《建筑抗震學(xué)習(xí)資源》PPT課件.ppt

1,書名：建筑抗震 ISBN： 978-7-111-49125-5 作者：馬桂珍 出版社：機械工業(yè)出版社 本書配有電子課件,2,項目.建筑場地與地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計, 掌握： 1 建筑地段選擇的原則；場地類別的劃分； 2 天然地基及基礎(chǔ)抗震驗算的一般原則； 3 液 化的含義；抗液化的措施 理解： 1 場地的基本概念； 2 液化的判別； 3 可液化地基 和軟土地基的抗震措施 了解： 1 建筑地段的劃分； 2 場地引起的震害； 3 液化的危害,3,2.1 建筑場地的選擇,2.1.1 對建筑抗震有利、不利與危險地段 2.1.2 發(fā)震斷裂對工程影響分析 2.1.3 局部突出地形的放大作用,問題的產(chǎn)生：一次強烈地震后，有大量的建筑物和構(gòu)筑物遭到破壞，地震造成建筑物的破壞形態(tài)多種多樣，極其復(fù)雜。其中：由于場地和地基的破壞，從而使建筑物和構(gòu)筑物破壞。 場地和地基破壞大致有地面破壞、滑坡和坍塌，地基失效等幾種類型。對于場地和地基的破壞作用，一般是通過合理場地選擇和地基處理來減輕地震災(zāi)害的。,4,2.1.1 對建筑抗震有利、不利與危險地段,1 建筑地段的劃分,5,2.1.1 對建筑抗震有利、不利與危險地段,2 地段的選擇原則 選擇有利地段； 避開不利地段，當無法避開時，應(yīng)采取適當?shù)目拐鸫胧?不在危險地段建設(shè)。,6,2.1.2 發(fā)震斷裂對工程影響分析,斷裂帶是地質(zhì)構(gòu)造的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)震斷裂帶附近地表，在地震時可能會產(chǎn)生新的錯動，使地面建筑物遭受較大的破壞。所以，當場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂帶時，應(yīng)對斷裂的可能性和其對建筑物的影響進行分析評價。,例2-1 已知：一幢商住的高層住宅，其抗震設(shè)防烈度為8度（0.2g）,建筑抗震設(shè)防類別為丙類。該建筑的附近存在一條發(fā)震主斷裂帶，該帶的隱伏斷裂的土層覆蓋層厚度為50m,試確定該建筑避開這條主斷裂帶的最小距離。 【解】根據(jù)題意，可知本建筑由于隱伏斷裂的土層覆蓋層厚度為50m，小于60m，因此，本建筑應(yīng)避開這條主斷裂帶，其最小避讓距離不宜小于100m。,7,2.1.3 局部突出地形的放大作用,震害調(diào)查已多次證實，局部高凸地形對地震動的反應(yīng)較山腳的開闊地更為強烈，根據(jù)歷次地震調(diào)查的結(jié)果，山坡、山頂處建筑物遭受的地震烈度較平地要高出13度。,4.1.8當需要在條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖石和強風(fēng)化巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙類以上建筑時，除保證其在地震作用下的穩(wěn)定性外，尚應(yīng)估計不利地段對設(shè)計地震動參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用，其水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)。其值應(yīng)根據(jù)不利地段的具體情況確定，在1.11.6范圍內(nèi)采用。,抗震規(guī)范4.1.8規(guī)定：,8,2.2 建筑場地類別的劃分,問題的的產(chǎn)生： 場地范圍內(nèi)的地基土，在同一地震和同一震中距離時，軟弱地基與堅硬地基相比，軟弱地基地面的自振周期長，振幅大，振動持續(xù)時間長，震害也重。 一般地，軟弱地基對建筑物有增長周期、改變振型和增大阻尼的作用。 場地的地震效應(yīng)取決于： 場地土對于從基巖傳來的地震波具有防大作用。 堅硬土層上的剛性建筑、軟弱土上的柔性建筑破壞嚴重。 2.2.1 場地土類型與剪切波速 2.2.2 建筑場地類別劃分,9,2.2.1 場地土類型與剪切波速,場地土可根據(jù)工程地質(zhì)勘測資料，按剪切波速來進行分類。,表4.1.3 土的類型劃分和剪切波速范圍,10,2.2.2 建筑場地類別劃分 抗震規(guī)范4.1.6規(guī)定：,表4.1.6 各類建筑場地覆蓋層厚度 （m）,800,500,250,注：表中,系巖石的剪切波速。,11,2.2 建筑場地類別的劃分 例題,例題2-2 已知：某建筑場地的地質(zhì)鉆探資料見下表。試確定該建筑場地的場地類型。 某建筑場地地質(zhì)鉆探資料,12,解題思路和過程,【解】（1） 確定地面下土層的等效剪切波速： 由規(guī)范4.1.5知，應(yīng)為地面以下處為有剪切波速大于 ， 覆蓋層厚度大于20m，所以取計算深度 。 確定地面下范圍內(nèi)土的類型，計算等效剪切波速為： （2）確定覆蓋層厚度： 67.6m以下的土層為礫混粗砂，土層剪切波速大于500m/s,所以覆蓋層厚度取為67.6m。 （3）確定建筑場地類別。根據(jù)表層土的等效剪切波速為 和覆蓋厚度取為67.6m，查表知，該建筑場地類別屬于類。,150m/s,13,2.3 地基基礎(chǔ)抗震驗算,2.3 地基基礎(chǔ)抗震驗算 2.3.1 地基震害的特點 2.3.2 可不進行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗算的建筑 2.3.3 地基的抗震措施 2.3.4 地基抗震承載力及抗震驗算,2.3 地基基礎(chǔ)抗震驗算 2.3.1 地基震害的特點 2.3.2 可不進行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗算的建筑 2.3.3 地基的抗震措施 2.3.4 地基抗震承載力及抗震驗算,2.3 地基基礎(chǔ)抗震驗算 2.3.1 地基震害的特點 2.3.2 可不進行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗算的建筑 2.3.3 地基的抗震措施 2.3.4 地基抗震承載力及抗震驗算,2.3.1 地基震害的特點 2.3.2 可不進行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗算的建筑 2.3.3 地基的抗震措施 2.3.4 地基抗震承載力及抗震驗算,基礎(chǔ)在建筑結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的作用，一方面要承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，另一方面要將內(nèi)力傳給基礎(chǔ)下面的地基，同時地基應(yīng)滿足變形和承載力的要求。,14,2.3.1 地基震害的特點,從國內(nèi)外多次地震的勘察資料可知，在地震時，一般土層地基很少發(fā)生問題，多數(shù)的天然地基具有較好的抗震性能，很少發(fā)生因地基承載力的不足而造成的破壞。 地基破壞的原因較集中和明確。雖然地基失效導(dǎo)致各種各樣的破壞現(xiàn)象，例如，沉降、傾斜、墻裂縫、地表裂縫、滑移、隆起等等，但這種破壞的原因不外乎砂性土的震動液化，軟粘土震動軟化和不均勻地基引起的沉降差異。,15,2.3.2 可不進行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗算的建筑,抗震規(guī)范4.2.1規(guī)定了一部分建筑物可不進行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗算。 下列建筑可不進行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗算： 1 本規(guī)范規(guī)定可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。 2 地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱黏性土層的下列建筑： 1) 一般的單層廠房和單層空曠房屋； 2) 砌體房屋； 3) 不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墻房屋； 4) 基礎(chǔ)荷載與3)項相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震墻房屋。 注：軟弱黏性土層指7度、8度和9度時，地基承載力特征值分別小于80kPa、100kPa和120kPa的土層。,16,2.3.3 地基的抗震措施,抗震規(guī)范 3.3.4地基和基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)符合下列要求： 1 同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上。 2 同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基；當采用不同基礎(chǔ)類型或基礎(chǔ)埋深顯著不同時，應(yīng)根據(jù)地震時兩部分地基基礎(chǔ)的沉降差異，在基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)的相關(guān)部位采取相應(yīng)措施。 3 地基為軟弱黏性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土?xí)r，應(yīng)根據(jù)地震時地基不均勻沉降和其他不利影響，采取相應(yīng)的措施。,17,2.3.4 地基抗震承載力及抗震驗算,1 天然地基地震作用下的承載力驗算 規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下式要求： -基礎(chǔ)底面平均壓力（kPa) -基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力(kPa) -地基土抗震允許承載力,18,2.3.4 地基抗震承載力及抗震驗算,2.高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；其它建筑基礎(chǔ)底面與地基土之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。 3.地基土抗震承載力確定 地基抗震承載力在靜力設(shè)計承載力基礎(chǔ)上調(diào)整。 地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時降低； 多數(shù)土在有限次的動載下，強度較靜載下有所提高。 地基土抗震承載力： -調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計值 -地基抗震承載力調(diào)整系數(shù),19,-地基抗震承載力調(diào)整系數(shù),20,2.4 液化地基,2.4.1 液化機理及影響液化因素 2.4.2 液化危害的類型與特點 2.4.3 液化判別與危害性分析 2.4.4 地基土抗液化措施,21,2.4.1 液化機理及影響液化因素,.地基土的液化 處于地下水位以下飽和砂土和 粉土的土顆粒結(jié)構(gòu)受到地震作用時將 趨于密實，使空隙水壓力急劇上升， 而在地震作用的短暫時間內(nèi)，這種急 劇上升的空隙水壓力來不及消散，使 原有土顆粒通過接觸點傳遞的壓力減 小，當有效壓力完全消失時，土顆粒 處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全 失去抗剪強度而顯示出近于液體的特 性。這種現(xiàn)象稱為液化。 液化的宏觀標志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。,22,2.4.2 液化危害的類型與特點,2影響場地土液化的主要因素： 土層的地質(zhì)年代； 土層的土粒的組成和密實程度； 砂土層埋置深度和地下水位深度； 地震烈度和地震持續(xù)時間。 2.4.2 液化危害的類型與特點 1液化的震害 地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜； 不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié)點破壞，使墻體開裂和建筑物體形變化處開裂； 室內(nèi)地坪上鼓、開裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。,23,2.4.3 液化判別與危害性分析,1.液化的判別 液化判別和處理的一般原則： 對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應(yīng)進行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。 存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的措施。 為了減少判別場地土液化的勘察工作量，飽和砂土液化的判別可分兩步進行，即初步判別和標準貫入試驗判別。 凡經(jīng)初步判別為不液化或不考慮液化影響的場地土，原則上可不進行標準貫入判別試驗的判別。,24,2 液化土的判別,（）第一步：初步判別 以地質(zhì)年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。 地質(zhì)年代為第四紀晚更新世（Q3）及以前時，7、8 度可判為不液化； 當粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率在7、8和9度時分別大于10、13和16可判為不液化； 采用天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度和 地下水位深度符合下列條件之一時，可不考慮液化影響。,25,2 液化土的判別,-上覆非液化土層厚度（m)，計算時宜將淤泥和淤泥 質(zhì)土層扣除；,-基礎(chǔ)埋置深度(m),不超過2m時采用2m；,-地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最 高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用；,-液化土特征深度（m)， 按右表采用。,液化土特征深度 （m),26,. 液化土初步判別例題,例1 圖示為某場地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2m,該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。 解：按判別式確定,查液化土特征深度表,需要考慮液化影響。,27,（2） 第二步： 標準貫入試驗判別,標準貫入試驗判別 鉆孔至試驗土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘， 落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記 作N63.5，稱為標貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨 界值Ncr比較來確定是否會液化。 1-穿心錘 2-錘墊 3-觸探桿 4-貫入器頭 5-出水孔 6-貫入器身 7-貫入器靴,當飽和可液化土的標貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時，判為液化，否則判為不液化。,28,第二步： 標準貫入試驗判別,規(guī)范規(guī)定在地面下20m范圍內(nèi)，液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值可按下式計算：,-地下水位深度（m),-飽和土標準貫入試驗點深度（m),-粘粒含量百分率，當小于3或是砂土?xí)r，均應(yīng)取3。,-液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值，按下表采用。,液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值,29,3 液化等級與相應(yīng)的震害,由液化指數(shù)，按下表確定液化等級,液化等級與相應(yīng)的震害,30,2.4.4 地基土抗液化措施,可液化地基的抗震措施 當液化土層較平坦、均勻時，可按下表選用抗液化措施 注：甲類建筑的地基抗液