结构抗震第2章第4讲

结构抗震刘君阳2016年3月课程性质：必修课课程学时：24学时授课班级：2013级土木工程

第4讲2.1场地划分与场地区划2.2地基抗震验算2.3地基土液化及其防治第二章场地、地基＋2.2地基抗震验算123地基抗震设计原则地基土抗震承载力地基抗震验算1.地基与基础基础：将上部结构荷载传递给地基

土、连接上部结构与地基土

的下部结构称为基础。地基：是指承托土木工程基础的这

一部分很小的场地。地基处理指天然地基软弱，不能满

足地基承载力和变形要求，

需人工处理后再建造基础。

工程地质、基础工程、地基处理是土木工程专业知识的重要构成部分，是专业知识大厦的地基与基础。1地基抗震设计原则远古先民在史前建筑活动中，就已创造了自己的地基基础工艺。我国西安半坡村新石器时代遗址和殷墟遗址就有土台和基础。河北省赵县的赵州桥（605年李春建造，桥台基础置于密实砂土层上，至今1400年据考证沉降仅几厘米）解决地基基础问题的三个主要途径:理论实验经验资料表明对历史震害资料的统析计分表明，一般土地基在地震时很少发生问题。造成上部建筑物破坏的主要是松软土地基和不均匀地基。根据土质的不同情况采用不同的处理方案1

.松软土地基淤泥和淤泥质土冲填土和杂填土不均匀地基土地震全部或部分丧失承载力或产生不均匀沉降和过量沉陷造成建筑物破坏或影响正常使用加宽基础，加强上部结构×采用地基处理消除土的不稳定因素置换、加密、强夯2.一般土地基资料表明对历史震害资料的统析计分表明，建造于一般土质上的天然地基上的房屋，遭遇地震时，极少有因地基强度不足或较大沉陷导致上部结构破坏。规范规定，下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算1、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）砌体房屋；3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋及

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2、本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑3.地裂危害的防治地震烈度为7度以上软弱场地土及中软场地土地区地面裂隙比较发育砖结构建筑物常因地裂通过面被撕裂7度以上时，应采取防地裂措施例砖结构房屋：圈梁单层钢筋混凝土柱厂房：基础墙梁地基土的抗震承载力按下式计算：：调整后的地基土抗震承载力：地基土抗震承载力调整系数：深宽修正后的地基土静承载力特征值应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007—2011采用地基土抗震承载力调整系数岩土名称和性状岩石、密实的碎石土，密实的砾、粗、中砂，fak>300的黏性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密实的细、粉砂，150<fak<300的黏性土和粉土，坚硬黄土1.3稍密的细、粉砂，100<fak<150的黏性土和粉土，可塑黄土1.1淤泥，淤泥质土，松散的砂，杂填土，新近堆积黄土及流塑黄土1.02地基土抗震承载力

—地震作用效应标准组合的基础底面的平均压应力—地震作用效应标准组合的基础边缘的最大压应力高宽比大于4的高层建筑，基底不宜出现拉应力。其他建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基底面积的15%。3地基抗震验算2.3地基土液化及其防治123地基土液化、危害及影响因素液化的判别液化地基的评价4液化地基的抗震措施1地基土液化、危害及影响因素1.成因：饱和砂土粉土地震作用颗粒空隙趋于压密孔隙水压应力上升

有效压应力降低至0土失去抗剪强度形成液化

土的抗剪强度粘性土砂土内摩擦力内摩擦力粘聚力2.危害：场地土液化的外观表现就是喷砂冒水，由此引起建筑物的破坏建筑物下沉或整体倾斜例一建筑物上部结构破坏，使梁、板、墙体开裂和建筑物体形变

化处开裂例二地面上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉例三中国台湾1999M7.6喷砂冒水的地表现象日本新潟1964M7.5

液化震害之一：建筑物下沉或整体倾斜土耳其伊兹密尔1999M7.4

液化震害之一：建筑物下沉或整体倾斜土耳其伊兹密尔1999M7.4

液化震害之一：建筑物下沉或整体倾斜中国台湾1999M7.6

液化震害之一：建筑物下沉或整体倾斜日本阪神1995M7.2阿根廷1977M7.4

液化震害之二：梁、板、墙和体形变化处的破坏日本阪神1995M7.2土耳其伊兹密尔1999M7.4

液化震害之三：地面上鼓、开裂，设备下沉阿根廷1977M7.4

液化震害之三：地面上鼓、开裂，设备破坏日本1983M8.3

液化震害之三：地面上鼓、开裂，设备破坏集集大地震1999M7.33.影响因素：（1）土层的地质年代（2）土的组成（3）土层的相对密实度（4）土层的埋深（5）地下水位的深度（6）地震烈度和持续时间震害调查表明，影响场地土液化的因素主要有以下几个方面：2液化的判别液化的判别和处理的一般原则：（1）对存在饱和砂土和粉土的地基，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，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度要求进行判别和处理。（2）存在液化土层的地基，除6度区外，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取措施。一般工程项目砂土或粉土液化判别及危害程度估计可按以下步骤进行：（1）初判根据地质年代、黏粒含量、地下水位及上覆非液化土层厚度作为判断条件。（2）标准贯入试验判别地基土存在液化可能，应采用标准贯入试验进一步判别。当地面下20m深度范围土的实测标准贯入锤击数N63.5<NcrNcr=N0β[ln（0.6ds+1.5）-0.1dw]√3/ρc判别过程及方法：标准贯入试验设备示意图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3液化地基的评价地基土液化指数可按公式确定：n---判别深度内每一个钻孔标准贯入试验点总数；Ni,Ncri---分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于

临界值时取临界值的数值；di---第i点所代表的土层厚度（m)；wi

---第i层考虑单位土层厚度的层位影响权函数值。①若判别深度为15m，当该层中点深度不大于5m时采用10，等于15m时应取零值,5～15m时应按线性内插值法取值;②若判别深度为20m，当该层中点深度不大于5m时采用10，等于20m时应取零值，5～

20m时应按线性内插值法取值。液化指数IlE

严重

中等

轻微

液化等级根据液化指数大小，可将液化地基划分为三个等级：不同等级的液化地基，地面喷砂冒水情况和对建筑物造成危害有着显著不同：液化等级

地面喷水冒砂情况

对建筑物的危害情况轻微地面无喷水冒砂，或仅在洼地、河边有零星的喷水冒砂点危害性小，一般不致引起明显的沉降中等喷水冒砂可能性大，从轻微到严重均有，多数液化等级属中等危害性较大，可造成不均匀沉陷和开裂，有时不均匀沉陷可达200mm严重一般喷水冒砂都很严重，地面变形很明显危害性大，不均匀沉陷可能大于200～300mm，高重心结构可能产生不允许的倾斜4液化地基的抗震措施当液化土层比较平坦、均匀时，可依下表选取抗液化措施抗液化措施建筑类别地基的液化等级轻微中等严重乙类部分消除液化沉陷，或对基础和上部结构进行处理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构进行处理全部消除液化沉陷丙类对基础和上部结构进行处理，亦可不采取措施对基础和上部结构进行处理，或采用更高要求措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础