建筑结构抗震第7章地基及基础.ppt

第7章 地基及基础,基本问题：,“刚性底盘”的假设是否成立？若存在较大误差会有什么后果？ 地震作用下地基承载力有何变化？ 什么是地基液化现象？,关于地基基础设计，抗震规范有如下规定：,同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。 同一结构单元的基础不宜部分采用天然地基，部分采用桩基。 软弱地基上的基础应加强其整体性和刚性。,§7.1 地基与上部结构的相互作用,一般来说，考虑地基与结构的相互作用后结构的地震作用将减小，但结构的位移和由P-效应引起的附加内力将增加。 一般情况下可不考虑。烈度较高，场地较软，结构基本周期较长的情况下可予以考虑。,§7-2 地基承载力抗震验算,地震灾害（二）地基失效 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。 抗震措施：对软弱粘性土采用桩基和地基加固。,一、不须验算的场合 抗震规范建议了不需进行抗震验算的范围。 （1）可不进行上部结构抗震验算的建筑。 （2）地基主要持力层内不存在软弱粘性土层的下列建筑 一般单层厂房和单层空旷房屋 砌体房屋 不超过8层且高度在24m以下的民用框架和框架-抗震墙房屋 基础荷载与相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋,抗震验算的范围,软弱地基上采用天然地基的单厂、单层空旷房屋、7层及以上的民用框架及荷载相应的多层厂房，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。,二、验算方法,天然地基基础抗震验算时，应采用地震作用效应标准组合，且地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算。 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。 地基抗震承载力:faE=sfa s 抗震承载力调整系数 1.0 根据岩土的性质不同， s 在1-1.5之间 fa深宽修正后的地基承载力特征值。,地基平均压力 P faE 地基最大压力 Pmax 1.2 faE 一般建筑零应力区不大于底面积的15%。,存在饱和沙土和饱和粉土（不含黄土）的地基，除6度设防外，应进行液化判别；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。,§7.3 地基液化现象,一、液化现象及危害 A.场地土的液化现象 处于地下水位以下的饱和砂土和粉土，在地震时容易发生液化现象。 砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作 用时将趋于密实。这种趋于密实的作用使 孔隙水压力急剧上升，在地震作用的短暂 时间内，孔隙水压力来不及消散，使土颗 粒处于悬浮状态。,当砂土和粉土液化时，其强度完全丧 失从而导致地基失效。 场地液化将使建筑整体倾斜，下沉， 墙体开裂，地面喷水、冒砂、裂缝等。 阪神地震淡路岛砂土液化 砂土液化试验,B.液化导致地基失效的条件,.砂土或粉土的密实度低 .地振动剧烈 .土的微观结构的稳定性差 .地下水位高 .高压水不易渗透 .上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位 （前5条是导致液化的条件，后一条是导致地基失效的条件）,C.影响液化的因素,1.土层的地质年代：古老的不易液化，新近的易液化。 2.土层土粒的组成和密实度，细砂比粗砂易液化，松散的比密实的易液化。 3.可液化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。 4.地震烈度和地震持续时间。,二、液化判别,分两步：“初判”和“标贯” 1、初步判别 1） 土的年代：早于第四纪晚更新世以前 沉积的土，7、8度时可判为不液化。 2）粉土的粘粒含量。7度、8度、9度分别 不小于10%、13%、16%时不液化。 3）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。,du d0+ db-2 （上覆土越厚越不易液化） dw d0+ db-3 （地下水位越深越不易液化） du+dw1.5 d0+2 db-4.5 du 上覆非液化土层厚度 d0 液化土特征深度 dw 地下水位深度 db 基础埋置深度，小于2m时取2m do-液化土特征深度表,以基础埋置深度为2m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度），地下水位深度判别再减一，再加上基础埋深不等于2m时的相对差值。 以上的公式和表格为建筑抗震设计规范的表达方式，与公路工程抗震设计规范的图2.2.2是完全等效的。 当不满足上述所有条件时，需进一步判别。（若满足上述判别条件，无须进行下述工作。）,判别式,返回,2、标准贯入试验判别,贯入试验判别：在地面以下20m(15m)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：（满足该式可液化） N63.5 标准贯入锤击数实测值（未经杆长修正） N0 标准贯入锤击数基准值 ds 饱和砂土或粉土的标准贯入点深度 dw 地下水位深度 rc 粘粒含量的百分率，小于3时取3 b 调整系数，设计地震第一、二、三组分别取0.8、0.95、1.05。,标准贯入锤击数基准值No,关于上次课的问题,地基抗震承载力验算时，地基承载力与静荷载作用下相比是高还是低？ 发生地基液化的条件是什么？ 液化导致地基失效的条件是什么？ 液化“初判”包括哪几方面？ “标贯”试验的目的？,2、液化指数,n 15m深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数 Ni，Ncri 实测值与临界值 di i点代表的土层厚度（m）。 wi 第i层土的影响权函数值,三、液化场地的危害性分析与抗液化措施 1、用相对贯入锤击数之比F来表示液化的沉降比：,液化等级的判别： IlE 6 轻微液化 6IlE18 中度液化 IlE 18 严重液化,0,Wi 10,5m,15m,3、抗液化措施 规范将处理措施分为三个档次，根据液化等级和建筑类别选取。 这三个档次为： 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。 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 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： 当液化土层较平坦且均匀时，可按规范中表4.3.6选用；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 表4.3.6 地基的液化等级 建筑类别 轻微 中等 严重 乙类 或 或+ 丙类 或无 或更高 或+ 丁类 可不采取措施 可不采取措施 或其他,1、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，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： 砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑。 7度和8度时，一般单层厂房、单层空旷房屋和不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房。 （构筑物的要求稍有不同）,§2.4 桩基的抗震设计,2、非液化土中低承台桩基的抗震验算： 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%。 当承台周围的回填土夯实至干密度不小于建筑地基基础设计规范对填土的要求时，可由承台正面填土与桩共同承担水平地震作用；但不应计入承台底面与地基土间的摩擦力。,3、存在液化土层的低承台桩基抗震验算 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，可按两种情况分别进行抗震验算，并按不利情况设计： A、桩承受全部地震作用，桩承载力按无液化土的方法确定，但液化土的桩周摩阻力及桩水平抗力，均应乘以液化影响折减系数，其值按建筑抗震设计规范表4.4.3采用。 B、地震作用按水平地震影响系数最大值的10%采用，桩承载力仍按无液化土的方法确定，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层的桩周摩阻力。,新规范的补充条款： *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。 *打入式预制桩及其他挤土桩，当平均桩距为2.54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：,式中 N1打桩后的标准贯入锤击数； r打入式预制桩的面积置换率； Np打桩前的标准贯入锤击数。 桩基的抗震构造等级及具体构造要求详见构筑物抗震规范第4.5.64.5.10条。,本章结束,