《抗震结构设计》多媒体课件第章

2场地、地基和基础武汉理工大学出版社

重点掌握

场地土与场地类别；砂土液化。

了解内容地基与基础的抗震验算；软土地基与桩基的抗震设计。本章学习内容

场地(site)

即指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围相当于厂区、居民小和自然村或不小于1.0平方公里的平面面积。

2.1场地

水边地的地下水位较高，土质也较松软，容易在地震时产生土壤滑动或地层液化。

山坡地在地震时会产生土壤滑动。

用另外的土石來填补地基，常有土壤密实度不足情形，导致建筑物在地震时产生倾斜、沉陷。

冲积地的土质松软，地震时容易塌陷，如果此处有地下水层，还容易发生液化。

2.1场地

不利的场地条件

谷地或低地，这里的建筑物容易在地震发生时，受土石崩塌破坏。

不利的场地条件

2.1场地临近悬崖,容易滑落。萨尔瓦多地震引发了一巨大的泥石流，数百户人家被埋在泥石里，估计有1200多人遇难。

不利的场地条件

2.1场地

不利的场地条件

2.1场地

断裂带是地质上的薄弱环节，浅源地震多与断裂活动有关。

不利的场地条件

2.1场地对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响。：抗震设防烈度小于8度；非全新世活动断裂；抗震设防烈度为8度和9度时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。

对不符合上文第1款规定的情况，应避开主断裂带。其避让距离不宜小于下表对发震断裂最小避让距离的规定。__300m500m

专门研究9__200m300m

专门研究8丁丙乙

甲建筑抗震设防类别烈度发震断裂最小避让距离1.场地土(SiteSoil)

指场地范围内的地基土。

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。在软弱地基上，柔性结构最容易破坏，刚性结构则较好；坚硬地基上，柔性结构表现较好，而则性结构有的表现较差。总的来说，软弱地基更为不利。场地土对建筑物震害的影响，主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关。场地土类别的划分可按土层的剪切波速Vs或等效剪切波速Vse来划分。

等效剪切波速Ｖse是根据地震波通过计算深度范围内多层土层的时间等于该波通过计算深度范围内单一土层所需时间的条件求出的。2.1场地2.1.1场地土及场地覆盖层厚度等效剪切波速Ｖse为何用剪切波速而非压缩波来判定土的类型？2.1场地2.1.1场地土及场地覆盖层厚度先由波速公式说起：当泊松比变化时：为何用剪切波速而非压缩波来判定土的类型？由式可知：泊松比μ对剪切波速度影响不太大，相对稳定，而对压缩波影响很大（例如μ=0.2→0.48时）。这种变化特征对于现场测试VP时的要求很高，而实际上很难做到。土可以认为是由骨架（矿物、砂粒等）与填充物（气体、液体等）组成。剪切波不能在气体或液体中传播，即VS只与土的骨架性质有关，而与填充特无关。岩土的骨架和颗粒之间的连接形式，是在一定的历史时期形成的，它相对稳定。而压缩波则不同，它可以在任何介质中传播，所以VP除了与土的压实程度和弹性常数有关外，还和岩土的含水量和人类活动等因素有关，因此，用VS则更能客观地反映土的性质。2.1场地2.1.1场地土及场地覆盖层厚度剪切波速的测试方法

震源设备：主要有击板法、弹簧激振法和定向爆破法三种。测试仪器：由孔内三分量检波器与地震仪组成。测试方法:单孔法单孔法(单孔检层法,也称弹性波速度测井、跨孔法、折射波法等。2.1场地2.1.1场地土及场地覆盖层厚度地震仪充气装置气囊三分量检波器

单孔法波速测试现场连接图

vs1vs2vsivsnd1d2didnd1d0自然地面vsed0自然地面■

等效剪切波速Vse的确定方法2.1场地2.1.1场地土及场地覆盖层厚度土的类型

岩土名称和性状

土层剪切波速范围（m/s）坚硬土或岩石

稳定岩石，密实的碎石土υs＞500中硬土

中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，fak＞200的粘性土和粉土，坚硬黄土

500≥υs＞250中软土

稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂，fak≤200的粘性土和粉土，fak＞130的填土，可塑黄土

250≥υs＞140

软弱土

淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，fak≤130的填土，流塑黄土

υs≤1402.1场地2.1.1场地土及场地覆盖层厚度土的类型划分和剪切波速范围2.场地覆盖层厚度(Thicknessofsitesoillayer)在一般情况下，可取地面至剪切波速大于500m/s的坚硬土层或岩层顶面的距离；当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层且其下卧岩土层的剪切波速均不小于400m/s时，亦可取地面至土层顶面的距离作为覆盖层厚度；若土层中有剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层，土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。一般来讲，震害随着覆盖层厚度的增加而加重。2.1场地2.1.1场地土及场地覆盖层厚度《抗震甜规范》指出泡：建法筑场膛地类坦别应迈根据土层荣等效届剪切泼速波和场地浪覆盖渠层厚牛度划分早为4类。2.赞1场地2.报1.关2场地艰类别等效剪切波速(m/s)场地类别ⅠⅡⅢⅣυse>5000500≥υse>250<5≥5250≥υse>140<33～50>50υse≤140<33～15>15～80>80各类安建筑套场地涝的覆辽盖层轨厚度例：扣已知刚某建榨筑场掌地的企钻孔你土层归资料壁如表采所示呈，试羊确定清该建庄筑场求地的少类别饱。层底深度(m)土层厚度(m)土的名称剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥质粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥质粘土200632.9细砂31069.56.5砾混粗砂520(2贵)地面组下20袜m以上而场地猜土类梅型解：(1罩)确定赖覆盖衣层厚槽度(3皮)确定强建筑挑场地伸类别属于眼中软飞土属于Ⅲ类场剑地2.出1场地2.盛1.痛2场地挠类别下列贴建筑汤可不译进行花天然域地基乱及基局础的毁抗震模承载茫力验流算：砌体绕房屋地基国主要辟受力棵层范吨围内询不存趋在软弱慰粘性抄土层的下底列建筑:一般叠单层围厂房律、单佩层空刘旷房婚屋;不超爆过8层且粪高度顶在25扎m以下栽的一杜般民陆用框页架房营屋;基础岁荷载骑与上辟一项薄相当享的多业层框日架厂涂房。《建筑擦抗震疑设计肠规范》规定连可不允进行鼻上部肚结构从抗震胞验算趴的建炭筑。注：毁软弱拨粘性宁土层发指7度、8度和9度时抚，地乎基土待静承腾载力厌特征梯值分羞别小盯于80课kP基a、10捎0k钱Pa和12宪0k崭Pa的土驰层。2.贱2天然五地基吊与基狼础的师抗震室验算2.懒2.疏1不进章行天扒然地居基及展基础抗震格验算究的建抽筑2.驼2天然帮地基渔与基刺础的残抗震厚验算由于惊作用危时间肆短促址，只殊能让葵地基厨产生货弹性劝变形踏，而鬼永久厉变形妹却来始不及策发生郑，所的以地晶震作菠用产奖生的爪地基归变形扰较同猛值的励静载巡寿产生音的变后形要掠小得风多。枣因此隔，从浴容许逼变形猫的角今度考山虑，好地基萌土的胜抗震搭承载之力大辞于地摘基土扛的静蛇承载比力。另外勉，考革虑到走地震偶作用誓的偶容然性路和短恩暂性脚以及比工程栋结构唐的经堆济性胜，地橡基在幅地震漫作用峰下的晨可靠拖性可蠢以比因静力丽荷载棒下的但适当无降低绩，故夜在确辈定地论基土感的抗钳震承换载力隶时，迫其取握值应仙比地首基土杠的静窄承载爆力有械所提商高。地震晨乃极念短期举动载痛，游土体咏在此醋作用还下，校孔谢隙水睡压力煤来不暖及消型散，贞此扯时地皮基承烟载力叙实从母抗剪笑总应户力而妻来。内静闲载下剩，孔肃隙水进压力蜂来的隆及消长散，状此时的地基霸承载谈力实丸从抗怖剪有辟效应壶力而郊来，劝故垃地基石的抗护震承轻载力蒸大于疾静承按载力.但有摆一个权前提南是土雪体不读得液截化，辣故亚此结摄论只艘适用晓于非罗液化化地基械。地基戚土的秒动承移载力恩与静驰承载您力比环较，排哪个廉大？›酸‹繁2.膊2.参2天然闭地基闲在地课震作项用下范的抗震增承载悉力验貌算1、地筒基土寄的抗故震承葵载力2.斑2天然腥地基撒与基燃础的镰抗震史验算地基猴土的规抗震此承载鸟力faE岩土名称和性状ζs岩土，密实的碎石土，密实的砾、粗、中砂，fak≥300粘性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂，150≤fak＜300粘性土和粉土，坚硬的黄土1.3稍密的细、粉砂，100≤fak＜150粘性土和粉土，新近沉积的粘性土和粉土,可塑性黄土1.1

淤泥，淤泥质土，松散的砂，填土新近堆积的黄土及流塑的黄土1.02.固2.欧2天然察地基趟在地捞震作零用下候的抗震鹅承载厌力验缴算地基我土抗什震承珠载力辞调整医系数2、地奏震作拨用下舍天然像地基懒的抗庆震验滨算2.矮2天然蔑地基垃与基孙础的巴抗震蓬验算2.黑2.夕2天然产地基转在地受震作钻用下策的抗震渠承载难力验大算pmaxp地基反力示意图

验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，可认为其在基础底面所产生的压力是直线分布的。按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求：液化绘（Li窝qu叙ef紫ac喝ti呜on）的葡定义大家浴都有伍这样泳的经丙验：玻敲击疫盛满练干砂据的容球器，肉砂子搭就会平塞满避而表此面下背沉，染可是娇对于耕饱和挠的砂鬼子（吹指砂洲粒间宗充满消水的帖砂子磁，即奖通常悼在水加面以虎下的微砂子减）给蝇予振撤动，锤其压货缩性辣能就坊低。如果差砂粒猎之间昆了孔絮隙中绸充满留了水次，由狠于地杏震时虑砂粒谈力求护趋于睛紧状译态，泊但是晴，砂粱粒之础间的哈水是怒不可个压缩昼的。血因此衫，水兼的压植力就愁增大袄了，宏地基测有效杰垂直待压应倚力减拍少了商，克陈服了掌砂土江的剪科切强树度，肃地基舒土就桃液化吴了。2.岩3液化土土与棵软土宴地基2.格3.纷1地基披土的仍液化砂粒的振动砂土液化试验2.宏3液化捧土与约软土范地基2.登3.胞1地基快土的测液化

日本新泻大地震(1964,M7.3)

日本新泻大地震(1964,M7.3)Kawagishi-cho的公寓住宅下沉和倾斜液化的表现与震害2.素3液化服土与盼软土驰地基2.句3.悄1地基差土的颠液化唐山飘地震掠时，酷严重惯液化博地区踏喷水涂高度质可达8米，醋厂房爷沉降侍可达1米。天津办地震鸭时，鬼海河庙故道伟及新医近沉借积土知地区呜有近30隶00个喷号水冒弊砂口际成群妈出现耐，一蔑般冒柔砂量0.到1-蝴1立方岸米，继最多侧可达5立方绪米。兽有时集地面防运动居停止昨后，谋喷水擦现象坑可持汤续30分钟沫。2.庭3液化吵土与新软土尼地基2.英3.储1地基耳土的茎液化为什蒸么只逆提饱浓和的默砂土虚或粉惨土，蛇而不屿提其料他的唇土？按土繁的粒迷径大剖小可回以把胶地基睡分类浅为：某砾石宏、砂存、粉醒土、命粘土齿地基辽。砂土姨地基贱的强蚂度是枪由砂士粒之幸间相啊互作印用的枝摩擦智力形恩成的苍，摩诞擦力薯∝垂借直压怠应力遥（地辛基自柔重/覆盖副层厚猛度）储，砂佩土振欣动时肾，地险基的绵有效先垂直舟压应全力减趣少，躬砂粒竟之间杠的摩杏擦力贴减少鼓，形你成液孕化。粘土魄颗粒逃小，敬其强编度是括由粘短土颗军粒之鹅间的迈凝聚稍力形缠成的凝，静超力强忠度与捕动力犯强度鞋相同洲，所炭以，烤不帜会出锐现液愿化现狱象。影响岔场地脊土液摧化的缺主要造因素羞：土层糖的地挂质年煎代和设组成日本稀新泻识市的奴地质峡年代娘为全低新世应（距鞠今约1万年场），画地质锈年代蛮比较悄新，斜故容奏易出劈燕现液泽化问芒题。土层越的相述对密侍度19廊64年，上日本俘新泻闯市地膨震中株，相阻对密耍度为50巨%的地羊区液铃化现锁象明等显，赶而相并对密招度70鱼%以上第的地产区就泳未发再现液霸化现绪象。土层爪的埋担深和插地下宴水位像的深喜度砂土饼层的携埋深卧越大会，地匀下水膨位越这深，若其饱特和砂东土层夹上的楼有效保覆盖陶压力蒸也越疾大，点越不尼容易燥发生瘦液化负。地震绪烈度赴与地激震持慈续时独间烈度进越高餐，地狂震持防续时鼠间越那长，贷越容海易发掩生液霉化。2.箭3液化矩土与里软土用地基2.粗3.耗1地基缎土的轰液化年代名称年代符号距今年数主要现象新生代第四纪全新世Q41万年

更新世Q3200万年冰川广布，黄土生成晚第三纪上新世N2600万年西部造山运动，东部低平，湖泊广布中新世N12200万年早第三纪渐新世E33800万年哺乳类分化始新世E25500万年蔬果繁盛，哺乳类急速发展古新世E16500万年（我国无古新世地层发现）2.3液化土与软土地基2.3.1地基土的液化地质钉年代捡表(新生澡代)2.3液化土与软土地基2.3.2液化的判别初步抱判别标准贯入试验判别（StandardPenetrationTest,SPT）

可初步判别为不液化或不考虑液化影响的场地土:

地质年代为Q3及其以前时;

粉土的粘粒含量百分率不小于某值时;

上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合某些条件时;标准贯入试验的基本过程：

先用钻具钻至试验土层标高以上15cm处，然后将贯入器打至标高位置，最后在锤的落距为76cm的条件下，打入土层30cm，记录锤击数为N63.5,N63.5

<Ncr时为可液化土。1、初仆步判嘱别2、标菌准贯育入试赶验判肯别2.3液化土与软土地基2.3.2液化的判别饱和暂的砂棵土或断粉土(不含展黄土),当符腾合下衫列条售件之哄一时,可初必步判动别为贷不液城化或添可不掌考虑看液化驻影响姥。地质遣年代碗为第森四纪告晚更灿新世更（Q3）及虎以前去时，7、8度可芦判为伟不液霞化；当粉由土的属粘粒茎（粒忠径小胁于0.顽00需5m论m的颗晋粒)含量钥百分似率在7、8和9度时匙分别煤大于10、13和16时,可判开为不坡液化饥；天然叫地基胸的建磁筑，吹当上鞠覆非景液化命土层煌厚度鹊和地赚下水语位深岩度符休合下思列条文件之茅一时筝，可间不考姓虑液雷化影削响。1.初步垦判别查液览化土认特征肢深度秒表例图示亩为某刑场地袖地基泳剖面缴图,上覆并非液挥化土夜层厚彩度du=5疫.5衫m,其下格为砂近土，应地下阔水位衔深度滴为dw=6客m.基础亩埋深db=2茎m,该场秘地为8度区统。确拥定是怖否考振虑液碎化影挑响。解：需要竹考虑课液化味影响路。2.3液化土与软土地基2.3.2液化的判别dw=6mdb=2mdu=5.5m2.3液化土与软土地基2.3.2液化的判别香港惕新机妨场的正标贯蓄试验2.3液化土与软土地基2.3.2液化的判别标贯冲试验禁设备晚示意貌图实物估照片试验眯装置臂图零件止图3、液进化指呢数与勒液化想等级为了仗衡量展液化音场地圣的危反害程抬度，《抗震缠规范》提出彩用液化度指数IlE来划厘分场肚地的液化秒等级。一般飞地，胖液化惠指数耕越大践，液呀化震唇害就育越严行重。液化门等级吨分为屋：轻辣微、胶中等辫、严扶重3级。2.3液化土与软土地基2.3.2液化的判别液化等级轻微中等严重判别深度为15m时的液化指数0＜IlE≤55＜IlE≤15IlE＞15判别深度为20m时的液化指数0＜IlE≤66＜IlE≤18IlE＞18液化态指数壶与液竹化等笋级2.昏3液化区土与恒软土课地基2.歉3.落3可液芽化地肚基的悟抗震粉措施抗液桑化措务施建筑抗震

设防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处理全部消除液化沉陷丙类基础和上部结构处理，亦可不采取措施基础和上部结构处理，或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理丁类可不采取措施可不采取措施基础和上部结构处理，或其他经济的措施1.全部蛛消除猫地基糕液化核沉陷采用垂桩基植时，积桩端设深入壳液化壮深度滋以下具稳定沙土层年中的睛长度妻（不招包括抱桩尖西部分弓），仔应按呀计算娱确定模，且膀对碎善石土残，砾碑、粗建、中狗砂，唱坚硬袋粘性童土和浆密实熊粉土俊尚不耳应小盛于0.扛5m，对虎其他蛾非岩召石尚拆不应惯小于1.海5m；采用永深基旨础时耍，基虽础底样面埋上入深红度以慈下稳狮定土山层中池的深采度，翼不应险小于0.沫5m；采用训加密御法（镰如振栋冲、脸振动索加密横、砂差桩挤欠密、穿强夯烟等）表加固兽时，茂应处挖理至扇液化务深度孝下界根，且比处理哲后土需层的怎标准养贯入窝锤击类数的祥实测倾值不凑宜大患于相滩应的藏临界傍值m；挖除系全部撇液化嗓土层女；采用供加密倡法或践换土宁法处隆理时伤，在锅基础纵边缘豆以外既的处爪理宽将度，逮应超殊过基穷础底型面下茧处理说深度鉴的1/破2且不探小于贱基础衔宽度丢的1/肝5。2.虏3液化陈土与巷软土粉地基2.如3.谜3