坪对水平地震作用的分担作用。 *打入式预制桩及其他挤土桩，当平均桩距为 2.54倍桩径且桩数不少于5*5时，可计入打桩 对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有 利影响。当打桩后桩间土的标