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建筑抗震设计,土木教研室,2.1 建筑场地 2.2 地基与基础的抗震验算 2.3 地基土的液化,第二章 建筑场地、地基与基础,2.1 概述,场地：建筑物所在地，在平面上大体相当于厂区、住宅小区、自然村的范围2.1.1 场地土类型,场地土，是指场地范围内的地基土 《抗规》（GB50011-2010）根据场地土层剪切波速大小及范围，场地土分：岩石，坚硬土或软质岩石，中硬土，中软土，软弱土土的类型划分和剪切波速范围,2.1.2 场地类别,1、覆盖层厚度,原指：地表面至地下基岩面的距离,《抗规》确定建筑场地覆盖层厚度： 1)一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧各岩土的剪切波速均不小于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其上部各土层剪切波速2.5倍的土层，且该层及其下卧各层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土的等效剪切波速反映土层的平均刚度，即按地面下20m深度，且不大于覆盖层厚度范围内土层平均性质分类。

2.1.2 场地类别,,2、土层的等效剪切波速,对于不超过10层且高度不超过24m的丙类建筑和丁类建筑，如无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状划分土的类型，再根据当地经验在表2-1剪切波速范围内估计剪切波速,《抗规》根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度将建筑场地划分为4类：,3、场地类别,各类建筑场地的覆盖层厚度(m),【例2.1】已知某建筑物场地的地质钻探资料如表所示，试确定建筑物场地的类别解】：,（1）计算计算等效剪切波速,据地面22m以下土层的剪切波速为：,确定场地覆盖层厚度,计算深度：,故覆盖层厚度：,（2）确定场地类别,，且,故该建筑场地为II场地,场地卓越周期（固有周期），随场地土类型、场地构造、震级、震源深度、震中距大小等而变化4、场地卓越周期,卓越周期长，则场地土软；反之，场地土越硬 建筑物的自振周期与场地卓越周期相等或相近时，宜发生共振，震害越重；故需避开2.2 地基与基础的抗震验算,2.2.1、可不进行地基验算的范围,《建筑抗震设计规范》规定，下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算： 1)《建筑抗震设计规范》规定可不进行上部结构抗震验算的建筑2) 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的建筑： ① 一般的单层厂房和单层空旷房屋； ② 砌体房屋； ③ 不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋； ④ 基础荷载与③项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。

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1 地基土抗震承载力,2.2.2、天然地基基础抗震验算,地基土抗震承载力调整系数,规范规定：基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下式要求：,地基基础的抗震验算，一般采用“拟静力法”，即假定地震作用如同静力荷载恒定的作用在地基基础上,2 天然地基抗震验算,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；其它建筑，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%因此，对基础地面为矩形的基础，其受压宽度与基础宽度之比则应大于0.85，即,建筑抗震设计中，房屋结构的基础一般埋入地面以下，受到的地震作用影响较小可不进行抗震承载力计算 基础的设计，可按上部结构传下来的的有地震作用组合和无地震作用组合的最不利内力进行设计3 基础的抗震承载力计算,2.3.1 地基液化概述,定义：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，使原有土颗粒通过接触点传递的压力减小，当有效压力完全消失时，土颗粒处于悬浮状态之中。

此时，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2.3 地基土的液化,液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水处于地下水位以下的饱和砂土和粉土在地震时容易出现液化现象,1964年，日本新潟地震时因地基液化而使楼房倾倒,2.3.2 液化的判别,1、液化判别和处理的一般原则：,1）对存在饱和砂土和粉土（不含黄土）的地基，除6度外，应进行液化判别对6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建筑可按7度的要求进行判别和处理 2）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施为了省时、省钱，一般采用两阶段判别原则，凡是初步判断不液化的就可以不进行第二阶段判别，以节省勘察工作量两阶段液化判别原则,《抗规》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1 初 步 判 别,饱和砂土或粉土(不含黄土)当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响 1）地质年代为第四纪晚更新世及以前时，7、8度可判为不液化； 2）当粉土的粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分率在7、8和9度时分别大于10、13和16可判为不液化；,3) 天然地基上的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位的深度符合下列任一条件时，可不考虑液化影响：,---上覆非液化土层厚度（m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除； ---基础埋置深度(m),不超过2m时采用2m； ---地下水位深度（m)，宜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（m)，按右表采用。

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，一般地面下20m范围内 但对《抗规》中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15m范围内土的液化2 标准贯入试验判别,标准贯入试验设备,钻孔至试验土层上15cm处,用63.5公斤穿心锤，落距为76cm，打击土层，打入30cm所用的锤击数记作N63.5，称为标贯击数 用N63.5与规范规定的临界值Ncr比较来确定是否会液化在地面下20m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：,---为与设计地震分组相关的调整系数液化判别标准贯入锤击数基准值,调整系数,液化指数：,2.3.3 液化地基的判别,---判别深度内每一个钻孔标准贯入试验点总数 ---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取临界值的取值； ---第i点所代表的土层厚度（m)； ---为i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位m-1)当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应采用零值，5~20m时应按线性内插法取值(如左图)当只需要判别15m范围以内的液化时，公式中15m(不包括15m)以下的值可视为零。

液化等级与相应的震害情况,一般地，液化指数越大，场地的喷水冒砂情况和建筑物的液化震害就越严重，因此可以根据液化指数的大小来区分地基的液化危害程度，即地基的液化等级例2.2】 某场地8度设防，设计基本加速度为0.2g，工程地质年代为第四纪全新世，设计地震分组为第一组，拟在上面建造一丙类建筑，基础埋深2.0m钻孔深度15m，地下水、土层顶面标高及各贯入点深度、锤击数实测值如图所示试判别地基是否液化；若为液化土，求液化指数和液化等级解】,1）初步判别 地下水位深度=1.0m，基础埋置深=2.0m， 液化特征深度=8m，上覆非液化土层厚=1m，,均不满足不液化或不考虑液化条件，需进一步判别1）液化判别,2）标准贯入试验判别测点 标准贯入锤击数基准值N 0=12，测点1标准贯入点深区度ds1，粘性土含量百分率ρc取3，测点1标准贯入锤击数临界值测点1标准贯入锤击数临界值,标准贯入锤击数实测值,,为液化土液化分析表,1）求各标准贯入点所代表的土层厚度di及其中点深度zi,（2）求液化指数,2）求di层中点所对应的权函数值wi,3）求液化指数,（3）判断液化等级,，液化等级为中级抗液化措施 见表2-9,当液化砂土层、粉土层较平坦且均匀时，乙类、丙类和丁类宜按表下选用地基抗液化措施；尚可计入上部结构重力荷载对液化危害的影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。

不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层 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1、全部消除地基液化沉陷的措施应符合：,1）采用桩基时，桩端深入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分），应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于0.5m，对其他非岩石尚不应小1.5m；,2）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0.5m；,3）采用加密法（如振冲、振动加密、砂桩挤密、强夯等）加固时，应处理至液化深度下界，且处理后土层的标准贯入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值；,4）挖除全部液化土层；,5）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1/2且不小于基础宽度的1/52、部分消除地基液化沉陷的措施应符合：,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5；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1；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2）采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于液化判别标准贯入锤击数临界值。

3）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4）采取减小液化震陷的其他方法，如增厚上覆非液化土层的厚度和改善周边的排水条件等1) 选择合适的基础埋置深度；,5) 管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等3、基础和上部结构处理，可综合考虑采用下列措施：,2) 调整基础底面积，减少基础偏心；,3) 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；,4) 减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，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；,返 回,。