2 场地、和基础

1、 第二章第二章 场地、地基和基础场地、地基和基础内容：内容：场地的地震影响、场地的地震影响、 场地的分类、场地的分类、 地基抗震措施、地基抗震措施、 地基抗震验算、地基抗震验算、 液化问题。液化问题。2.1 2.1 场地场地场地：是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂场地：是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂区，居民点或自然村的范围。区，居民点或自然村的范围。 为什么要研究场地？为什么要研究场地？ 震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害不同。因地震的大小和工程地质条件不同而不同。震害不同。因地震的大小和工程地质条件不同而不同。一、

2、场地土及场地覆盖层厚度一、场地土及场地覆盖层厚度1 1、 场地土的类型：场地土的类型： 根据场地土的坚硬程度划分为四类。根据场地土的坚硬程度划分为四类。 土的坚硬程度的判别方法：土的坚硬程度的判别方法：a a、实测剪切波速法：实测地面下、实测剪切波速法：实测地面下20m20m（但不深于覆盖（但不深于覆盖层厚度）土层的等效剪切波速。层厚度）土层的等效剪切波速。nisiiosevdttdv1)/(;/ v vs s 500 m/s 500 m/s 坚硬场地土坚硬场地土250 250 v vs s 500 500 中硬场地土中硬场地土140 140 v vs s 250 250 中软场地土中软场地土

3、v vs s140 140 软弱场地土软弱场地土剪切波速土层厚度剪切波穿过土层的时间b b、近似划分法：根据土层的性状近似划分，、近似划分法：根据土层的性状近似划分， 见见p17p17表表2-12-1。2.2.场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度一般意义上的覆盖层厚度：从地面到基岩顶面的距离。一般意义上的覆盖层厚度：从地面到基岩顶面的距离。这种确定在技术上现在较为困难，这种确定在技术上现在较为困难，因为该厚度可能大几百米深。因为该厚度可能大几百米深。规范规范的定义：的定义：当剪切波当剪切波v vs s 500 500时，时， 即认为是基即认为是基岩，其上部到地表的厚度为岩，其上部到地表的厚度为 场地覆

4、盖层厚度。场地覆盖层厚度。 3 3、 震害表现：震害表现： 在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表现较好；性好的表现较好； 在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，在软弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏。在软弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏。什么原因呢？什么原因呢？这与场地的地震效应有关这与场地的地震效应有关. 地震波地震波软弱地基软弱地基 以长周期为主，放大。以长周期为主，放大。坚硬地基坚硬地基 以

5、短周期为主，放大。以短周期为主，放大。 当建筑的自振周期与场地的周期相近时，振动会放大，当建筑的自振周期与场地的周期相近时，振动会放大，使破坏更大，相反则小。使破坏更大，相反则小。 场地场地 （放大器，滤波器）（放大器，滤波器）场地的地震效应场地的地震效应共振效应共振效应软弱地基上建筑震害较重的原因软弱地基上建筑震害较重的原因1 1）建筑的破坏有一个过程，当建筑开裂后结构的自振周）建筑的破坏有一个过程，当建筑开裂后结构的自振周期将加大，对于坚硬场地上的建筑来说，由于结构的周期将加大，对于坚硬场地上的建筑来说，由于结构的周期将远离场地的周期，故结构的地震作用将减小。期将远离场地的周期，故结构的地

6、震作用将减小。2 2）而软弱场地上的建筑开裂后，自振周期将靠近场地的）而软弱场地上的建筑开裂后，自振周期将靠近场地的周期，使结构的地震作用进一步加大，故破坏严重。周期，使结构的地震作用进一步加大，故破坏严重。二、场地的类别二、场地的类别 由于地震效应与场地有关，为了进行抗震设计，有必要由于地震效应与场地有关，为了进行抗震设计，有必要对场地进行分类，以便区别对待。对场地进行分类，以便区别对待。 建筑场地的类别与场地土的类型和场地土的覆盖层厚建筑场地的类别与场地土的类型和场地土的覆盖层厚度有关。分为度有关。分为i i、类。类。等效剪切波速（m/s)场 地 类 别vse5000-500 vse 25

7、014050-vse 140158080各类场地的覆盖层厚度表（各类场地的覆盖层厚度表（m)例：例： 已知某建筑场地的钻孔土层资料如下表所示，试确定该建已知某建筑场地的钻孔土层资料如下表所示，试确定该建筑场地的类别。筑场地的类别。层底深度（层底深度（m）土层厚度（）土层厚度（m）土的名称）土的名称 土层剪切波速土层剪切波速vsi 9.50 9.50 砂砂 170 37.80 28.30 淤泥质粘土淤泥质粘土 130 43.60 5.80 砂砂 240 60.10 16.50 淤泥质粘土淤泥质粘土 200 63.00 2.90 细细 砂砂 310 69.50 6.50 砾混粗砂砾混粗砂 520解

8、：解：（1 1）确定地面下）确定地面下20m20m表层土的场地土类型表层土的场地土类型v vsese值位于值位于250250 v vsese 140m/s140m/s之间，故表层土属于中软场地土。之间，故表层土属于中软场地土。（2 2）确定覆盖层厚度）确定覆盖层厚度d dovov由表中数据知，由表中数据知，63m63m以下的以下的v vsisi=520m/s500m/s=520m/s500m/s，故，故d dovov=63m=63m。（3 3）确定建筑场地的类别）确定建筑场地的类别由于表层土为中软场地土，以及由于表层土为中软场地土，以及d dovov50m50m，查规范表，查规范表4.1.64

9、.1.6知，知，该建筑场地类别为该建筑场地类别为iiiiii类。类。smvse/36.146)130/5.10170/5.9(202-2 2-2 天然地基与基础的抗震验算天然地基与基础的抗震验算 一般情况下，地基发生震害的情况很少。但高压缩一般情况下，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。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。抗震措施：

10、对软弱粘性土采用桩基和地基加固。天然地基抗震验算天然地基抗震验算 一、不验算的范围：抗震规范建议了不需进行抗震验一、不验算的范围：抗震规范建议了不需进行抗震验算的范围。算的范围。（1 1）砌体房屋；）砌体房屋；（2 2）地基主要持力层内不存在软弱粘性土层的）地基主要持力层内不存在软弱粘性土层的 一般单层厂房和单层空旷房屋、一般单层厂房和单层空旷房屋、 不超过不超过8 8层且高度在层且高度在25m25m以下的民用框架以下的民用框架 及基础荷载相当的多层框架厂房；及基础荷载相当的多层框架厂房；（3 3）可不进行上部结构抗震验算的建筑。）可不进行上部结构抗震验算的建筑。抗震验算的范围抗震验算的范围l

11、软弱地基上采用天然地基的软弱地基上采用天然地基的l单厂、单层空旷房屋、单厂、单层空旷房屋、l7 7层及以上的民用框架层及以上的民用框架l及荷载相应的多层厂房，及荷载相应的多层厂房，l超过规范规定的不验算范围的建筑均需进行地基和基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。础的抗震验算。二、地基土抗震承载能力的调整二、地基土抗震承载能力的调整 除十分软弱土之外，地震作用下一般土的动强度皆比除十分软弱土之外，地震作用下一般土的动强度皆比静强度高。静强度高。 地基抗震承载力地基抗震承载力:f:faeae= = a af fa a a a 抗震抗震承载力承载力调整系数调整系数 1.01

12、.0 根据岩土的性质不同，根据岩土的性质不同， a a 在在1-1.51-1.5之间之间f fa a深宽修正后的地基承载力特征值。深宽修正后的地基承载力特征值。三、验算三、验算 地基平均压力设计值地基平均压力设计值 p fp faeae 地基最大压力设计值地基最大压力设计值 p pmaxmax 1.2 f 1.2 faeae 零应力区不大于底面积的零应力区不大于底面积的15%15%。2.3 2.3 液化土与软土地基液化土与软土地基一、场地土的液化现象一、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。易发生液化现象。1.

13、1.原因原因 砂土和粉土的土颗粒结构砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实。受到地震作用时将趋于密实。这种趋于密实的作用使空隙水这种趋于密实的作用使空隙水压力急剧上升，在地震作用的压力急剧上升，在地震作用的短暂时间内，孔隙水压力来不短暂时间内，孔隙水压力来不及消散，使土颗粒处于悬浮状及消散，使土颗粒处于悬浮状态。态。 2. 2.危害危害 砂土和粉土液化时，其强度完全丧失从而导致地砂土和粉土液化时，其强度完全丧失从而导致地基失效。基失效。 场地液化将使建筑场地液化将使建筑整体倾斜，下沉，墙体整体倾斜，下沉，墙体开裂，地面喷水、冒砂、开裂，地面喷水、冒砂、裂缝等。裂缝等。3. 3. 液化导

14、致地基失效的条件液化导致地基失效的条件1）、砂土或粉土的密实度低）、砂土或粉土的密实度低2）、地振动剧烈）、地振动剧烈3）、土的微观结构的稳定性差）、土的微观结构的稳定性差4）、地下水位高）、地下水位高5）、高压水不易渗透）、高压水不易渗透6）、上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位）、上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位（前（前5 5条是导致液化的条件，后一条是导致地基失效的条条是导致液化的条件，后一条是导致地基失效的条件）件）4.4.影响液化的因素影响液化的因素1 1），土层的地质年代，古老的不易液化，新近的易液化。），土层的地质年代，古老的不易液化，新近的易液化。2 2），土层土粒的组成和密实

15、度，细砂较粗砂易液化，松），土层土粒的组成和密实度，细砂较粗砂易液化，松散的较密实的易液化。散的较密实的易液化。3 3），沙土的埋深和地下水位深度，埋深越深、地下水越），沙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。深越不易液化。4 4），地震烈度和地震持续时间。），地震烈度和地震持续时间。二、场地液化的判别方法二、场地液化的判别方法 1 1、初步判别、初步判别1 1） 土的年代，老于第四纪晚更新世以前的土，不液化。土的年代，老于第四纪晚更新世以前的土，不液化。2 2） 粉土的粘粒含量。粉土的粘粒含量。7 7度、度、8 8度、度、9 9度分别不小于度分别不小于10%10%、13%1

16、3%、16%16%时不液化。时不液化。 3 3）上覆非液化土层厚度和地下水位深度满足下列条件之）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。一时，可不考虑液化。d du u d d0 0+ d+ db b-2-2d dw w d d0 0+ d+ db b-3-3上覆非上覆非液化土液化土层厚度层厚度基础埋置深度，小于基础埋置深度，小于2m2m时取时取2 2m m液化土特征深度液化土特征深度地下水位深度地下水位深度do-do-液化土特征深度表液化土特征深度表 烈 度 饱 和 土类 别 7 8 9 粉 土 6m 7m 8m 砂 土 7m 8m 9m d du u d d0 0

17、+ d+ db b-2-2d dw w d d0 0+ d+ db b-3-3上覆非上覆非液化土液化土层厚度层厚度基础埋置深度，小于基础埋置深度，小于2m2m时取时取2 2m m液化土特征深度液化土特征深度地下水位深度地下水位深度以基础埋置深度为以基础埋置深度为2m2m时可不考虑液化影响的上覆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，再加上基础埋深不度），地下水位深度判别再减一，再加上基础埋深不等于等于2m2m时的相对差值。时的相对差值。以上的公式和表格为以上的公式和表格为建筑抗震设计规范建

18、筑抗震设计规范的表的表达方式，与达方式，与公路工程抗震设计规范公路工程抗震设计规范的的图图2.2.22.2.2是完是完全等效的。全等效的。当不满足上述要求时，需进一步判别。（若满足当不满足上述要求时，需进一步判别。（若满足上述判别条件，无须进行下述工作。）上述判别条件，无须进行下述工作。）2 2、标准贯入试验判别、标准贯入试验判别 贯入试验判别：在地面以下贯入试验判别：在地面以下15m15m深度范围内，饱和砂深度范围内，饱和砂土或粉土液化的标准贯入实验判别公式：（满足该式为土或粉土液化的标准贯入实验判别公式：（满足该式为液化）液化）n n63.5 63.5 标准贯入锤击数实测值（未经杆长修正）

19、标准贯入锤击数实测值（未经杆长修正）n n0 0 标准贯入锤击数基准值标准贯入锤击数基准值cwscrcrddnnnn3)2(1.0)3(1.0105.63cwsddn3)(1.09.00 标准贯入锤击数基准值标准贯入锤击数基准值nods 饱和砂土或粉土的标准贯入点深度饱和砂土或粉土的标准贯入点深度rc c 粘粒含量的百分率，小于粘粒含量的百分率，小于3 3时取时取3 3 由此公式可判断每层土层是否液化由此公式可判断每层土层是否液化烈 度 设 计 地 震 分 组 7 度 8 度 9 度 第 一 组 6(8) 10(13) 16 第 二 组 、 第 三 组 8(10) 12(15) 18 三、液化

20、场地的危害性分析与抗三、液化场地的危害性分析与抗液化措施液化措施 1 1、用相对贯入锤击数之比、用相对贯入锤击数之比 f f来表示液化的沉降比。来表示液化的沉降比。nnnnncrcrcrf5 .635 .631 2 2、液化指数、液化指数 n n 15 15（2020）m m深度范围深度范围内每一个钻孔标准贯入内每一个钻孔标准贯入试验点的总数试验点的总数n ni i，n ncricri 实测值与临界实测值与临界值值d di i i i点代表的土层厚度点代表的土层厚度（m m），只考虑），只考虑15m15m深。深。w wi i 第第i i层土的影响权函层土的影响权函数值数值wdnniiinicr

21、iile)1 (110m10m0w wi i 10 105m5m（15m）液化等级的判别：液化等级的判别： i ilele 5 5（6 6） 轻微液化轻微液化 5(6)5(6)i ilele 1515（1818）中度液化）中度液化 i ilele 15 15（1818） 严重液化严重液化 （ ）中数字用于判别深度为）中数字用于判别深度为20m20m。3 3、抗液化措施、抗液化措施规范规范将处理措施分为三个档次，根据液化等级和建筑将处理措施分为三个档次，根据液化等级和建筑类别选取。类别选取。这三个档次为：这三个档次为：全部消除地基液化沉降的措施全部消除地基液化沉降的措施桩基、深基础、加密法、挖除

22、液化层等。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。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：抗液化措施的选取：当液化土层较平坦且均匀时，可按当液化土层较平坦且均匀时，可按规范规范中表中表4.3.64.3.6选用；选用；不应将未经处理的液化土层作为天然地基的持力层。不应将未经处理的液化土层作为天然地基的持力层。 抗液化措施抗液化措施 表表4.3.64.3.6 地基的液化等级地基的液化等级建筑类别建筑类别

23、轻微轻微 中等中等 严重严重 乙类乙类 或或 或或且且 丙类丙类 或无或无 或更高或更高 或或且且 丁类丁类 可不采取措施可不采取措施 可不采取措施可不采取措施 或其他或其他1 1、桩基可不进行抗震承载力验算的条件：、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，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：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

24、。砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑。7度和度和8度时，一般单层厂房、单层空旷房屋和不超过度时，一般单层厂房、单层空旷房屋和不超过8层且层且高度在高度在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。多层框架厂房。（构筑物的要求稍有不同）（构筑物的要求稍有不同）2.4 2.4 桩基的抗震设计桩基的抗震设计2 2、非液化土中低承台桩基的抗震验算：、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

25、于当承台周围的回填土夯实至干密度不小于建筑地基建筑地基基础设计规范基础设计规范对填土的要求时，可由承台正面填土与对填土的要求时，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。土间的摩擦力。3 3、存在液化土层的低承台桩基抗震验算、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当桩承台底面上、下分别有厚度不小于1.5m、1.0m的非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：，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，、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但液化土的桩周摩阻力及桩水平抗