2 场地、和基础.ppt

第二章第二章 场地、地基和基础场地、地基和基础内容：内容：场地的地震影响、场地的地震影响、 场地的分类、场地的分类、 地基抗震措施、地基抗震措施、 地基抗震验算、地基抗震验算、 液化问题液化问题§2.1 §2.1 场地场地场地：是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂场地：是指建筑物建筑的地点，一般大体相当于一个厂区，居民点或自然村的范围区，居民点或自然村的范围 为什么要研究场地？为什么要研究场地？ 震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害不同因地震的大小和工程地质条件不同而不同震害不同因地震的大小和工程地质条件不同而不同一、场地土及场地覆盖层厚度一、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： 根据场地土的坚硬程度划分为四类根据场地土的坚硬程度划分为四类 土的坚硬程度的判别方法：土的坚硬程度的判别方法：A A、、实测剪切波速法：实测地面下实测剪切波速法：实测地面下2020m m（（但不深于覆盖但不深于覆盖层厚度）土层的等效剪切波速。

层厚度）土层的等效剪切波速 V Vs s   500 m/s 500 m/s 坚硬场地土坚硬场地土250 250   V Vs s ≤500 ≤500 中硬场地土中硬场地土140 140   V Vs s ≤250 ≤250 中软场地土中软场地土V Vs s≤140 ≤140 软弱场地土软弱场地土剪切波速土层厚度剪切波穿过土层的时间B B、、近似划分法：根据土层的性状近似划分，近似划分法：根据土层的性状近似划分， 见见P17P17表表2-12-12.2.场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度一般意义上的覆盖层厚度：从地面到基岩顶面的距离一般意义上的覆盖层厚度：从地面到基岩顶面的距离这种确定在技术上现在较为困难，这种确定在技术上现在较为困难，因为该厚度可能大几百米深因为该厚度可能大几百米深。

《《规范》的定义：规范》的定义：当剪切波当剪切波V Vs s   500 500时，时， 即认为是基即认为是基岩，其上部到地表的厚度为岩，其上部到地表的厚度为 场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度 3 3、、 震害表现：震害表现： 在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表现较好；性好的表现较好； 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，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，也有地基破坏什么原因呢？什么原因呢？这与这与场地的地震效应有关场地的地震效应有关. 地震波地震波软弱地基软弱地基 以长周期为主，放大以长周期为主，放大坚硬地基坚硬地基 以短周期为主，放大以短周期为主，放大。

当建筑的自振周期与场地的周期相近时，振动会放大，当建筑的自振周期与场地的周期相近时，振动会放大，使破坏更大，相反则小使破坏更大，相反则小 场地场地 （放大器，滤波器）（放大器，滤波器）场地的地震效应场地的地震效应共振效应共振效应软弱地基上建筑震害较重的原因软弱地基上建筑震害较重的原因1 1）建筑的破坏有一个过程，当建筑开裂后结构的自振周）建筑的破坏有一个过程，当建筑开裂后结构的自振周期将加大，对于坚硬场地上的建筑来说，由于结构的周期将加大，对于坚硬场地上的建筑来说，由于结构的周期将远离场地的周期，故结构的地震作用将减小期将远离场地的周期，故结构的地震作用将减小2 2）而软弱场地上的建筑开裂后，自振周期将靠近场地的）而软弱场地上的建筑开裂后，自振周期将靠近场地的周期，使结构的地震作用进一步加大，故破坏严重周期，使结构的地震作用进一步加大，故破坏严重二、场地的类别二、场地的类别 由于地震效应与场地有关，为了进行抗震设计，有必要由于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，以便区别对待对场地进行分类，以便区别对待。

建筑场地的类别与场地土的类型和场地土的覆盖层厚建筑场地的类别与场地土的类型和场地土的覆盖层厚度有关分为度有关分为I I、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ、、ⅣⅣ类等效剪切波速（m/s)场 地 类 别ⅠⅡⅢⅣVse>5000---500 ≥Vse >250<5≥5--250≥ Vse >140<33~50>50-Vse ≤140<33~15>15~80>80各类场地的覆盖层厚度表（各类场地的覆盖层厚度表（m)例：例： 已知某建筑场地的钻孔土层资料如下表所示，试确定该建已知某建筑场地的钻孔土层资料如下表所示，试确定该建筑场地的类别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 土层剪切波速土层剪切波速vsi 9.50 9.50 砂砂 170 37.80 28.30 淤泥质粘土淤泥质粘土 130 43.60 5.80 砂砂 240 60.10 16.50 淤泥质粘土淤泥质粘土 200 63.00 2.90 细细 砂砂 310 69.50 6.50 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表层土的场地土类型表层土的场地土类型v vsese值位于值位于250250  v vsese > >140m/s140m/s之间，故表层土属于中软场地之间，故表层土属于中软场地土。

土2 2）确定覆盖层厚度）确定覆盖层厚度d dovov由表中数据知，由表中数据知，6363m m以下的以下的v vsisi=520m/s>500m/s=520m/s>500m/s，，故故d dovov=63m=63m3 3））确定建筑场地的类别确定建筑场地的类别由于表层土为中软场地土，以及由于表层土为中软场地土，以及d dovov>50m>50m，，查规范表查规范表4.1.64.1.6知，知，该建筑场地类别为该建筑场地类别为IIIIII类§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 一般情况下，地基发生震害的情况很少但高压缩一般情况下，地基发生震害的情况很少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，在地震中也会同程度的震陷、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发生震陷还有较严重的是地基的液化抗震措施：对软弱粘性土采用桩基和地基加固抗震措施：对软弱粘性土采用桩基和地基加固天然地基抗震验算天然地基抗震验算 一、不验算的范围：抗震规范建议了不需进行抗震验一、不验算的范围：抗震规范建议了不需进行抗震验算的范围。

算的范围1 1）砌体房屋；）砌体房屋；（（2 2）地基主要持力层内不存在软弱粘性土层的）地基主要持力层内不存在软弱粘性土层的 一般单层厂房和单层空旷房屋、一般单层厂房和单层空旷房屋、 不超过不超过8 8层且高度在层且高度在2525m m以下的民用框架以下的民用框架 及基础荷载相当的多层框架厂房；及基础荷载相当的多层框架厂房；（（3 3）可不进行上部结构抗震验算的建筑可不进行上部结构抗震验算的建筑抗震验算的范围抗震验算的范围l软弱地基上采用天然地基的软弱地基上采用天然地基的l单厂、单层空旷房屋、单厂、单层空旷房屋、l7 7层及以上的民用框架层及以上的民用框架l及荷载相应的多层厂房，及荷载相应的多层厂房，l超过规范规定的不验算范围的建筑均需进行地基和基超过规范规定的不验算范围的建筑均需进行地基和基础的抗震验算础的抗震验算二、地基土抗震承载能力的调整二、地基土抗震承载能力的调整 除十分软弱土之外，地震作用下一般土的动强度皆比除十分软弱土之外，地震作用下一般土的动强度皆比静强度高静强度高 地基抗震承载力地基抗震承载力: :f faEaE= = a a• •f fa a  a a — — 抗震抗震承载力承载力调整系数调整系数 ≥1.0 ≥1.0 根据岩土的性质不同，根据岩土的性质不同，  a a 在在1-1.51-1.5之间之间f fa a——深深宽修正后的地基承载力特征值。

宽修正后的地基承载力特征值三、验算三、验算 地基平均压力设计值地基平均压力设计值 P≤ P≤ f faEaE 地基最大压力设计值地基最大压力设计值 P Pmaxmax ≤ 1.2 ≤ 1.2 f faEaE 零零应力区不大于底面积的应力区不大于底面积的15%15%§2.3 §2.3 液化土与软土地基液化土与软土地基一、场地土的液化现象一、场地土的液化现象 处于地下水位以下的饱和砂土和粉土，在地震时容处于地下水位以下的饱和砂土和粉土，在地震时容易发生液化现象易发生液化现象1.1.原因原因 砂土和粉土的土颗粒结构砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实受到地震作用时将趋于密实这种趋于密实的作用使空隙水这种趋于密实的作用使空隙水压力急剧上升，在地震作用的压力急剧上升，在地震作用的短暂时间内，孔隙水压力来不短暂时间内，孔隙水压力来不及消散，使土颗粒处于悬浮状及消散，使土颗粒处于悬浮状态 2. 2.危害危害 砂土和粉土液化时，其强度完全丧失从而导致地砂土和粉土液化时，其强度完全丧失从而导致地基失效。

基失效 场地液化将使建筑场地液化将使建筑整体倾斜，下沉，墙体整体倾斜，下沉，墙体开裂，地面喷水、冒砂、开裂，地面喷水、冒砂、裂缝等3. 3. 液化导致地基失效的条件液化导致地基失效的条件1）、砂土或粉土的密实度低）、砂土或粉土的密实度低2）、地振动剧烈）、地振动剧烈3）、土的微观结构的稳定性差）、土的微观结构的稳定性差4）、地下水位高）、地下水位高5）、高压水不易渗透）、高压水不易渗透6）、上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位）、上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位（前（前5 5条是导致液化的条件，后一条是导致地基失效的条条是导致液化的条件，后一条是导致地基失效的条件）件）4.4.影响液化的因素影响液化的因素1 1），土层的地质年代，古老的不易液化，新近的易液化土层的地质年代，古老的不易液化，新近的易液化2 2），土层土粒的组成和密实度，细砂较粗砂易液化，松），土层土粒的组成和密实度，细砂较粗砂易液化，松散的较密实的易液化散的较密实的易液化3 3），沙土的埋深和地下水位深度，埋深越深、地下水越），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深越不易液化4 4），地震烈度和地震持续时间。

地震烈度和地震持续时间二、场地液化的判别方法二、场地液化的判别方法 1 1、初步判别、初步判别1 1）） 土的年代，老于第四纪晚更新世以前的土，不液化土的年代，老于第四纪晚更新世以前的土，不液化2 2）） 粉土的粘粒含量粉土的粘粒含量7 7度、度、8 8度、度、9 9度分别不小于度分别不小于10%10%、、13%13%、、16%16%时不液化时不液化 3 3）上覆非液化土层厚度和地下水位深度满足下列条件之）上覆非液化土层厚度和地下水位深度满足下列条件之一时，可不考虑液化一时，可不考虑液化d du u  d d0 0+ d+ db b-2-2d dw w  d d0 0+ d+ db b-3-3上覆非上覆非液化土液化土层厚度层厚度基础埋置深度，小于基础埋置深度，小于2 2m m时取时取2 2m m液化土特征深度液化土特征深度地下水位深度地下水位深度do--do--液化土特征深度表液化土特征深度表 d du u  d d0 0+ d+ db b-2-2d dw w  d d0 0+ d+ db b-3-3上覆非上覆非液化土液化土层厚度层厚度基础埋置深度，小于基础埋置深度，小于2 2m m时取时取2 2m m液化土特征深度液化土特征深度地下水位深度地下水位深度以基础埋置深度为以基础埋置深度为2 2m m时可不考虑液化影响的上覆时可不考虑液化影响的上覆非液化土层厚度值为基准值（此值称为液化土特征深非液化土层厚度值为基准值（此值称为液化土特征深度），地下水位深度判别再减一，再加上基础埋深不度），地下水位深度判别再减一，再加上基础埋深不等于等于2 2m m时的相对差值。

时的相对差值以上的公式和表格为以上的公式和表格为《《建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范》》的表的表达方式，与达方式，与《《公路工程抗震设计规范公路工程抗震设计规范》的》的图图2.2.22.2.2是完是完全等效的全等效的当不满足上述要求时，需进一步判别若满足当不满足上述要求时，需进一步判别若满足上述判别条件，无须进行下述工作上述判别条件，无须进行下述工作2 2、标准贯入试验判别、标准贯入试验判别 贯入试验判别：在地面以下贯入试验判别：在地面以下1515m m深度范围内，饱和砂深度范围内，饱和砂土或粉土液化的标准贯入实验判别公式：（满足该式为土或粉土液化的标准贯入实验判别公式：（满足该式为液化）液化）N N63.5 63.5 — — 标准贯入锤击数实测值（未经杆长修正）标准贯入锤击数实测值（未经杆长修正）N N0 0 — — 标准贯入锤击数基准值标准贯入锤击数基准值 标准贯入锤击数基准值标准贯入锤击数基准值Nods — 饱和砂土或粉土的标准贯入点深度饱和砂土或粉土的标准贯入点深度rc c— — 粘粒含量的百分率，小于粘粒含量的百分率，小于3 3时取时取3 3 由此公式可判断每层土层是否液化由此公式可判断每层土层是否液化三、液化场地的危害性分析与抗三、液化场地的危害性分析与抗液化措施液化措施 1 1、用相对贯入锤击数之比、用相对贯入锤击数之比 F F来表示液化的沉降比。

来表示液化的沉降比 2 2、液化指数、液化指数 n — 15n — 15（（2020））m m深度范围深度范围内每一个钻孔标准贯入内每一个钻孔标准贯入试验点的总数试验点的总数N Ni i，，N Ncricri — — 实测值与临界实测值与临界值值d di i — i — i点代表的土层厚度点代表的土层厚度（（m m），），只考虑只考虑1515m m深w wi i — — 第第i i层土的影响权函层土的影响权函数值数值10m10m0W Wi i 10 105m5m（（15m））液化等级的判别：液化等级的判别： I IlElE   5 5（（6 6）） 轻微液化轻微液化 5(6)<5(6)

类别选取这三个档次为：这三个档次为：①①全部消除地基液化沉降的措施全部消除地基液化沉降的措施桩基、深基础、加密法、挖除液化层等桩基、深基础、加密法、挖除液化层等②②部分消除地基液化沉降的措施部分消除地基液化沉降的措施一定深度范围内处理，使锤击数大于临界值一定深度范围内处理，使锤击数大于临界值③③通过对基础和上部结构处理，减轻液化沉降的影响通过对基础和上部结构处理，减轻液化沉降的影响 抗液化措施的选取：抗液化措施的选取：当液化土层较平坦且均匀时，可按当液化土层较平坦且均匀时，可按《《规范规范》》中表中表4.3.64.3.6选用；选用；不应将未经处理的液化土层作为天然地基的持力层不应将未经处理的液化土层作为天然地基的持力层 抗液化措施抗液化措施 表表4.3.64.3.6 地基的液化等级地基的液化等级建筑类别建筑类别 轻微轻微 中等中等 严重严重 乙类乙类 ② ②或或③ ①③ ①或或②②且且③ ① ③ ① 丙类丙类 ③③或无或无 ③ ③或更高或更高 ① ①或或②②且且③ ③ 丁类丁类 可不采取措施可不采取措施 可不采取措施可不采取措施 ③ ③或其他或其他1 1、桩基可不进行抗震承载力验算的条件：、桩基可不进行抗震承载力验算的条件：承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无液化土层，承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无液化土层，且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基承载力特征值不大于且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基承载力特征值不大于100kPa的填土时，下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算：的填土时，下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算：①砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑。