
抗震第二章习题及解析课件.ppt
39页第二章 场地、地基和基础场地场地::建筑物的所在地,其在范围大体相当于厂区、居民小区或自然村或不小于1km2的平面面积 基础基础::基础就是在室外地面以下,承受上部结构传来的荷载的那部分结构 地基地基::在基础以下的或天然,或人工的土层,承受基础以及上部结构的 荷载 o2.1 建筑场地建筑场地o2.2 地基的抗震验算地基的抗震验算o2.3 液化地基判别和处理液化地基判别和处理o2.4 桩基的抗震验算桩基的抗震验算 主要内容§2.1 §2.1 建筑场地建筑场地场地场地:建筑场地是指建筑物的所在地,其在范围大体相当于厂区、居民小区 或自然村或不小于1km2的平面面积 一、建筑地段的划分一、建筑地段的划分表2-1有利、一般、不利和危险地段的划分在选择建筑地段时,应选择对建筑抗震有利的地段,避开不利地段,当无法避开时,应采取适当的抗震措施,不应在危险地段建造建筑物 2 2、局部孤突地形的震害影响、局部孤突地形的震害影响位于局部孤立突出地形(如山嘴、山丘、陡坡等)的建筑,其位于局部孤立突出地形(如山嘴、山丘、陡坡等)的建筑,其震害一般均较平地上同类建筑为重选址时应尽可能避开震害一般均较平地上同类建筑为重。
选址时应尽可能避开2)2)影响断裂带错动的因素:地震烈度,覆盖土层厚度:影响断裂带错动的因素:地震烈度,覆盖土层厚度:8 8度大于度大于60m60m、、9 9度大于度大于90m90m时可不考虑其影响时可不考虑其影响3)3)避让:不满足上述条件时,应避开发震地带,避开距离应大避让:不满足上述条件时,应避开发震地带,避开距离应大于于200200~~300m300m1 1、发震断裂带的震害和避让、发震断裂带的震害和避让断裂带断裂带: :垮落带上方的岩层产生断裂或裂缝,但仍保持其原有层垮落带上方的岩层产生断裂或裂缝,但仍保持其原有层状的岩层带状的岩层带1)1)震害:断裂带是地质构造上的薄弱环节,在地震时可能产生震害:断裂带是地质构造上的薄弱环节,在地震时可能产生新的错动,使地面建筑物遭受较大的破坏因此,对于这种危新的错动,使地面建筑物遭受较大的破坏因此,对于这种危险地段选择建筑场地时应予以避开险地段选择建筑场地时应予以避开 1.建筑场地对建筑物震害的影响.建筑场地对建筑物震害的影响 o软软弱弱地地基基上上,,自自振振周周期期长长的的柔柔性性结结构构容容易易遭遭到到破破坏坏,,刚刚性性结构相应表现较好;结构相应表现较好;o坚硬地基上坚硬地基上,柔性结构表现较好,而刚性结构表现不一。
柔性结构表现较好,而刚性结构表现不一如如7575年宁海、年宁海、7676年唐山地震年唐山地震o深厚覆盖土层深厚覆盖土层上建筑物的震害较重,而浅层土上建筑物的上建筑物的震害较重,而浅层土上建筑物的震害则相对要轻些震害则相对要轻些二、二、 场地土的分类场地土的分类 地震时:地震时:地震波是由基岩传到场地,再由场地传到建筑物场地对地震波是由基岩传到场地,再由场地传到建筑物场地对地震波具有放大和滤波作用场地条件不同对地震波的放大和滤波作用地震波具有放大和滤波作用场地条件不同对地震波的放大和滤波作用就不同,建造在不同场地上的建筑物在同一次地震作用下的破坏作用也就不同,建造在不同场地上的建筑物在同一次地震作用下的破坏作用也不一样,这已被国内外的震害资料所证明不一样,这已被国内外的震害资料所证明 但场地土的影响是明显的如但场地土的影响是明显的如1976年委内瑞拉地震中,加拉加斯高年委内瑞拉地震中,加拉加斯高层建筑破坏有明显的区域性,主要集中在冲积层最厚的地方层建筑破坏有明显的区域性,主要集中在冲积层最厚的地方§2.1 §2.1 建筑场地建筑场地1、场地土的划分、场地土的划分《建筑抗震设计规范》根据场地图的剪切波速将建筑场地土分成4类,当没有剪切波速资料时也可以根据岩土的名称和性状来划分 土的类型 岩土名称和性状 土层剪切波速范围(m/s)坚硬土或岩石 稳定岩石,密实的碎石土中硬土 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 中软土 稍密的砾、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 软弱土 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 表2-2土的类型划分和剪切波速范围§2.1 §2.1 建筑场地建筑场地2、场地土覆盖层厚度、场地土覆盖层厚度覆盖层厚度是指从地面至地下基岩面的距离。
场地土覆盖层厚度越薄对地震短周期的放大作用就越大;相反,场地土覆盖层厚度越厚对地震中长周期分量的放大作用就越大在工程设计中,一般不以实际基岩面计算场地土覆盖层厚度对于比较复杂的场地条件,《建筑抗震设计规范》中按下列要求确定场地土覆盖层厚度:1)一般情况下,应按地面至剪切波速大于 500m/s 的土层顶面的距离确定;2)当地面 5m 以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速 2.5 倍的土层,且其下卧岩土的剪切波速均不小于 400m/s 时,可按地面至该土层顶面的距离确定;3)剪切波速大于 500m/s 的孤石、透镜体,应视同周围土层;4)土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度,应从覆盖土层中扣除注: 为荷载试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa), 为基岩剪切波速§2.1 §2.1 建筑场地建筑场地3、、土层等效剪切波度土层等效剪切波度 场地土的组成是非常复杂的,对于成层场地土层可以用等效剪切波速反映各土层的综合刚度,其值可根据地震波通过计算深度范围内各土层的总时间等于该波通过同一计算深度的单一折算土层所需要的时间求得按照表层土的剪切波速和场地覆盖层厚度两个因素,将建筑场地分为Ⅰ~Ⅳ四种类别,见表2.2所示:4、、建筑场地类型的划分建筑场地类型的划分 15~80 3~15 3~50 0 Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅰ等效剪切波速等效剪切波速((m/s))场场 地地 类类 型型例例2-1、已知某建筑场地的地址钻探资料如表、已知某建筑场地的地址钻探资料如表2-4所示。
试计算土所示试计算土层的等效剪切波速,并判别土层性质层的等效剪切波速,并判别土层性质层底深度底深度(m)土土层厚度厚度(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淤泥淤泥质粘土粘土13543.65.8砂砂24060.116.5淤泥淤泥质粘土粘土200632.9细砂砂31069.56.5砾石粗砂石粗砂520表表2-4场地的地质钻探资料场地的地质钻探资料 §2.1 §2.1 建筑场地建筑场地例例2-1、已知某建筑场地的地址钻探资料如表、已知某建筑场地的地址钻探资料如表2-4所示试计算土所示试计算土层的等效剪切波速,并判别土层性质层的等效剪切波速,并判别土层性质解:解:((1)确定计算深度)确定计算深度由于计算深度,取覆盖层厚度和由于计算深度,取覆盖层厚度和 20m 二者的较小值,而该题覆盖层二者的较小值,而该题覆盖层厚度明显远大于厚度明显远大于20m,所以计算深度,所以计算深度d0取取20m2)确定地面下)确定地面下20m表层土的场地土类型:表层土的场地土类型:因为等效剪切波速:因为等效剪切波速: ,故表层土属于中软土。
故表层土属于中软土 2.1.3 2.1.3 场地的类别场地的类别例题例题2-22-2已知某建筑场地的钻孔地质资料如表已知某建筑场地的钻孔地质资料如表2-5所示,试确定该场地的类别所示,试确定该场地的类别 因为地表下因为地表下7.5m7.5m以下土层的以下土层的 = 520m/s>500m/s, = 520m/s>500m/s,故故 = 7.5m = 7.5m(1) (1) 确定覆盖层厚度确定覆盖层厚度[ [解解] ](2)(2)计算等效剪切波速,按式(算等效剪切波速,按式(2-12-1)有)有 查表得,表得,235.4位于250~500m/s之间,且故属于故属于Ⅱ类场地地>5m,>5m,二、二、 可不进行抗震验算的天然地基可不进行抗震验算的天然地基1. 为为了了简简化化和和减减少少抗抗震震设设计计的的工工作作量量,,抗抗震震规规范范规规定定部部分分建建筑物可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:筑物可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:(1)砌体房屋;砌体房屋;(2)地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑:地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑:• 一般单层厂房、单层空旷房屋;一般单层厂房、单层空旷房屋;• 不超过不超过8层且高度在层且高度在25m以下的一般民用框架房屋;以下的一般民用框架房屋;• 基础荷载与上述一般民用框架房屋相当的多层框架厂房;基础荷载与上述一般民用框架房屋相当的多层框架厂房;(3) 抗震规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。
抗震规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑2.2 地基的抗震验算地基的抗震验算一、天然地基破坏极少一、天然地基破坏极少软弱粘性土层指7度、8度和9度时,地基承载力特征值分别小于80、100和120kPa的土层 三、天然地基抗震验算三、天然地基抗震验算天然地基抗震验算时,地基土的抗震承载力按下式计算天然地基抗震验算时,地基土的抗震承载力按下式计算 :: ————调整后的地基土抗震承载力;调整后的地基土抗震承载力;————地基土抗震调整系数,按下表采用;地基土抗震调整系数,按下表采用;————深宽修正后的地基土静承载力特征值,按现行《建筑地基基础设计规范》采用深宽修正后的地基土静承载力特征值,按现行《建筑地基基础设计规范》采用岩土名称和性状岩土名称和性状 岩石,密实的碎石土,密实的砾,粗、中砂,岩石,密实的碎石土,密实的砾,粗、中砂, ≥300kpa ≥300kpa的粘性的粘性土和粉土土和粉土 1.51.5中密、稍密的碎石土,中密和稍密的砾、粗、中砂,密实和中密中密、稍密的碎石土,中密和稍密的砾、粗、中砂,密实和中密的细、粉砂,的细、粉砂,150kpa≤ <300kpa150kpa≤ <300kpa的粘性土和粉土,坚硬黄土的粘性土和粉土,坚硬黄土 1.31.3稍密的细、粉砂,稍密的细、粉砂,100kpa≤ <150kpa 100kpa≤ <150kpa 的粘性土和粉土,新近沉积的粘的粘性土和粉土,新近沉积的粘性土和粉土,可塑黄土性土和粉土,可塑黄土 1.11.1淤泥、淤泥质土,松散的砂、填土,新近堆积黄土及流塑黄土淤泥、淤泥质土,松散的砂、填土,新近堆积黄土及流塑黄土 1.01.0地基抗震承载力在静力设计承载力基础上调整。
调整的出发点:1)地震是偶发事件,地基抗震承载力安全系数可比静载时降低; 2)多数土在有限次的动载下,强度较静载下稍高 四四、、天然地基的抗震承载力验算天然地基的抗震承载力验算 步骤:步骤:1.1.根据根据静力设计的要求确定基础尺寸静力设计的要求确定基础尺寸 对地基进行强度和沉降量的核算对地基进行强度和沉降量的核算 2.2.地基抗震地基抗震强度验算强度验算 ::(荷载组合;基础底面的压力取为直线分布(荷载组合;基础底面的压力取为直线分布 ))基础底面地震作用效应标准组合基础底面地震作用效应标准组合的平均压力值的平均压力值 基础边缘地震作用效应标准组合基础边缘地震作用效应标准组合的最大压力值的最大压力值 五、五、天然地基的抗震承载力验算天然地基的抗震承载力验算 《建筑抗震设计规范》规定对于高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现拉应力;其他建筑,基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%对于矩形底面积除,则有 §2.3 液化地基判别和处理液化地基判别和处理一一一一. . . . 场地土的液化现象与震害场地土的液化现象与震害场地土的液化现象与震害场地土的液化现象与震害 处于地下水位以下的饱和砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实,使空隙水压力急剧上升,而在地震作用的短暂时间内,这种急剧上升的空隙水压力来不及消散,使有效压力减小,当有效压力完全消失时,土颗粒处于悬浮状态之中。
这时,土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性这种现象称为液化液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水 唐山地震时,严唐山地震时,严重液化地区喷水高度重液化地区喷水高度可达可达8 8米,厂房沉降米,厂房沉降可达可达1 1米 天津地震时,海天津地震时,海河故道及新近沉积土河故道及新近沉积土地区有近地区有近30003000个喷水个喷水冒砂口成群出现,一冒砂口成群出现,一般冒砂量般冒砂量0.1-10.1-1立方立方米,最多可达米,最多可达5 5立方立方米有时地面运动停米有时地面运动停止后,喷水现象可持止后,喷水现象可持续续3030分钟液化的震害:喷水冒砂淹没农田,淤塞渠道,淘空路基;液化的震害:喷水冒砂淹没农田,淤塞渠道,淘空路基;沿河岸出现裂缝、滑移,造成桥梁破坏,等等沿河岸出现裂缝、滑移,造成桥梁破坏,等等液化的震害:液化的震害: 1.1.地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜;地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜; 2.2.不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏,使梁板等不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏,使梁板等 水平构件及其节点破坏,使墙体开裂和建筑物体水平构件及其节点破坏,使墙体开裂和建筑物体 形变化处开裂;形变化处开裂; 3.3.室内地坪上鼓、开裂,设备基础上浮或下沉。
室内地坪上鼓、开裂,设备基础上浮或下沉影响场地土液化的主要因素:影响场地土液化的主要因素:(1)土层的地质年代和组成:地质年代越古老,其基本性能越稳定,土层的地质年代和组成:地质年代越古老,其基本性能越稳定,越不易液化;细砂较粗砂易液化等;越不易液化;细砂较粗砂易液化等;(2)土的相对密度:相对密实程度较小的松砂由于其天然孔隙比一般土的相对密度:相对密实程度较小的松砂由于其天然孔隙比一般较大,故相对密实程度较小的砂土容易液化;较大,故相对密实程度较小的砂土容易液化; (3) 土层的埋深和地下水位深度:沙土层的埋深越大,地下水为越深,土层的埋深和地下水位深度:沙土层的埋深越大,地下水为越深,其饱和砂土层上的有效覆盖压力也越都大,就越不容易液化;其饱和砂土层上的有效覆盖压力也越都大,就越不容易液化;(4)地震烈度和持续时间:地震烈度越高,持续时间越长,饱和砂土地震烈度和持续时间:地震烈度越高,持续时间越长,饱和砂土越易液化越易液化二二二二. . . . 液化判别与危害程度估计液化判别与危害程度估计液化判别与危害程度估计液化判别与危害程度估计 1 1、液化判别和处理的一般原则:、液化判别和处理的一般原则: 1 1)对存在饱和砂土和粉土(不含黄土)的地基,)对存在饱和砂土和粉土(不含黄土)的地基, 除除6 6度外,应进行液化判别。
对度外,应进行液化判别对6 6度区一般情况度区一般情况 下可不进行判别和处理,但对液化敏感的乙类下可不进行判别和处理,但对液化敏感的乙类 建筑可按建筑可按7 7度的要求进行判别和处理度的要求进行判别和处理7 7--9 9度时,度时, 乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判 别和处理!别和处理! 2 2)存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类)存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类 别、地基的液化等级结合具体情况采取相应的措别、地基的液化等级结合具体情况采取相应的措 施2 2 2 2、液化判别和危害性估计方法、液化判别和危害性估计方法、液化判别和危害性估计方法、液化判别和危害性估计方法 对一般工程项目,砂土或粉土液化判别及危害程度对一般工程项目,砂土或粉土液化判别及危害程度估计可按以下步骤进行:估计可按以下步骤进行:1 1 1 1)初判)初判)初判)初判 以地质年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土以地质年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土层厚度等作为判断条件。
层厚度等作为判断条件1 1))地质年代为第四纪晚更新世(地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及以前时,)及以前时,7、、8 度可判为不液化度可判为不液化;;((2 2))当粉土的粘粒(粒径小于当粉土的粘粒(粒径小于0.005mm的颗粒的颗粒)含量百分含量百分 率在率在7、、8和和9度时分别大于度时分别大于10、、13和和16可判为不液化;可判为不液化;((3 3)采用天然地基的建筑,当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条)采用天然地基的建筑,当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响件之一时,可不考虑液化影响————地下水位深度(地下水位深度(m m),按建筑使用期内年平均最高水位采用,也可按近期内年最高水位采用),按建筑使用期内年平均最高水位采用,也可按近期内年最高水位采用 ————液化土特征深度,按右表采用液化土特征深度,按右表采用 ————上覆非液化土层厚度(上覆非液化土层厚度(m m),计算时应注意),计算时应注意将淤泥和淤泥质土层扣除将淤泥和淤泥质土层扣除 —— —— 基础埋置深度(基础埋置深度(m m),小于),小于2m2m时应采用时应采用2m 2m 9m8m7m砂土砂土8m7m6m粉土粉土987烈度烈度饱和土饱和土类别类别上面判别式(上面判别式(d db b=2)=2)亦可用右图表示:亦可用右图表示:d db b>2>2时,在时,在d du u 、、d dw w中减去(中减去(d db b-2)-2)后再查图确定。
后再查图确定例例1 1图示为某场地地基剖面图上覆非液化图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度土层厚度du=5.5m其下为砂土,地下水位其下为砂土,地下水位深度为深度为dw=6.5m.基础埋深基础埋深db=1.5m,该场地为该场地为8度区确定是否考虑液确定是否考虑液 解:该场地为解:该场地为8度区,土的类型为砂土,度区,土的类型为砂土,查液化土特征深度查液化土特征深度2-7表知d0=8m,du=5.5m,dw=6.5m,db=1.5m<2m,取取db=2m. 9m8m7m砂土砂土8m7m6m粉土粉土987烈度烈度饱和土饱和土类别类别所以不需要考虑液化影响2 2 2 2)))) 细判细判细判细判采用标准贯入试验判别采用标准贯入试验判别 钻孔至试验土层上钻孔至试验土层上15cm处处,用用63.5公公斤穿心锤,落距为斤穿心锤,落距为76cm,打击土层,打,打击土层,打入入30cm所用的锤击数记作所用的锤击数记作N63.5,称为标,称为标贯击数用贯击数用N63.5与规范规定的临界值与规范规定的临界值Ncr比较来确定是否会液化比较来确定是否会液化1---1---穿心锤穿心锤2---2---锤垫锤垫3---3---触探杆触探杆4---4---贯入器头贯入器头5---5---出水孔出水孔6---6---贯入器身贯入器身7---7---贯入器贯入器靴靴标准贯入试验设备Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值 N0——液化判别标准贯入锤击数基准值,应按表2-8采用 ds——饱和土标准贯入点深度(m); ——粘粒含量百分率,当小于3或为砂土时,应采用3。
当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时,应采用标准贯入试验判别法当饱和砂土、粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时,应采用标准贯入试验判别法判别地面下判别地面下20m范围内土的液化;但对本规范第范围内土的液化;但对本规范第4.2.1条规定可不进行天然地基及基础条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑,可只判别地面下的抗震承载力验算的各类建筑,可只判别地面下15m范围内土的液化当饱和土标准贯范围内土的液化当饱和土标准贯入锤击数入锤击数(未经杆长修正未经杆长修正)小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判为液化土小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判为液化土当有成熟经验时,尚可采用其他判别方法在地面下当有成熟经验时,尚可采用其他判别方法在地面下20m 深度范围内,液化判别标准贯深度范围内,液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算:入锤击数临界值可按下式计算:——调整系数,设计地震第一组取0.80,第二组取0.95,第三组取1.05液化判别标准贯入锤击数基准值液化判别标准贯入锤击数基准值从上式可以看出,在确定临界值从上式可以看出,在确定临界值Ncr时主要考虑了土层所处的深度、地下水时主要考虑了土层所处的深度、地下水位的深度、饱和土的粘粒含量及地震烈度等影响场地土液化的主要因素,位的深度、饱和土的粘粒含量及地震烈度等影响场地土液化的主要因素,其中乘项其中乘项 具有具有3点物理意义:点物理意义:①①使公式同时适用于饱和砂土和粉土的判别;使公式同时适用于饱和砂土和粉土的判别;②②常数常数3表示表示 是砂土与粉土的分界线,当取是砂土与粉土的分界线,当取 时,则上时,则上述公式退化到所砂土液化的判别式;述公式退化到所砂土液化的判别式;③③随着土中粘粒含量的增加,土层的相应标准贯入锤击数临界值随着土中粘粒含量的增加,土层的相应标准贯入锤击数临界值Ncr将减小,将减小,土层越不容易液化,这就反映了粉土的液化趋势。
土层越不容易液化,这就反映了粉土的液化趋势3. 3. 3. 3. 液化场地危害程度的确定液化场地危害程度的确定液化场地危害程度的确定液化场地危害程度的确定 同同一一烈烈度度下下,,液液化化层层的的厚厚度度愈愈厚厚,,地地下下水水位位愈愈高高,,实实测测标标准准贯贯入入锤锤击击数数与与临临界界标标准准贯贯入入锤锤击击数数相相差差愈愈大大,,液液化化愈愈严严重重,,带来的危害也愈大带来的危害也愈大————液化指数液化指数IlE——液化指数;液化指数;n——在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数;在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数;Ni,Nci—分别为分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值,当实测值大于临界值时应点标准贯入锤击数的实测值和临界值,当实测值大于临界值时应取临界值的数值;取临界值的数值;di——i点所代表的土层厚度点所代表的土层厚度(m),可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标,可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半,但上界不小于地下水位深度,下界不大于液化深度;准贯入试验点深度差的一半,但上界不小于地下水位深度,下界不大于液化深度;Wi——i土层单位土层厚度的层位影响权函数值土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为单位为m-1).若判别深度为若判别深度为15m,,当该层中点深度不大于当该层中点深度不大于5m时应采用时应采用10,等于,等于15m时应采用零值,时应采用零值,5-15m时应按时应按线性内插法取值;若判别深度为线性内插法取值;若判别深度为20m,当该层中点深度不大于,当该层中点深度不大于5m时应采用时应采用10,等,等于于20m时应采用零值,时应采用零值,5-20m时应按线性内插法取值。
时应按线性内插法取值根据液化指数的大小,将液化程度划分为根据液化指数的大小,将液化程度划分为3个等级,见表个等级,见表2-9不同液化等级可能造成不同液化等级可能造成的震害情况见表的震害情况见表2-10表2-9液化等级表2-10不同液化等级可能造成的震害液化等级地面喷水冒砂情况对建筑的危害情况轻微地面无喷水冒砂,或仅在洼地、河边有零星的喷水冒砂点危害性小,一般不至引起明显的震害中等喷水冒砂可能性大,从轻微到严重均有,多数属中等危害性较大,可能造成不均匀沉陷和开裂,有时不均匀沉陷可能达到200mm严重一般喷水冒砂都很严重危害性大,不均匀沉陷可能大于200mm,高重心结构可能产生不允许的倾斜三、抗液化措施及选择三、抗液化措施及选择三、抗液化措施及选择三、抗液化措施及选择当液化土层较平坦、均匀时,可按下表选用抗液化措施当液化土层较平坦、均匀时,可按下表选用抗液化措施地基和上部结构处理,或其地基和上部结构处理,或其它经济的措施它经济的措施可不采取措施可不采取措施可不采取措施可不采取措施丁类丁类全部消除液化沉陷,或部分全部消除液化沉陷,或部分消除液化沉陷且对地基和上消除液化沉陷且对地基和上部结构处理部结构处理基础和上部结构处理,或更高要求的基础和上部结构处理,或更高要求的措施措施基础和上部结构处理,亦基础和上部结构处理,亦可不采取措施可不采取措施丙类丙类全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷,或部分消除液化全部消除液化沉陷,或部分消除液化沉陷且对地基和上部结构处理沉陷且对地基和上部结构处理部分消除液化沉陷,或对部分消除液化沉陷,或对地基和上部结构处理地基和上部结构处理乙类乙类严重严重中等中等轻微轻微地基的液化等级地基的液化等级建筑建筑类别类别1 1、全部消除地基液化沉陷的措施应符合:、全部消除地基液化沉陷的措施应符合:1 1))采用桩基时,桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度采用桩基时,桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖不包括桩尖部分部分),应按计算确定,且对碎石土,砾、粗、中砂,坚硬粘性土和密实,应按计算确定,且对碎石土,砾、粗、中砂,坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于粉土尚不应小于0.8m,对其他非岩石土尚不宜小于,对其他非岩石土尚不宜小于1.5m。
注:甲类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究,但不宜低于乙类的相应要求注:甲类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究,但不宜低于乙类的相应要求2 2)采用深基础时,基础底面埋入深度以下稳定土层中的深)采用深基础时,基础底面埋入深度以下稳定土层中的深度,不应小于度,不应小于0.5m0.5m;;3 3))采采用用加加密密法法((如如振振冲冲、、振振动动加加密密、、砂砂桩桩挤挤密密、、强强夯夯等等))加加固固时时,,应应处处理理至至液液化化深深度度下下界界,,且且处处理理后后土土层层的的标标准准贯贯入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值m m;;4 4)挖除全部液化土层)挖除全部液化土层;;5 5)采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽)采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽度,应超过基础底面下处理深度的度,应超过基础底面下处理深度的1/21/2且不小于基础宽度的且不小于基础宽度的1/51/5振冲技术亦称为振冲法,依其加固松软土的途径、手段不同,可分为振冲挤密法和振冲技术亦称为振冲法,依其加固松软土的途径、手段不同,可分为振冲挤密法和振冲置换法或称振冲碎石桩法。
振冲法是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动振冲置换法或称振冲碎石桩法振冲法是以起重机吊起振冲器,启动潜水电机带动偏心块,使振冲器产生高频振动,同时开动高压水泵,使高压水由喷嘴射出,在振偏心块,使振冲器产生高频振动,同时开动高压水泵,使高压水由喷嘴射出,在振冲作用下,将振冲器逐渐沉入土中的设计深度清孔后即从地面向孔内逐段填入碎冲作用下,将振冲器逐渐沉入土中的设计深度清孔后即从地面向孔内逐段填入碎石每一填石段为石每一填石段为30~~50cm,不停地投石振冲,经振挤密实达到设计要求后方,不停地投石振冲,经振挤密实达到设计要求后方提升振冲器,再填筑另一桩段如此重复填料和振密,直到地面,由此在地基中构提升振冲器,再填筑另一桩段如此重复填料和振密,直到地面,由此在地基中构成大直径的桩土共同工作的复合地基建筑物及其承担的荷载即由地基中的碎石桩成大直径的桩土共同工作的复合地基建筑物及其承担的荷载即由地基中的碎石桩和振密了的土体共同承担,因此,复合地基的承载力较原松软地基大为提高,而沉和振密了的土体共同承担,因此,复合地基的承载力较原松软地基大为提高,而沉降与不均匀沉降将显著地减小降与不均匀沉降将显著地减小。
用沉管灌注桩施工设备,将管中的砂石料从管底部带有活瓣管靴的钢管沉入地下预定用沉管灌注桩施工设备,将管中的砂石料从管底部带有活瓣管靴的钢管沉入地下预定深度,然后引入压缩空气,边振边提或提提停停,将管中的砂石料从管底端活门压出深度,然后引入压缩空气,边振边提或提提停停,将管中的砂石料从管底端活门压出并不断补充,直至形成挤密砂桩体,也可由冲击式沉管灌注桩设备施工,或不引入压并不断补充,直至形成挤密砂桩体,也可由冲击式沉管灌注桩设备施工,或不引入压缩空气2 2、、部分消除地基液化沉陷的措施应符合:部分消除地基液化沉陷的措施应符合:1 1))处理深度应使处理后的地基液化指数减少,其值不宜大于处理深度应使处理后的地基液化指数减少,其值不宜大于5 5;大面积筏基、箱基的中心区域,处理后的液化指数可比上;大面积筏基、箱基的中心区域,处理后的液化指数可比上述规定降低述规定降低1 1;对独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面;对独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值下液化土特征深度和基础宽度的较大值2 2)处理深度范围内,应挖除其液化土层或采用加密法加)处理深度范围内,应挖除其液化土层或采用加密法加固,使处理后土层的标准贯入锤击数实测值不小于相应固,使处理后土层的标准贯入锤击数实测值不小于相应的临界值。
的临界值3 3)基础边缘以外的处理宽度与全部清除地基液化沉陷时)基础边缘以外的处理宽度与全部清除地基液化沉陷时的要求相同的要求相同注:中心区域指位于基础外边界以内沿长宽方向距外边界大于相应方向1/4长度的区域1)1)选择合适的基础埋置深度选择合适的基础埋置深度;;5)5)管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等3.3.减轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合考虑采用减轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合考虑采用下列措施:下列措施:2)2)调整基础底面积,减少基础偏心;调整基础底面积,减少基础偏心;3)3)加强基础的整体性和刚性,如采用箱基、筏基或钢筋混加强基础的整体性和刚性,如采用箱基、筏基或钢筋混凝土十字形基础,加设基础圈梁、基础梁系等;凝土十字形基础,加设基础圈梁、基础梁系等;4)4)减减轻轻荷荷载载,,增增强强上上部部结结构构的的整整体体刚刚度度和和均均匀匀对对称称性性,,合合理设置沉降缝,避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等;理设置沉降缝,避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等;柔性接头,顾名思义是具有柔性作用的连接器,但是现实中大多是指钢质柔性接头柔性接头,顾名思义是具有柔性作用的连接器,但是现实中大多是指钢质柔性接头即卡箍式柔性接头和橡胶质柔性接头两大类。
钢质柔性接头是用于可焊接管道之间即卡箍式柔性接头和橡胶质柔性接头两大类钢质柔性接头是用于可焊接管道之间起补偿连接作用的连接器橡胶柔性接头又叫橡胶接头,橡胶软接头,可曲挠橡胶接起补偿连接作用的连接器橡胶柔性接头又叫橡胶接头,橡胶软接头,可曲挠橡胶接头等是用于金属管道之间起挠性连接作用的中空橡胶制品,柔性接头按连接方式头等是用于金属管道之间起挠性连接作用的中空橡胶制品,柔性接头按连接方式分松套法兰式、固定法兰式和螺纹式分松套法兰式、固定法兰式和螺纹式3种;按结构可分为单球体、双球体、异径体、种;按结构可分为单球体、双球体、异径体、弯球体及风压盘管等弯球体及风压盘管等5种 §2.4 桩基的抗震验算桩基的抗震验算1、可不进行桩基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,且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基承载力特值不大于100kPa的填土时,下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算:1)砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑2)7度和8度时的一般的单层厂房和单层空旷房屋;不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋;与其基础荷载与相当的多层框架厂房2低承台桩基础抗震验算当建筑物的桩基不符合上述条件时,除了满足《建筑地基基础设计规范》规定的要求外,还应进行桩基抗震验算。
桩基抗震验算时,根据地基土的具体情况,将其分为非液化土中的低承台桩基和液化土层中的低承台桩基抗震验算两类1)非液化土中的低承台桩基抗震验算1)单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值,可均比非抗震设计时提高25%;2)当承台侧面的回填土夯实至干重度不小于16.5kN/m3时,可考虑由承台正面填土与桩承担水平地震作用;但不应计入承台底面与地基之间的磨擦力;(2)存在液化土层的低承台桩基抗震验算,应符合下列规定:1)对一般浅基础,不宜计入承台周围土的抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担作用2)当桩承台底面上、下分别有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土层或非软弱土层时,可按下列两种情况进行桩的抗震验算,并按不利情况设计:①桩承受全部地震作用,桩承载力计算可按非液化土来考虑,但液化土的桩周摩阻力及桩水平抗力均应乘以表2-12的折减系数②地震作用按水平地震影响系数最大值的10%采用,单桩承载力仍按非抗震设计时提高25%取用,但应扣除液化土层的全部摩阻力及桩承台下2m深度范围内非液化土的桩周摩阻一力 ③打入式预制桩及其他挤土桩,当平均桩距为2.5-4倍桩径且桩数不少于5×5时,可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响。
当打桩后桩间土的标准贯入锤击数值达到不液化的要求时,单桩承载力可不折减,但对桩尖持力层作强度校核时,桩群外侧的应力扩散角应取为零打桩后桩间土的标准贯入锤击数宜由试验确定,也可按下式计算:N1——中打桩后的标准贯入锤击数; ——打入式预制桩的面积置换率;NP——打桩前的标准贯入锤击数土层液化影响折减系数土层液化影响折减系数。
