建筑结构抗震 第二章

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2.3.1 地基土液化及其危害
定义:砂土液化(地基土液化) 定义:砂土液化(地基土液化)
饱和松散的砂土或粉土(不含黄土),地震时易发生液化现象, 饱和松散的砂土或粉土(不含黄土),地震时易发生液化现象,地基承 ),地震时易发生液化现象 载力丧失或减弱,甚至喷水冒砂, 载力丧失或减弱,甚至喷水冒砂,这种现象一般称为砂土液化或地基 土液化。 年美国Alaska和日本新澙地震中大量出现。 和日本新澙地震中大量出现。 土液化。1964年美国 年美国 和日本新澙地震中大量出现
等效剪切波速 (m/s) ) 场
Ⅰ 0 Ⅱ



Ⅲ Ⅳ
(2)计算等效剪切波速,按式( m (2)计算等效剪切波速,按式(2-1)有 计算等效剪切波速 < 5m 500 ≥ v > 250 ≥5
se
vse > 500
1.5 2.0< 3m4.0 3~50 Vse = 7.5 /(140 ≥ v+ ) 3~15 <+ m 3 180 240 310 = 253.6
2.地基抗震强度验算 2.地基抗震强度验算 : 地基抗震
(荷载组合;基础底面的压力取为直线分布 ) 荷载组合;
平均压应力分布
p
实际压应力分布
M
基础底面地震作用效应标准组 合的平均压力值 基础边缘地震作用效应标准组 合的最大压力值
p £ faE
pmax £ 1.2 faE
零应力区
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§2.3 地基土液化及其防治
2.1.3 场地的类别
例题[2例题[2-1] [2
已知某建筑场地的钻孔地质资料如表2-3所示,试确定该场地的类别 所示, 已知某建筑场地的钻孔地质资料如表 所示
[ 解]
(1) 确定覆盖层厚度
因为地表下7.5m以下土层的 因为地表下7.5m以下土层的 Vs = 520m/s>500m/s, 7.5m 故 d 0 = 7.5m
vs 1
d1
vs 2
vs3
vs4
d2
d3 d0
d4
2.1.3 场地的类别
土的类型划分和剪切波速范围
土的 类型 坚硬土 或岩石 中硬土 中软土 软弱土
岩土名称和性状
稳定岩石, 稳定岩石,密实的碎石土
中密、稍密的碎石土,密实、中密的砾、 中密、稍密的碎石土,密实、中密的砾、粗、中砂, 中砂, f ak > 200 的粘性土和粉土,坚硬黄土 的粘性土和粉土, 稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,可塑黄土 稍密的的砾、 中砂 除松散外的细、粉砂 可塑黄土, 除松散外的细 可塑黄土 f ak ≤ 200 的粘性土和粉土, f ak > 130 的填土 的粘性土和粉土 淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉积的粘性土和粉土, 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, f ≤ 130 的填土,流塑黄土 ak
等效剪切波速 (m/s) ) 场
Ⅰ 0 Ⅱ



Ⅲ Ⅳ
场地类别确定根据: 场地类别确定根据: 土层等效剪切波速 场地覆盖层厚度
vse > 500 500 ≥ vse > 250 250 ≥ vse > 140 140 ≥ vse
< 5m < 3m < 3m
≥ 5m
3~50 3~15
> 50
15~80
唐山地震时, 唐山地震时,严重液化地 区喷水高度可达8 区喷水高度可达8米,厂房沉 降可达1 降可达1米。 天津地震时, 天津地震时,海河故道 及新近沉积土地区有近3000 及新近沉积土地区有近3000 个喷水冒砂口成群出现, 个喷水冒砂口成群出现,一 般冒砂量0.1 立方米, 0.1般冒砂量0.1-1立方米,最多 可达5立方米。 可达5立方米。有时地面运动 停止后,喷水现象可持续30 停止后,喷水现象可持续30 分钟。 分钟。
250 ≥ vse > 140
se
> 50
15~80
> 80
查表得, 查表得, Vse 位于250~500m/s之间,且 故属于Ⅱ 故属于Ⅱ类场地
d 0 >5m,
2.1.4 场地区划
场地设计地震动的区域划分给出的结果: 场地设计地震动的区域划分给出的结果: 城区范围内的场地类别区域划分(又称场地小区划) 城区范围内的场地类别区域划分(又称场地小区划) 设防地震动参数区划 场地地面破坏潜势区划等 场地区划的基本方法与过程: 场地区划的基本方法与过程:
地震波通过覆盖 土层传向地表 与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大 另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉
因此, 场地的固有周期 因此,地表地震动的 卓越周期 与 场地的固有周期 接近时 建筑物的振动会加大,相应地, 建筑物的振动会加大,相应地,震害也会加重
多层土的地震效应主要取决于三个基本因素
收集城区范围内的工程地质、水文地质、 收集城区范围内的工程地质、水文地质、地震地质资料 作出所考虑区域的控制剖面图 适当进行补充的工程地质勘探和剪切波速测试工作 按照钻孔地质资料统计, 按照钻孔地质资料统计,给出不同类别土的剪切波速随深度变化的经验关系 计算控制点的浅层岩土(地表下20m)等效剪切波速, 计算控制点的浅层岩土(地表下20m)等效剪切波速,并决定各控制点覆盖层厚度 20m 根据等效剪切波速和覆盖层厚度对城区范围内的场地作出小区划分
消除土的动力不稳定性 避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响
*一般土地基: 一般土地基:
建造于一般土质天然地基上的房屋遭遇地震时 极少有因地基强度不足或较大沉陷导致的上部结构破坏
可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的地基: 可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的地基: (1)砌体房屋 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑: (2) 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑: 1)一般的单层厂房和单层空旷房屋; 一般的单层厂房和单层空旷房屋; 2)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋; 不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋; 25m以下的一般民用框架房屋 3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。 基础荷载与2 项相当的多层框架厂房。 (3)规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。 规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。
xa fa
岩土名称和性状 岩石,密实的碎石土,密实的砾, 300kpa的粘性 岩石,密实的碎石土,密实的砾,粗、中砂,f ak ≥300kpa的粘性 中砂, 土和粉土 中密、稍密的碎石土,中密和稍密的砾、 中密、稍密的碎石土,中密和稍密的砾、粗、中砂,密实和中密 中砂, 的细、粉砂, <300kpa的粘性土和粉土 的粘性土和粉土, 的细、粉砂,150kpa≤ f ak <300kpa的粘性土和粉土,坚硬黄土 稍密的细、粉砂, 的粘性土和粉土, 稍密的细、粉砂,100kpa≤ f ak<150kpa 的粘性土和粉土,新近沉积的粘
结构破坏百分率(%) %)
影响建筑物震害的因素: 影响建筑物震害的因素
>14层
3 5层
10 14层 5 9层
土层厚度 (m)
房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大 ;
1967年委内瑞拉加拉加斯地震 1967年委内瑞拉加拉加斯地震
比较而言, 比较而言,软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地
定义
地震动的卓越周期: 地震动的卓越周期:在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期
n
适用于: 适用于:
> 80
剪切波速随深度 递增的一般情况 当计算深度以下 有明显的软弱土夹层时 应适当提高场地类别
土层等效剪切波速 Vse 计算 : Vse = d o / ∑ (d i / Vsi )
i =1
式中
——计算深度,取覆盖层厚度和20m两者的较小值; 计算深度 20m两者的较小值 d 0 ——计算深度,取覆盖层厚度和20m两者的较小值; ——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 n ——计算深度范围内土层的分层数; ——第 层土的剪切波速; Vsi ——第i层土的剪切波速; ——第 层土的厚度。 d i ——第i层土的厚度。
的场地 场地固有周期等值线
场地等效剪切波速等值线
场地固有周期T的计算: 场地固有周期T的计算: (剪切波重复反射理论 ) 场 地 区 划
4d i T =∑ i =1 Vsi
n
场地等效剪切波速等值线 场地固有周期等值线
n
Vsi
di
计算 i i
的 的剪切波速 的
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§2.2 地基抗震验算
2.2.1 地基抗震设计原则
我国建筑抗震设计规范: *我国建筑抗震设计规范:
地下基岩或剪切波速大于500m/s的坚硬土层至地表面的距离, 地下基岩或剪切波速大于500m/s的坚硬土层至地表面的距离,称为 500m/s的坚硬土层至地表面的距离 “覆盖层厚度” 覆盖层厚度”
2.1.3 场地的类别
各类场地土的覆盖层厚度表: 各类场地土的覆盖层厚度表:
性土和粉土, 性土和粉土,可塑黄土
ξs
1.5 1.3 1.1 1.0
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,
2.2.3 地基抗震验算
p
步骤: 步骤:
M
1.根据静力设计的要求确定基础尺寸 1.根据静力设计的要求确定基础尺寸 根据 对地基进行强度和沉降量的核算
2.2.2 地基土抗震承载力
天然地基抗震验算时, 天然地基抗震验算时,地基土的抗震承载力按下式计算 :
faE = xa fa
faE
——调整后的地基土抗震承载力; ——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; 地基土抗震调整系数 ——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》 ——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
地裂危害的防治
应采取防地裂措施的情况 软弱场地土上的建筑物,当基本烈度为7 软弱场地土上的建筑物,当基本烈度为7度以上时 中软场地土上的建筑物,当基本烈度为9 中软场地土上的建筑物,当基本烈度为9度时
防地裂措施: 防地裂措施:
砖结构房屋——在承重砖墙的基础内设置现浇钢筋混凝土圈梁 砖结构房屋——在承重砖墙的基础内设置现浇钢筋混凝土圈梁 —— 单层钢筋混凝土柱厂房——沿外墙一圈设置现浇整体基础墙梁 单层钢筋混凝土柱厂房——沿外墙一圈设置现浇整体基础墙梁 —— 或有现浇接头的装配整体式基础墙梁
定义 地基:建筑物基础下面受力层范围内的土层。 地基:建筑物基础下面受力层范围内的土层。
*松软土地基和不均匀地基: 松软土地基和不均匀地基:
在地震区 不能不加处理地直接 用作建筑物的天然地基
饱和的淤泥和淤泥质土 冲填土和杂填土 不均匀地基土
处理方法: 处理方法: 地基处理措施:置换、加密、 地基处理措施:置换、加密、强夯等 桩基等深基础 上部结构的处理措施
第二章 场地与地基
主要内容
2.1 2.2 2.3 场地划分与场地区划 地基抗震验百度文库 地基土液化及其防治
§2.1 场地划分与场地区划
2.1.1 场地及其地震效应
定义 场地:建筑物所在地,其范围大体相当于厂区、 场地:建筑物所在地,其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范围
地震类型、结构类型、 地震类型、结构类型、 下卧层的构成、 下卧层的构成、覆盖层厚度
土层剪切波 速范围(m/s) 速范围
适用于: 适用于: 10层和 10层和 高度30m以下的 高度30m以下的 30m
vs > 500 500 ≥ vs > 250 250 ≥ vs > 140
丙类建筑及 丁类建筑
140 ≥ vs
f ak
---由荷载试验等方法得到的地基土静承载力特征值 ---由荷载试验等方法得到的地基土静承载力特征值
液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水
砂土液化机理
地震 饱和砂土、 饱和砂土、粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移 颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压 孔隙水压力急剧增加
颗粒结构趋于压密
覆盖土层厚度
影响地震动的频谱特性
土层剪切波速 岩土阻抗比
—— 影响共振放大效应
2.1.2 覆盖层厚度
定义
*原意:从地表面至地下基岩面的距离 从地表面至地下基岩面的距离
工程上的判定: *工程上的判定:
当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波速的2.5倍 当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波速的2.5倍,且下部土层中 2.5 没有剪切波速小于400m/s的岩土层时, 没有剪切波速小于400m/s的岩土层时,该下部土层就可以近似看作基岩 400m/s的岩土层时
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