建筑结构抗震设计.ppt
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1、1,.场地、地基和基础, 本章要点 掌握:建筑地段选择的原则;场地类别的划分; 天然地基及基础抗震验算的一般原则;液 化的含义;抗液化的措施 理解:场地的基本概念;液化的判别;可液化地基 和软土地基的抗震措施 了解:建筑地段的划分;场地引起的震害;液化 的危害,2,.场地,.建筑地段的选择 ()建筑地段的划分 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“重灾区里有轻灾,轻灾区里由重灾” 产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。 建筑地段的划分:,3,.场地,()地段的选择 选择有利地段; 避开不利地段,当无法避开时,应采取适当的抗震措施; 不在危险地段建设。 .场地土及场地覆
2、盖层厚度 ()场地土:场地范围内的地基土。 在同一地震和同一震中距离时,软弱地基与坚硬地基相比,软弱地基地面的自振周期长,振幅大,振动持续时间长,震害也重。 一般地,软弱地基对建筑物有增长周期、改变振型和增大阻尼的作用。 场地的地震效应: 场地土对于从基岩传来的地震波具有防大作用。 坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。 场地土的类型:,4,.场地,()场地覆盖层厚度 一般来讲,震害随覆盖层厚度的增加而加重。,5,.场地,场地覆盖层厚度的确定: 一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面; 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 的下卧土层,且下卧土
3、层的剪切波速不小于400m/s时, 可按地面至该下卧土层顶面的距离确定; 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围土层; 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。 .场地类别 场地类别根据 土层等效剪切波速 和场地覆盖层厚度 划分为类。,6,.天然地基与基础的抗震验算,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。 .天然地基的震害特点 ()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
4、成上部结构的倾斜或破坏; ()杂填土、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; ()沟、坑、古河道、坡地办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。 .天然地基的抗震措施 ()软弱粘性土地基:采用桩基,地基加固,7,.天然地基与基础的抗震验算,()杂填土地基: 换土夯实;地基加固; ()不均匀地基: 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。 地基加固处理方法: 换土垫层法;重锤夯实法;挤密桩法;沉井预压法 .地基基础抗震设计 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。 ()地
5、基基础抗震设计的一般要求 同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土层; 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;,8,.天然地基与基础的抗震验算,地基有软弱土、可液化土、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; 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,使之能反映地基基础在不同阶段上的工作状态。 ()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: 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
6、,极少发现因地基承载力不够而产生震害。 我国抗震设计规范对量大面广的一般地基和基础不作抗震验算,对容易产生地基基础震害的液化地基,软土地基和严重不均匀地基规定了相应的抗震措施,以避免或减轻震害。,9,.天然地基与基础的抗震验算,可不进行地基基础抗震验算的范围 砌体房屋; 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般的单层厂房、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; 规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。 ()天然地基地震作用下的承载力验算 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: -基础底面平均压力(kPa) -基础底面
7、边缘最大压力(kPa) -地基土抗震允许承载力,10,.天然地基与基础的抗震验算,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%。 ()地基土抗震承载力确定 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: 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; 多数土在有限次的动载下,强度较静载下有所提高。 地基土抗震承载力: -调整后的地基抗震承载力设计值 -地基抗震承载力调整系数,11,.天然地基与基础的抗震验算,-深宽修正后的地基承载力特征值,按建筑地基基础设计规范GB50007采用。,12,.
8、 液化土与软土地基,.地基土的液化 ()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。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。,13,. 液化土与软土地基,()液化的震害 地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜; 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形变化处开裂;
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