場(chǎng)地地基和基礎(chǔ)簡(jiǎn)化

1、 第二章 場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)內(nèi)容：場(chǎng)地的地震影響、 場(chǎng)地的分類、 地基抗震措施、 地基抗震驗(yàn)算、 液化問(wèn)題。12.1 場(chǎng)地場(chǎng)地：是指建筑物建筑的地點(diǎn)，一般大體相當(dāng)于一個(gè)廠區(qū)，居民點(diǎn)或自然村的范圍。 為什么要研究場(chǎng)地？ 震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，同一烈度區(qū)，不同場(chǎng)地上的建筑的震害不同。因地震的大小和工程地質(zhì)條件不同而不同。一、場(chǎng)地土及場(chǎng)地覆蓋層厚度1、 場(chǎng)地土的類型： 根據(jù)場(chǎng)地土的堅(jiān)硬程度劃分為四類。 2土的堅(jiān)硬程度的判別方法：A、實(shí)測(cè)剪切波速法：實(shí)測(cè)地面下20m（但不深于覆蓋層厚度）土層的等效剪切波速。 Vs 500 m/s 堅(jiān)硬場(chǎng)地土250 Vs 500 中硬場(chǎng)地土140 Vs 250 中軟場(chǎng)地土Vs14

2、0 軟弱場(chǎng)地土剪切波速土層厚度剪切波穿過(guò)土層的時(shí)間3B、近似劃分法：根據(jù)土層的性狀近似劃分， 見(jiàn)P17表2-1。2.場(chǎng)地覆蓋層厚度一般意義上的覆蓋層厚度：從地面到基巖頂面的距離。這種確定在技術(shù)上現(xiàn)在較為困難，因?yàn)樵摵穸瓤赡艽髱装倜咨睢Ｒ?guī)范的定義：當(dāng)剪切波Vs 500時(shí)， 即認(rèn)為是基巖，其上部到地表的厚度為 場(chǎng)地覆蓋層厚度。 43、 震害表現(xiàn)： 在軟弱的地基上，柔性結(jié)構(gòu)（長(zhǎng)周期）破壞較重，剛性好的表現(xiàn)較好； 在堅(jiān)硬的地基上，柔性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)較好，而剛性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)不一。在堅(jiān)硬的地基上，一般是結(jié)構(gòu)破壞，在軟弱的地基上有結(jié)構(gòu)破壞，也有地基破壞。什么原因呢？這與場(chǎng)地的地震效應(yīng)有關(guān).5 場(chǎng)地自振周期（卓越周期）

3、和類共振現(xiàn)象 單一土層層 T=4H/Vse 多土層T4hi/Vi放大器過(guò)濾器地震波 基巖 T1 T 當(dāng)結(jié)構(gòu)的基本自振周期與場(chǎng)地自振周期接近或相等時(shí)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)最大，使建筑物震害加大。 類共振現(xiàn)象表土6 地震波軟弱地基 以長(zhǎng)周期為主，放大。堅(jiān)硬地基 以短周期為主，放大。 當(dāng)建筑的自振周期與場(chǎng)地的周期相近時(shí)，振動(dòng)會(huì)放大，使破壞更大，相反則小。 場(chǎng)地 （放大器，濾波器）場(chǎng)地的地震效應(yīng)共振效應(yīng)7軟弱地基上建筑震害較重的原因1）建筑的破壞有一個(gè)過(guò)程，當(dāng)建筑開(kāi)裂后結(jié)構(gòu)的自振周期將加大，對(duì)于堅(jiān)硬場(chǎng)地上的建筑來(lái)說(shuō)，由于結(jié)構(gòu)的周期將遠(yuǎn)離場(chǎng)地的周期，故結(jié)構(gòu)的地震作用將減小。2）而軟弱場(chǎng)地上的建筑開(kāi)裂后，自振周期

4、將靠近場(chǎng)地的周期，使結(jié)構(gòu)的地震作用進(jìn)一步加大，故破壞嚴(yán)重。8二、場(chǎng)地的類別 由于地震效應(yīng)與場(chǎng)地有關(guān)，為了進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，有必要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行分類，以便區(qū)別對(duì)待。 建筑場(chǎng)地的類別與場(chǎng)地土的類型和場(chǎng)地土的覆蓋層厚度有關(guān)。分為I、類。等效剪切波速（m/s)場(chǎng) 地 類 別Vse5000-500 Vse 25014050-Vse 140158080各類場(chǎng)地的覆蓋層厚度表（m)92-2 天然地基與基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算 一般情況下，地基發(fā)生震害的情況很少。但高壓縮性飽和軟粘土和強(qiáng)度較低的淤泥質(zhì)土，在地震中發(fā)生不同程度的震陷、傾斜。雜填土、回填土，在地震中也會(huì)發(fā)生震陷。還有較嚴(yán)重的是地基的液化。抗震措施：對(duì)軟弱粘性土采用

5、樁基和地基加固。10天然地基抗震驗(yàn)算 一、不驗(yàn)算的范圍：抗震規(guī)范建議了不需進(jìn)行抗震驗(yàn)算的范圍。（1）砌體房屋；（2）地基主要持力層內(nèi)不存在軟弱粘性土層的 一般單層廠房和單層空曠房屋、 不超過(guò)8層且高度在25m以下的民用框架 及基礎(chǔ)荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房；（3）可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。11抗震驗(yàn)算的范圍軟弱地基上采用天然地基的單廠、單層空曠房屋、7層及以上的民用框架及荷載相應(yīng)的多層廠房，超過(guò)規(guī)范規(guī)定的不驗(yàn)算范圍的建筑均需進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算。12二、地基土抗震承載能力的調(diào)整 除十分軟弱土之外，地震作用下一般土的動(dòng)強(qiáng)度皆比靜強(qiáng)度高。 地基抗震承載力:faE=afa a 抗震承載力調(diào)整系

6、數(shù) 1.0 根據(jù)巖土的性質(zhì)不同， a 在1-1.5之間fa深寬修正后的地基承載力特征值。三、驗(yàn)算 地基平均壓力設(shè)計(jì)值 P faE 地基最大壓力設(shè)計(jì)值 Pmax 1.2 faE 零應(yīng)力區(qū)不大于底面積的15%。132.3 液化土與軟土地基一、場(chǎng)地土的液化現(xiàn)象 處于地下水位以下的飽和砂土和粉土，在地震時(shí)容易發(fā)生液化現(xiàn)象。1.原因 砂土和粉土的土顆粒結(jié)構(gòu)受到地震作用時(shí)將趨于密實(shí)。這種趨于密實(shí)的作用使空隙水壓力急劇上升，在地震作用的短暫時(shí)間內(nèi)，孔隙水壓力來(lái)不及消散，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)。14 2.危害 砂土和粉土液化時(shí)，其強(qiáng)度完全喪失從而導(dǎo)致地基失效。 場(chǎng)地液化將使建筑整體傾斜，下沉，墻體開(kāi)裂，地面噴水

7、、冒砂、裂縫等。153. 液化導(dǎo)致地基失效的條件）、砂土或粉土的密實(shí)度低）、地振動(dòng)劇烈）、土的微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差）、地下水位高）、高壓水不易滲透）、上覆非液化土層較薄，或者有薄弱部位（前5條是導(dǎo)致液化的條件，后一條是導(dǎo)致地基失效的條件）164.影響液化的因素1），土層的地質(zhì)年代，古老的不易液化，新近的易液化。2），土層土粒的組成和密實(shí)度，細(xì)砂較粗砂易液化，松散的較密實(shí)的易液化。3），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。4），地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間。17二、場(chǎng)地液化的判別方法 1、初步判別1） 土的年代，老于第四紀(jì)晚更新世以前的土，不液化。2） 粉土的粘粒含量。7度、8度、

8、9度分別不小于10%、13%、16%時(shí)不液化。 3）上覆非液化土層厚度和地下水位深度滿足下列條件之一時(shí)，可不考慮液化。du d0+ db-2dw d0+ db-3上覆非液化土層厚度基礎(chǔ)埋置深度，小于2m時(shí)取2m液化土特征深度地下水位深度18以基礎(chǔ)埋置深度為2m時(shí)可不考慮液化影響的上覆非液化土層厚度值為基準(zhǔn)值（此值稱為液化土特征深度），地下水位深度判別再減一，再加上基礎(chǔ)埋深不等于2m時(shí)的相對(duì)差值。以上的公式和表格為建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的表達(dá)方式，與公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的圖2.2.2是完全等效的。當(dāng)不滿足上述要求時(shí)，需進(jìn)一步判別。（若滿足上述判別條件，無(wú)須進(jìn)行下述工作。）192、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別 貫入

9、試驗(yàn)判別：在地面以下15m深度范圍內(nèi)，飽和砂土或粉土液化的標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)判別公式：（滿足該式為液化）N63.5 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測(cè)值（未經(jīng)桿長(zhǎng)修正）N0 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值20 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值Nods 飽和砂土或粉土的標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度rc 粘粒含量的百分率，小于3時(shí)取3 由此公式可判斷每層土層是否液化三、液化場(chǎng)地的危害性分析與抗液化措施 1、用相對(duì)貫入錘擊數(shù)之比 F來(lái)表示液化的沉降比。21 2、液化指數(shù) n 15（20）m深度范圍內(nèi)每一個(gè)鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)的總數(shù)Ni，Ncri 實(shí)測(cè)值與臨界值di i點(diǎn)代表的土層厚度（m），只考慮15m深。wi 第i層土的影響權(quán)函數(shù)值10m0Wi 105m（

10、15m）22液化等級(jí)的判別： IlE 5（6） 輕微液化 5(6)IlE15（18）中度液化 IlE 15（18） 嚴(yán)重液化 （ ）中數(shù)字用于判別深度為20M。233、抗液化措施規(guī)范將處理措施分為三個(gè)檔次，根據(jù)液化等級(jí)和建筑類別選取。這三個(gè)檔次為：全部消除地基液化沉降的措施樁基、深基礎(chǔ)、加密法、挖除液化層等。部分消除地基液化沉降的措施一定深度范圍內(nèi)處理，使錘擊數(shù)大于臨界值通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，減輕液化沉降的影響。24 抗液化措施的選?。寒?dāng)液化土層較平坦且均勻時(shí)，可按規(guī)范中表4.3.6選用；不應(yīng)將未經(jīng)處理的液化土層作為天然地基的持力層。 抗液化措施 表4.3.6 地基的液化等級(jí)建筑類別 輕微

11、 中等 嚴(yán)重 乙類 或 或且 丙類 或無(wú) 或更高 或且 丁類 可不采取措施 可不采取措施 或其他25 第二章 小結(jié)1、建筑場(chǎng)地是指建筑物建筑的地點(diǎn)，一般大體相當(dāng)于一個(gè)廠區(qū)，居民點(diǎn)或自然村的范圍。 2、規(guī)范按場(chǎng)地震害輕重程度把建筑物場(chǎng)地分成三種地段即對(duì)建筑物抗震有利、不利和危險(xiǎn)的地段 ，從宏觀上指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員合理選擇場(chǎng)地。為了能定量地進(jìn)行抗震計(jì)算和有選擇地采取抗震措施，又根據(jù)場(chǎng)地土的等效剪切波速和覆蓋層厚度，將建筑場(chǎng)地分成分為I、四類。 3、考慮到地震作用的偶然性與短暫性以及工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，地基在地震作用下的可靠性可以比靜力荷載下適當(dāng)降低，故在確定地基土的抗震承載力時(shí)，其取值在地基土靜承載力的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)大于1的抗震承載力系數(shù)，但軟弱土的抗震承載能力不予提高。264、處于地下水位以下的飽和砂土和粉土，