建筑结构抗震设计场地地基基础教学课件PPT.ppt

建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计Seismic design of buildingsSeismic design of buildings第第2 2章章 场地、地基与基础场地、地基与基础2.1 2.1 场地场地 （重点掌握）（重点掌握）2.2 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 （重点掌握）（重点掌握）2.3 2.3 液化土与软土地基液化土与软土地基 （重点掌握）（重点掌握）2.4 2.4 桩基的抗震设计（了解内容）桩基的抗震设计（了解内容）2.1 2.1 场地场地几个不能混淆的概念：几个不能混淆的概念：场场 地地指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村或不小于其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2 1.0km2 的平面面积。的平面面积。场地土场地土指场地范围内的地基土。指场地范围内的地基土。地地 基基建筑基础下受力范围内的土层。建筑基础下受力范围内的土层。多次震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建多次震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害不同，工程地质条件对地震破坏的影响很大。常筑的震害不同，工程地质条件对地震破坏的影响很大。常有地震烈度异常现象，即有地震烈度异常现象，即“重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾重灾”。为了合理地选择建筑场地和合理估计场地的动力放大为了合理地选择建筑场地和合理估计场地的动力放大效应以达到经济和安全的目的，必须对场地所在地段的抗效应以达到经济和安全的目的，必须对场地所在地段的抗震危险性及场地类别进行划分。震危险性及场地类别进行划分。2.1 2.1 场地场地续续地段划分地段划分 抗震规范抗震规范按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震有利、不利和危险的地段。划分为对建筑抗震有利、不利和危险的地段。地段选择地段选择1.1.选择有利地段；选择有利地段；2.2.宜尽量避开宜尽量避开不利地段不利地段，当无法避开时，当无法避开时，应采取适当的抗震应采取适当的抗震措施措施；3.3.不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。地段类别地段类别 地质、地形、地貌地质、地形、地貌有利地段有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等（如故河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等危险地段危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位可能发生地表错位的部位2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度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 根据震害调查，即使在同一烈度区内，由于场地土质根据震害调查，即使在同一烈度区内，由于场地土质条件的不同，建筑物的震害也有很大差异。在软弱的条件的不同，建筑物的震害也有很大差异。在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表现较好；在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚现较好；在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，性结构表现不一。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。多层土时，如夹有硬土层，使土层自振周期缩短，刚多层土时，如夹有硬土层，使土层自振周期缩短，刚性建筑震害重；如夹有软土层，则相反。性建筑震害重；如夹有软土层，则相反。2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续 场地土类型场地土类型：为确定场地类别而对场地土刚度所作的类：为确定场地类别而对场地土刚度所作的类型划分。主要研究地面以下型划分。主要研究地面以下2020m m且不超过场地覆盖层厚且不超过场地覆盖层厚度以内的各层土。度以内的各层土。场地土对建筑物震害的影响，主要与场地土的坚硬程度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，而对于场地土类型的划分，则或。和土层的组成有关，而对于场地土类型的划分，则或。两种划分方法：两种划分方法：基本划分法基本划分法定量指标，根据常规勘探资料按其等效定量指标，根据常规勘探资料按其等效剪切波速划分；剪切波速划分；综合划分法综合划分法定性指标，参照一般岩土状态描述来分定性指标，参照一般岩土状态描述来分类。类。2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续土层的等效剪切波速：土层的等效剪切波速：tdvse/0siinivdt/1sev0dtidsivn-土层的等效剪切波速；土层的等效剪切波速；-计算深度（计算深度（m)m)，取覆盖层厚度和取覆盖层厚度和2020m m二者的较小值；二者的较小值；-剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；-计算深度范围内第计算深度范围内第i i土层的厚度土层的厚度(m m)；-计算深度范围内第计算深度范围内第i i土层的剪切波速土层的剪切波速(m/sm/s)；-计算深度范围内土层的分层数。计算深度范围内土层的分层数。基本划分法基本划分法:2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续综合划分法综合划分法使用范围：使用范围：对丁类建筑及层数不超过对丁类建筑及层数不超过1010层和高度在层和高度在3030m m以下的丙类建以下的丙类建筑，当无实测剪切波速资料时，可根据岩土名称和性状按下筑，当无实测剪切波速资料时，可根据岩土名称和性状按下表规定划分土的类别。表规定划分土的类别。淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，的填土，流塑黄土软弱土稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,的粘性土和粉土,的填土，可塑黄土,中软土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，的粘性土和粉土，坚硬黄土中硬土稳定岩石，密实的碎石土坚硬土或岩石土层剪切波速范围(m/s)岩土名称和性状土的类型500sv250500sv140250svsv140200akf200akf130akf130akfakf-地基土静承载力标准值地基土静承载力标准值 土土的的类别划分和剪切波速范围类别划分和剪切波速范围2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续划分步骤：划分步骤：（1）由各层土的名称和性状，并根据经验，在表中的范）由各层土的名称和性状，并根据经验，在表中的范围内估计各层土的剪切波速，如取中间值：围内估计各层土的剪切波速，如取中间值：中硬土：中硬土：375 m/s中软土：中软土：200 m/s软弱土：软弱土：100 m/s（2）计算等效剪切波速。）计算等效剪切波速。（3）按等效剪切波速再查表确定土类型。）按等效剪切波速再查表确定土类型。2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续、场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度 覆盖层厚度：是指从地表到地下基岩面的垂直距离，也覆盖层厚度：是指从地表到地下基岩面的垂直距离，也就是基岩的埋深。就是基岩的埋深。覆盖层厚度的大小直接影响地面反应谱的周期及强度。覆盖层厚度的大小直接影响地面反应谱的周期及强度。当基岩埋深小时，对地面运动中的短周期分量有明显放当基岩埋深小时，对地面运动中的短周期分量有明显放大作用；相反，基岩埋深大时，能使地面运动中的长周大作用；相反，基岩埋深大时，能使地面运动中的长周期分量有所加强。期分量有所加强。震害随场地覆盖层厚度的增加而加重。震害随场地覆盖层厚度的增加而加重。2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续我国规范取值规定：我国规范取值规定：一般情况下，地面到剪切波速大于一般情况下，地面到剪切波速大于500m/s的坚硬土层顶的坚硬土层顶面的距离为场地覆盖层厚度。面的距离为场地覆盖层厚度。当地面当地面5m以下存在剪切波速大于上层土剪切波速以下存在剪切波速大于上层土剪切波速2.5倍倍的土层且下卧岩土层的剪切波速不小于的土层且下卧岩土层的剪切波速不小于400m/s时，也可时，也可取地面至该土层顶面的距离作为覆盖层厚度。取地面至该土层顶面的距离作为覆盖层厚度。土层中夹有剪切波速大于土层中夹有剪切波速大于500m/s的孤石等，应视同周围的孤石等，应视同周围土层。土层。土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖层土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖层厚度中扣除。厚度中扣除。2.1.22.1.2场地类别场地类别 建筑场地类别是场地条件的基本表征，地震效应与场地建筑场地类别是场地条件的基本表征，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。便区别对待。抗震规范抗震规范指出：建筑场地类别应根据土层等效剪切指出：建筑场地类别应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为波速和场地覆盖层厚度划分为4 4类类(见下表见下表)。各类建筑场地的覆盖层厚度各类建筑场地的覆盖层厚度 80 315 3050 0 500sev250500sev140250sevsev140m5m5m3501580m3等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场场 地地 类类 型型例题例题例：例：已知某建筑场地的钻孔已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定土层资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。该建筑场地的类别。层底深度层底深度(m)土层厚度土层厚度(m)土的名称土的名称剪切波速剪切波速m/s9.59.5砂砂17037.828.3淤泥质粘土淤泥质粘土13043.65.8砂砂24060.116.5淤泥质粘土淤泥质粘土200632.9细砂细砂31069.56.5砾混粗砂砾混粗砂520解：解：（1 1）确定地面下）确定地面下2020m m表表层土的场地土类型：层土的场地土类型：tdvse/0m/s3577.146130/5.10170/5.92010nisiivdd查表：属于中软土查表：属于中软土（2 2）确定覆盖层厚度）确定覆盖层厚度md630（3 3）查表确定建筑场地类别属于）查表确定建筑场地类别属于类场地类场地2.2 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天然地基的震害特点：天然地基的震害特点：1 1）一般情况下，地基具有较好的抗震能力，震害较少。）一般情况下，地基具有较好的抗震能力，震害较少。一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，地一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，地基承载能力在长期自重作用下有所提高；基承载能力在长期自重作用下有所提高；地震时，荷载增大，但短时效应使其承载能力也有提高。地震时，荷载增大，但短时效应使其承载能力也有提高。2 2）不同基础类型，震害差异明显。）不同基础类型，震害差异明显。桩基比筏基好，深基比浅基好，条基比独基好桩基比筏基好，深基比浅基好，条基比独基好3 3）但高压缩性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，在地震）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。震中也会发生震陷。还有较严重的是地基的液化。地基一旦发生破坏，震后的修复加固就相当困难，有时地基一旦发生破坏，震后的修复加固就相当困难，有时甚至是不可能的，所以也应对地基的震害现象进行深入甚至是不可能的，所以也