场地、地基和基础抗震.ppt
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1、2.1 2.1 2.1 2.1 地震破坏作用地震破坏作用地震破坏作用地震破坏作用 从破坏性质和工程对策角度,地震对结构的破坏作用可从破坏性质和工程对策角度,地震对结构的破坏作用可分为两种类型:场地、地基的破坏作用和场地的震动作用。分为两种类型:场地、地基的破坏作用和场地的震动作用。场地和地基的破坏作用场地和地基的破坏作用一般是指造成建筑破坏的直接原一般是指造成建筑破坏的直接原因是由于场地和地基稳定性引起的。因是由于场地和地基稳定性引起的。为此要确定工程场地的设计地震动参数。为此要确定工程场地的设计地震动参数。第第2章章 场地、地基和基础抗震场地、地基和基础抗震 场地和地基的破坏作用大致有地面破
2、裂、滑坡、坍塌等。场地和地基的破坏作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等。这种破坏作用一般是通过场地选择和地基处理来减轻地这种破坏作用一般是通过场地选择和地基处理来减轻地震灾害的。震灾害的。场地的地震动作用场地的地震动作用是指由于强烈地面运动引起地面设施是指由于强烈地面运动引起地面设施振动而产生的破坏作用。振动而产生的破坏作用。减轻它所产生的地震灾害的主要途径是合理的进行抗震和减轻它所产生的地震灾害的主要途径是合理的进行抗震和减震设计和采取减震措施。减震设计和采取减震措施。1整理课件2.2 2.2 2.2 2.2 建筑地段的选择建筑地段的选择建筑地段的选择建筑地段的选择工程地质条件对地震破坏的影响很
3、大。工程地质条件对地震破坏的影响很大。常有地震烈度异常现象,即常有地震烈度异常现象,即产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。“重灾区里有轻灾,轻灾区里由重灾重灾区里有轻灾,轻灾区里由重灾”地段划分地段划分地段划分地段划分2整理课件 水边地的地下水边地的地下水位较高,土质也水位较高,土质也较松软,容易在地较松软,容易在地震时产生土壤滑动震时产生土壤滑动或地层液化。或地层液化。山坡地在地震山坡地在地震时会产生土壤滑动时会产生土壤滑动 用另外的土石用另外的土石來填补地基,常有來填补地基,常有土壤密实度不足情土壤密实度不足情形,导致建筑物在形,导致建筑物在地震
4、时产生倾斜、地震时产生倾斜、沉陷。沉陷。冲冲积积地地的的土土质质松松软软,地地震震时时容容易易塌塌陷陷,如如果果此此处处有有地地下下水水层层,还还 容容 易易 发发生液化。生液化。3整理课件临近悬临近悬崖,容崖,容易滑落易滑落 谷地或低地,这里的谷地或低地,这里的建筑物容易在地震发生时,建筑物容易在地震发生时,受土石崩塌破坏。受土石崩塌破坏。萨尔瓦多地震引发了一巨大的萨尔瓦多地震引发了一巨大的泥石流,数百户人家被埋在泥泥石流,数百户人家被埋在泥石里,估计有石里,估计有1200多人遇难多人遇难地裂地裂4整理课件地段选择地段选择地段选择地段选择1.1.选择有利地段;选择有利地段;2.2.避开不利地
5、段,当无法避开时,应采取适当的抗震措施;避开不利地段,当无法避开时,应采取适当的抗震措施;3.3.不在危险地段建设。不在危险地段建设。局部突出地形的影响局部突出地形的影响局部突出地形的影响局部突出地形的影响1 19 99 94 4年年云云南南昭昭通通地地震震,芦芦家家湾湾某某村村坐坐落落于于山山梁梁上上,山山梁梁长长1 15 50 0m m,顶顶部部最最宽宽1 15 5m m,最最窄窄5 5m m,高高6 60 0m m.距距震震中中18km18km。突突出出端端部部的的最最大大加加速速度度为为0 0.6 63 32 2g g,鞍鞍部部为为0 0.2 25 57 7g g,大大山根部为山根部为
6、0.431g0.431g。烈度为烈度为9度度烈度为烈度为8度度烈度为烈度为7度度5整理课件局部突出地形的影局部突出地形的影局部突出地形的影局部突出地形的影响响响响1.1.高突地形距离基准面的高度愈大,高处的反应愈大;高突地形距离基准面的高度愈大,高处的反应愈大;2.2.离陡坎和边坡顶部边缘的距离大,反应相对减小;离陡坎和边坡顶部边缘的距离大,反应相对减小;3.3.在同样地形条件下,土质结构的反应比岩质结构大;在同样地形条件下,土质结构的反应比岩质结构大;4.4.高突地形顶面愈开阔,远离边缘的中心部位的反应明高突地形顶面愈开阔,远离边缘的中心部位的反应明 显减小显减小;5.5.边坡愈陡,其顶部的
7、放大效应相应加大。边坡愈陡,其顶部的放大效应相应加大。6整理课件局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数-局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数-局部突出地形地震动参数的增大幅度-附加调整系数 0.6 0.5 0.4 0.3 0.5 0.4 0.3 0.2 0.4 0.3 0.2 0.1 0.3 0.2 0.1 0岩质地层岩质地层非岩质地层非岩质地层突出地形突出地形的高度的高度(m)局部突出局部突出台地边缘台地边缘的侧向平的侧向平均坡降均坡降(H/L)局部突出地形地震影响系数的增大幅度局部突出地形地震影响系数的增大幅度局部突出地形地震影响系数的增大幅度局部突出地形地震影响系数的增大幅度 0.
8、3 0.6 1.07整理课件发震断裂的影响发震断裂的影响与地下断裂构造直接相关的地裂与地下断裂构造直接相关的地裂与发震断裂间接相关的受应力场控制所产生的地裂与发震断裂间接相关的受应力场控制所产生的地裂局部地质构造的影响局部地质构造的影响8整理课件 断裂带是地质上的薄弱环节,浅源地震多与断裂活断裂带是地质上的薄弱环节,浅源地震多与断裂活动有关。动有关。发震断裂带附近地表,在地震时可能产生新的错动,发震断裂带附近地表,在地震时可能产生新的错动,使建筑物遭受较大的破坏,属于地震危险地段。使建筑物遭受较大的破坏,属于地震危险地段。建设时应避开。建设时应避开。发震断裂带上可能发生地表错位的地段主要在高烈
9、度发震断裂带上可能发生地表错位的地段主要在高烈度区,全新世以来经常活动的断裂上面。区,全新世以来经常活动的断裂上面。地下水位的影响地下水位的影响 地地下下水水位位对对建建筑筑物物的的震震害害有有明明显显的的影影响响,水水位位越越浅浅,震震害害越越严严重重。地地下下水水位位震震害害的的影影响响程程度度还还与与地地基基土土的的类类别别有有关关,软软弱弱土土地地基基,较较大大;粘粘性性土土地地基基,次次之之;坚坚硬硬土土地地基基,较小。较小。9整理课件 场地内存在发震断裂时,应对断裂的工程影响进行评场地内存在发震断裂时,应对断裂的工程影响进行评价,并应符合下列要求:价,并应符合下列要求:1.1.对符
10、合下列规定之一的情况,可忽略发震断裂错动对地对符合下列规定之一的情况,可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响:面建筑的影响:1 1)抗震设防烈度小于)抗震设防烈度小于8 8度;度;2 2)非全新世活动断裂;)非全新世活动断裂;3 3)抗震设防烈度为)抗震设防烈度为8 8度和度和9 9度时,前第四纪基岩隐伏断裂度时,前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于的土层覆盖厚度分别大于60m60m和和90m90m。2.2.对不符合本条对不符合本条1 1款规定的情况,应避开主断裂带。其避让款规定的情况,应避开主断裂带。其避让距离不宜小于下表对发震断裂最小避让距离的规定。距离不宜小于下表对发震断裂最小避让距离
11、的规定。_ 200m 400m 专门研究专门研究 9 _ 100m 200m 专门研究专门研究 8 丁丁 丙丙 乙乙 甲甲建筑抗震设防类别建筑抗震设防类别烈度烈度发震断裂的最小避让距离发震断裂的最小避让距离发震断裂的最小避让距离发震断裂的最小避让距离(m)(m)(m)(m)10整理课件2.3 2.3 建筑场地的类别划分建筑场地的类别划分 建筑场地指建筑所在地。大体相当于厂区、居建筑场地指建筑所在地。大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围。民点和自然村的区域范围。建筑场地按地震对建筑的影响划分为建筑场地按地震对建筑的影响划分为4 4类。类。建筑场地分类的指标是以场地土的类型和覆盖建筑场地分类的
12、指标是以场地土的类型和覆盖层的厚度。层的厚度。场地土层的固有周期的简化计算公式为场地土层的固有周期的简化计算公式为单一土层时单一土层时多层土时多层土时-覆盖层厚度覆盖层厚度-土的剪切波速土的剪切波速-土层总数土层总数-i层厚度层厚度-i层剪切波速层剪切波速一、场地土层的固有周期与场地的地震效应一、场地土层的固有周期与场地的地震效应1.1.场地土层的固有周期场地土层的固有周期11整理课件2.2.场地的地震效应场地的地震效应场地土对于从基岩传来的地震波具有放大作用。场地土对于从基岩传来的地震波具有放大作用。坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破
13、坏严重。二二二二.建筑场地的类别建筑场地的类别建筑场地的类别建筑场地的类别场地土的类型场地土的类型土的类型土的类型岩土名称和性状岩土名称和性状层剪切波土速层剪切波土速范围(范围(m/s)岩岩 石石坚硬、较硬且完整的岩石坚硬、较硬且完整的岩石vs800坚硬土或坚硬土或软质岩石软质岩石破碎和较破碎的岩石或较软的岩石,破碎和较破碎的岩石或较软的岩石,密实的碎石土密实的碎石土800vs500中硬土中硬土中密、稍密的碎石土,密实、中密的中密、稍密的碎石土,密实、中密的砾、粗、中砂,砾、粗、中砂,fak150的粘性土和的粘性土和粉土,坚硬黄土粉土,坚硬黄土500vs250中软土中软土稍密的的砾、粗、中砂稍
14、密的的砾、粗、中砂,除松散外的除松散外的细、粉砂细、粉砂,fak150的粘性土和粉土的粘性土和粉土,fak130的填土,可塑黄土的填土,可塑黄土250vs150 软弱土软弱土淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉积的粘性土和粉土,积的粘性土和粉土,fak150的填土,的填土,流塑黄土流塑黄土vs15012整理课件场地类别:场地类别:场地覆盖层厚度的确定:场地覆盖层厚度的确定:1.1.一般情况下,应按地面至剪切波速大于一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s500m/s的土层顶面;的土层顶面;2.2.当地面当地面5m5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速以下存
15、在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.52.5倍倍 的下卧土层,且下卧土层的剪切波速不小于的下卧土层,且下卧土层的剪切波速不小于400m/s400m/s时,时,可按地面至该下卧土层顶面的距离确定;可按地面至该下卧土层顶面的距离确定;3.3.剪切波速大于剪切波速大于500m/s500m/s的孤石、透镜体,应视同周围土层;的孤石、透镜体,应视同周围土层;4.4.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。土层中扣除。80 315 3050 0 等效剪切波速等效剪切波速(m/s)场场 地地 类类 型型岩石的剪切波速或土的等岩石的剪切波速
16、或土的等效剪切波速(效剪切波速(m/sm/s)场地类别场地类别I I0 0I I1 1vs8000 0800vs5000 0500vse2505 55 5250vse1503 33 350505050vse1503 33 3151515158080808013整理课件土层的等效剪切波速土层的等效剪切波速:-土层的等效剪切波速土层的等效剪切波速-计算深度(计算深度(m)m),取覆盖层厚度和,取覆盖层厚度和20m20m二者的较小值二者的较小值-剪切波在地面至计算深度之间的传播时间剪切波在地面至计算深度之间的传播时间-计算深度范围内第计算深度范围内第i i土层的厚度土层的厚度(m)(m)-计算深度范
17、围内第计算深度范围内第i i土层的剪切波速土层的剪切波速(m/s)(m/s)-计算深度范围内土层的分层数计算深度范围内土层的分层数各类建筑场地各类建筑场地的覆盖层厚度的覆盖层厚度:岩石的剪切波速或土的岩石的剪切波速或土的等效剪切波速(等效剪切波速(m/sm/s)场地类别场地类别I I0 0I I1 1vs8000 0800vs5000 0500vse2505 55 5250vse1503 33 350505050vse1503 33 3151515158080808014整理课件例:已知某建筑场地的钻孔例:已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示,试确定土层资料如表所示,试确定该建筑场地的类别。该
18、建筑场地的类别。层底深度层底深度(m)土层厚度土层厚度(m)土的名称土的名称剪切波速剪切波速m/s9.59.5砂砂17037.828.3淤泥质粘土淤泥质粘土13043.65.8砂砂24060.116.5淤泥质粘土淤泥质粘土200632.9细砂细砂31069.56.5砾混粗砂砾混粗砂520解:解:(1 1)确定地面下)确定地面下20m20m表层土表层土的场地土类型的场地土类型15整理课件例:已知某建筑场地的钻孔例:已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示,试确定土层资料如表所示,试确定该建筑场地的类别。该建筑场地的类别。层底深度层底深度(m)土层厚度土层厚度(m)土的名称土的名称剪切波速剪切波速m/
19、s9.59.5砂砂17037.828.3淤泥质粘土淤泥质粘土13043.65.8砂砂24060.116.5淤泥质粘土淤泥质粘土200632.9细砂细砂31069.56.5砾混粗砂砾混粗砂520解:解:(1 1)确定地面下)确定地面下20m20m表层土表层土的场地土类型的场地土类型(2 2)确定覆盖层厚度)确定覆盖层厚度(3 3)确定建筑场地类别)确定建筑场地类别属于中软土属于中软土属于属于类场地类场地16整理课件2.4 2.4 天然地基和基础天然地基和基础 地基在地震作用下的稳定性对基础及上部结构的内力地基在地震作用下的稳定性对基础及上部结构的内力分布是比较敏感的,因此确保地震时地基基础能够承
20、受上分布是比较敏感的,因此确保地震时地基基础能够承受上部结构传下来的竖向和水平地震作用以及倾覆力矩而不发部结构传下来的竖向和水平地震作用以及倾覆力矩而不发生过大变形和不均匀沉降是地基基础抗震设计的基本要求。生过大变形和不均匀沉降是地基基础抗震设计的基本要求。一、天然地基的震害特点一、天然地基的震害特点一、天然地基的震害特点一、天然地基的震害特点1.1.高压缩性饱和软粘土和承载力较低的淤泥质土在地震高压缩性饱和软粘土和承载力较低的淤泥质土在地震 中产生不同程度的震陷,造成上部结构的倾斜或破坏;中产生不同程度的震陷,造成上部结构的倾斜或破坏;2.2.杂填土、回填土和冲填土等松软填土地基,土质松软杂
21、填土、回填土和冲填土等松软填土地基,土质松软 且承载力较低,易产生沉陷,使结构开裂;且承载力较低,易产生沉陷,使结构开裂;3.3.沟、坑、古河道、坡地半挖半填等非匀质地基在地震沟、坑、古河道、坡地半挖半填等非匀质地基在地震 中的不均匀沉降或地裂缝引起上部结构破坏。中的不均匀沉降或地裂缝引起上部结构破坏。17整理课件二二二二.天然地基的抗震措施天然地基的抗震措施天然地基的抗震措施天然地基的抗震措施1.1.软弱粘性土地基软弱粘性土地基采用桩基,地基加固;采用桩基,地基加固;2.2.杂填土地基杂填土地基换土夯实;地基加固;换土夯实;地基加固;3.3.不均匀地基不均匀地基综合建筑体型、荷载、烈度、结构
22、类型等采取合理综合建筑体型、荷载、烈度、结构类型等采取合理的结构布局、地基抗震措施。的结构布局、地基抗震措施。地基加固处理方法地基加固处理方法:(1)换土垫层法换土垫层法 (2)重锤夯实法重锤夯实法 (3)挤密桩法挤密桩法 (4)沉井预压法沉井预压法18整理课件三、三、地基基础抗震验算地基基础抗震验算1 1)同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土层上;)同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土层上;2)2)同一结构单元不宜部分采用天然地基而另外部分采用桩基;同一结构单元不宜部分采用天然地基而另外部分采用桩基;3)3)地基有软弱土、可液化土、新近填土或严重不均匀土层地基有软弱土、可液化土、
23、新近填土或严重不均匀土层 时,宜加强基础的整体性和刚性;时,宜加强基础的整体性和刚性;4)4)根据具体情况,选择对抗震有利的基础类型,在抗震验算根据具体情况,选择对抗震有利的基础类型,在抗震验算 时应尽量考虑结构、基础和地基的相互作用影响,使之能时应尽量考虑结构、基础和地基的相互作用影响,使之能 反映地基基础在不同阶段上的工作状态。反映地基基础在不同阶段上的工作状态。地基基础抗震设计是通过选择合理的基础体系和抗震验地基基础抗震设计是通过选择合理的基础体系和抗震验算来保证其抗震能力的。算来保证其抗震能力的。1.1.1.1.地基基础抗震设计的一般要求地基基础抗震设计的一般要求地基基础抗震设计的一般
24、要求地基基础抗震设计的一般要求19整理课件2.2.2.2.可不进行地基基础抗震验算的范围可不进行地基基础抗震验算的范围可不进行地基基础抗震验算的范围可不进行地基基础抗震验算的范围由震害调查得到下面结论:由震害调查得到下面结论:只有少数房屋是由地基的原因而导致上部结构的破坏。只有少数房屋是由地基的原因而导致上部结构的破坏。导致上部结构破坏的地基大多是液化地基、易产生震导致上部结构破坏的地基大多是液化地基、易产生震陷的软土地基和严重不均匀地基。陷的软土地基和严重不均匀地基。大量的一般性地基具有良好的抗震性能,极少发现因大量的一般性地基具有良好的抗震性能,极少发现因地基承载力不够而产生震害。地基承载
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