建筑結構抗震設計地基與基礎共53張課件

1、 第八章 地基與基礎有關概念：地基基礎下面承受其傳來的全部荷載的土層。地基承受建筑物荷載而產生的應力和應變隨土層深度的增加而 減小，當達到一定深度后可以忽略；基礎建筑物埋在地面以下的承重構件。它承受上部建筑傳遞下來的全部荷載，并將這些荷載連同自重傳遞給下面土層，是建筑物的組成部分。 第八章 地基與基礎有關概念： 第八章 地基與基礎關于地基基礎設計，抗震規(guī)范有如下規(guī)定：1、避開危險地帶（如斷裂帶等）；2、同一結構單元的基礎不宜設置在性質截然不同的地基上；3、同一結構單元的基礎不宜部分采用天然地基，部分采用樁基；4、軟弱地基上的基礎應加強其整體性和剛性。 第八章 地基與基礎關于地基基礎設計，抗震規(guī)

2、范有8.1 建筑場地 場地：建筑物所在地，其范圍大體相當于廠區(qū)、居民點和自然村的范圍8.1.1 場地土類型場地土：場地范圍內的地基土分類指標：場地土的剛度土的剛度：研究表明，場地土質堅硬與否對地表地震效應影響明顯。這種土質堅硬性能稱之為“土的剛度”，一般用圖的剪切波速表示。8.1 建筑場地 場地：建筑物所在地，其范圍大體相當8.1 建筑場地 土的類型劃分和剪切波速范圍：土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速范圍(m/s)巖石堅硬、較硬且完整的巖石vs800堅硬土或軟質巖石破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實的碎石土800vs500中硬土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，fak150

3、的粘性土和粉土，堅硬黃土500vs250中軟土稍密的的礫、粗、中砂,除松散外的細、粉砂, fak150的粘性土和粉土, fak130 的填土，可塑黃土250vs150軟弱土淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土， fak130 的填土，流塑黃土vs150fak -由荷載試驗等方法得到的地基土靜承載力特征值8.1 建筑場地 土的類型劃分和剪切波速范圍：土的類8.1 建筑場地 8.1.2 場地覆蓋層厚度場地覆蓋層厚度的確定：（1）.一般情況下，應按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面距離確定；（2）.當地面5m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的土層，且其下臥巖土的剪切波

4、速不小于400m/s時，可按地面至該土層頂面的距離確定；（3）.剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應視同周圍土層；（4）.土層中的火山巖硬夾層，應視為剛體，其厚度應從覆蓋土層中扣除。8.1 建筑場地 8.1.2 場地覆蓋層厚度8.1 建筑場地 8.1.3 土層等效剪切坡速 土的等效剪切波速反應各層土的綜合剛度，其值可根據地震波通過計算深度范圍內各土層的總時間等于該波通過同一計算深度的單一折算土層所需的時間求的。 土層等效剪切波速Vse 式中: d0計算深度，取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值； n計算深度范圍內土層的分層數； Vsi第i層土的剪切波速； di第i層土的厚度； t 剪切波在地

5、面至計算深度之間的傳播時間。8.1 建筑場地 8.1.3 土層等效剪切坡速式中8.1 建筑場地 8.1.4 建筑場地類別劃分 建筑場地類別是場地條件的基本表征，場地條件對地震的影響已被多次大地震的震害現象、理論分析結果和強震觀測資料所證實。研究表明以下兩個場地條件是影響地表振動的主要因素： 1、場地土的剛度； 2、場地覆蓋層厚度。 房屋倒塌率隨土層厚度的增加而加大；比較而言，軟弱場地上的建筑物震害一般重于堅硬場地。8.1 建筑場地 8.1.4 建筑場地類別劃分 8.1 建筑場地 8.1.4 建筑場地類別劃分 我國根據上述兩個影響因素將建筑場地劃分為I、四種類別，其中I類分為I0、 I1兩個亞類

6、，如下表所示：表2 各類建筑場地的覆蓋層厚度（m） 注意：該表適用于剪切波速隨深度遞增的一般情況，當計算深度以下有明顯的軟土層時需要適當提高場地類型。巖石的剪切波速或土的等效剪切波速(m/s)場地類別I0I1ns8000800ns5000500nse25015050nse150808.1 建筑場地 8.1.4 建筑場地類別劃分 8.1 建筑場地 8.1.4 土層等效剪切坡速例：已知某建筑場地的鉆孔土層資料如表所示，試確定該建筑場地的類別。層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥質粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質粘土2006

7、32.9細砂31069.56.5礫混粗砂5208.1 建筑場地 8.1.4 土層等效剪切坡速例：8.1 建筑場地 8.1.4 土層等效剪切坡速例：已知某8層、高度為26買的丙類建筑的場地地質鉆孔資料如下表所示，試確定該場地的類別。層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱地基土靜承載力特征值/kPa2.502.50雜填土13010.007.50粉質粘土12022.5012.50中密的細砂140-基巖-8.1 建筑場地 8.1.4 土層等效剪切坡速例：8.1 建筑場地 8.1.4 土層等效剪切坡速作業(yè)1：已知某建筑場地的鉆孔地質資料如下表所示，試確定該場地類別。層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切

8、波速m/s2.002.00雜填土2205.003.00粉土3008.503.50中砂39015.707.20碎石土5508.1 建筑場地 8.1.4 土層等效剪切坡速作業(yè)8.1 建筑場地 8.1.4 土層等效剪切坡速作業(yè)2：已知某建筑場地的鉆孔地質資料如下表所示，試確定該場地類別。層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切波速m/s2.102.10黃土13011.809.70 黃土9027.015.20粉土38059.5037.5礫石夾砂5308.1 建筑場地 8.1.4 土層等效剪切坡速作業(yè)8.2 地基承載力抗震驗算 一般情況下，地基發(fā)生震害的情況很少。但高壓縮性飽和軟黏土和強度低的淤泥質土，

9、在地震中會發(fā)生不同程度的震陷、傾斜。雜填土、回填土，在地震中也會發(fā)生震陷。還有較嚴重的是地基的液化。 抗震措施：對軟弱土采用樁基和地基加固等。 在許多情況下，只要滿足了靜荷載作用下的地基承載力要求，就可不進行地基承載力抗震驗算。8.2 地基承載力抗震驗算 一般情況下，地基8.2 地基承載力抗震驗算 8.2.1 無需驗算的場合（1）砌體房屋（2） 地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層的下列建筑：1）一般的單層廠房和單層空曠房屋；2）不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋；3）基礎荷載與2）項相當的多層框架廠房。（3）規(guī)范中規(guī)定可不進行上部結構抗震驗算的建筑。注意：軟弱黏土層指7度、8度

10、和9度時，地基承載力特征值分別小于80、100和120kPa的土層。8.2 地基承載力抗震驗算 8.2.1 無需驗算的8.2 地基承載力抗震驗算 8.2.2 驗算方法1、地基承載力式中：faE-調整后的地基抗震承載力設計值； -地基抗震承載力調整系數，根據土質不同，按表3采用； fa -深寬修正后的地基承載力特征值，按建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007采用。8.2 地基承載力抗震驗算 8.2.2 驗算方法18.2 地基承載力抗震驗算 8.2.2 驗算方法1、地基承載力表3 地基土抗震承載力調整系數8.2 地基承載力抗震驗算 8.2.2 驗算方法18.2 地基承載力抗震驗算 8.2.2 驗算方法

11、2、天然地基抗震承載力驗算8.2 地基承載力抗震驗算 8.2.2 驗算方法28.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危害1、場地土的液化現象 處于地下水位以下的飽和砂土與粉土，在地震時容易發(fā)生液化現象。砂土和粉土的土顆粒結構受到地震作用時將趨于密實。這種趨于密實的作用使孔隙水壓力急劇上升，在地震作用的短暫時間內，孔隙水壓力來不及消散，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)。1964年美國Alaska地震和日本新澙地震中大量出現。 唐山地震時，嚴重液化地區(qū)噴水高度可達8米，廠房沉降可達1米。天津地震時，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個噴水冒砂口成群出現，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可達5立方米。

12、有時地面運動停止后，噴水現象可持續(xù)30分鐘。8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危害1、場地土的液化現象8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危害1、場地土的液化現象南投埔里鎮(zhèn)民富一街路面因土壤液化而導致開裂及下陷南投市公所社會科辦公大樓前之大草坪產生土壤液化情形發(fā)生時間為2019年9月21日凌晨1時47分，位于臺灣南投集集鎮(zhèn)發(fā)生里氏規(guī)模達7.3級的大地震8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危害1、場地土的液化現

13、象2019年新西蘭基督城地震8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危害2、液化導致地基失效的條件（1）砂土或粉土的密實度低；（2）地震動較劇烈；（3）土的微觀結構的穩(wěn)定性差；（4）下水位高；（5）高壓水不易滲透；（6）上覆非液化土層較薄，或者有薄弱部位。8.3 液化土和軟土基地 8.3.1 液化現象及危8.3 液化土和軟土基地 3、影響液化的因素 地質年代的新老表示土層沉積時間的長短，地質年代越古老的土層，其固結度、密實度和結構性就越好，抵抗液化能力就越強； 一般來說，細沙較粗沙容易液化，顆粒均勻單一的較顆粒級配良好的容易液化。細沙容

14、易液化的主要原因是其透水性差，地震時易產生孔隙水超壓作用； 松沙較密沙容易液化，對于粉土，其黏性顆粒含量決定了這類土壤的性質，黏性顆粒少的比多的容易液化； 砂土層埋深越大，其上有效覆蓋壓力就越大，則土的側限壓力也就越大，就越不容易液化； 地下水位淺時較地下水位深時容易液化。對于砂土， 一般地下水位小于4m時易液化，超過此深度后幾乎不發(fā)生液化； 地震烈度越高和持續(xù)時間越長，越容易發(fā)生液化。一般液化主要發(fā)生在地震烈度為7度級以上地區(qū)，而烈度為6度及以下的地區(qū)，很少看到液化現象。（1）土層的地質年代：（2）土的組成：（3）土的密實程度：（4）土層的埋深：（5）地下水位深度：（6）地震烈度和持續(xù)時間：

15、8.3 液化土和軟土基地 3、影響液化的因素（1）土8.3 液化土和軟土基地 8.3.2 液化判斷兩大步驟：1.初步判別；2.標準貫入試驗判別（再判）1.初步判斷 以地質年代、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 （1）地質年代為第四紀晚更新世（Q3）及以前時，7、8度可判為不液化； （2）當粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率在烈度為7、8和9度時分別大于10、13和16可判為不液化； （3）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。8.3 液化土和軟土基地 8.3.2 液化判斷兩大8.3 液化土和軟土基地 8

16、.3.2液化判別-上覆非液化土層厚度（m)，計算時宜將淤泥和淤泥 質土層扣除；-基礎埋置深度(m),不超過2m時應采用2m；-地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內年平均最 高水位采用，也可按近期內年最高水位采用；-液化土特征深度（m)， 按右表采用。 9m 8m 7m 砂土 8m 7m 6m 粉土 9 8 7烈度飽和土類別上覆土越厚越不易液化地下水位越深越不易液化8.3 液化土和軟土基地 8.3.2液化判別-上8.3 液化土和軟土基地 上面判別式（db=2)亦可用下圖表示：db2時，在du 、dw中減去（db-2）后再查圖確定。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910d

17、w(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)粉土砂土液化初判地下水和上覆非液化層界限圖8.3 液化土和軟土基地 上面判別式（db=2)亦可8.3 液化土和軟土基地 8.3.2 液化判斷例：圖示為某砂土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.基礎埋深db=2m,該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m8.3 液化土和軟土基地 8.3.2 液化判斷例：8.3 液化土和軟土基地 8.3.2 液化判斷另解：按土層液化判別圖確定 du

18、=5.5m dw=6m1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土7度8度9度需要考慮液化影響。8.3 液化土和軟土基地 8.3.2 液化判斷另解8.3 液化土和軟土基地標準貫入試驗設備： 標準貫入試驗設備如圖所示。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所用的錘擊數記作N63.5，稱為標貫擊數。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。8.3.2 液化判斷2.標準貫入試驗判別初判條件均不能滿足時，地基土存在液化可能 采用標準貫入試驗進一步判別其是否液化1-63.5kg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8.3 液化土和軟土基地標準貫入試驗設備： 8.3.8.3 液化土和軟土基地8.3.2 液化判斷2.標準貫入試驗判別規(guī)范規(guī)定： 一般情況下，應判別地面下20m深度范圍內土的液化。當飽和砂土或粉土的實測標準貫入錘擊數N63.5小于或等于液化判別標準貫入錘擊數臨界值Ncr時，即N63.50.60.81/32/30.81.02/318.5