第二章 场地与地基基础抗震

第二章场地与地基基础抗震一、选择题1、选择建筑物场地时，首先应知道该场地的地质、地形、地貌对建筑抗震是否有利、不利和危险，下列叙述正确的是[A]A.坚硬土、液化土和地震时可能滑坡的地段分别是对建筑抗震有利、不利和危险地段；B.坚硬土、密实均匀的中硬土和液化土分布分别是对建筑抗震有利、不利和危险地段；C.密实的中硬土、软弱土和半填半挖地基分别是对建筑抗震有利、不利和危险地段；D.坚硬土、地震时可能发生崩塌的部位和地震时可能发生地裂的部位分别是对建筑抗震有利、不利和危险地段。

2、划分有利、不利和危险地段的因素有：I.地质 II.地形 III.地貌 IV.场地覆盖层厚度V.建筑物的重要性 VI.基础类型，其中正确的是：[A]A.I、II、IIIB.IV、V、VIC.I、IV、VD.II、V、VI3、下列何种措施不能减轻液化对建筑物的影响？[C]A.选择合适的基础埋深；B.调整基础底面积；C.加强基础强度；D.减轻荷载、增强上部结构的整体刚度和均匀对称性。

二、填空题1、我国将建筑场地划分为四个类别，各类别根据场地覆盖层厚度和土层等效剪切波速确定。

2、场地土的类型按土层剪切波速大小划分为坚硬土或岩石、中硬土、中软土、软弱土。

3、地基土液化判别过程可以分为初步判别和_标准贯入试验判别两大步骤。

当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）大于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判别为_不液化_。

4、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；其他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% 。

三、名词解释活断层：地质历史上形成的晚更新世以来有活动，且将来有可能再度活动的断裂。

发震断层：具有潜在地震活动的断层，不属场地烈度问题所考虑的范围。

沙土液化：地下水位以下的饱和的松砂和粉上在地震作用下，上颗粒之间有变密的趋势。

但因孔隙水来不及排出，使土颗粒处于悬浮状态形成如液体一样，这种现象就称为上的液化。

影响土的液化的因素：土层的地质年代和组成；土层的相对密度；土层的埋深和地下水位的深度；地震烈度和地震持续时间等。

标准贯入试验判别：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。

四、简答题1、建筑地段划分成几类；选址原则是什么？答：根据对各种因素的综合情况及影响程度不同，场地地段划分为对建筑抗震有利、不利和危险地段。

选址原则：尽量选择对结构抗震有利的地段；尽可能避开对结构抗震不利的地段；除非特殊需要，不得在抗震危险地段上建造工程结构。

2、建筑场地的类别是如何划分的，共分几类？答：建筑场地的类别应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类。

3、简述地基基础抗震验算的原则。

哪些情况下可不进行地基基础抗震验算？答：地基基础抗震验算的原则是由规范规定只要求对地基抗震承载力进行验算，至于地基变形条件，则通过对上部结构或地基基础采取一定抗震措施来弥补。

下列建筑可不进行天然地基及基础抗震承载力验算： （1）砌体房屋。

（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;2)不超过8层且高度在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。

（3）抗震规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。

4、如何判别场地是否会发生沙土液化？答：1）初判：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）地质年代为第四纪晚更新世（Q3）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）采用天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液 化影响。

2） 细判：当饱和可液化土的标贯击数N63.5的值小于Ncr 值时，判为液化，否则判为不液化。

五、计算题102u b d d d >+-03w b d d d >+-01.52 4.5u w b d d d d +>+-答案：（1）确定地面下20m 范围内土的类型剪切波从地表到20m 深度范围的传播时间：等效剪切波速：因等效剪切波速250m/s>se ν>140m/s ， 故表层土属于中软土。

（2）确定覆盖层厚度由表2-1可知68m 以下的土层为砾石夹砂，土层剪切波速大于500m//s ，覆盖层厚度应定为68m 。

（3）确定建筑场地的类别根据表层土的等效剪切波速250m/s>se ν>140m/s 和覆盖层厚度大于50m 两个条件，查规范，该建筑场地的类别属Ⅲ类。

2答案：（1）第三层泥岩的波速为395m/s 大于相邻上层波速135m/s 的2.5倍（337.5m/s ）而泥岩又处于 地下5m 以下，且泥岩下卧层波速均大于400m/s ，因此按确定覆盖层厚度要求的第二款，该例 覆盖层厚度应为8.5m 。

确定地面下8.5m 范围内土的类型 剪切波从地表到8.5m 深度范围的传播时间：等效剪切波速： 因等效剪切波速250m/s>se ν>140m/s ， 故表层土属于中软土。

（3）确定建筑场地的类别根据表层土的等效剪切波速250m/s>se ν>140m/s 和覆盖层厚度8.5m 两个条件，查规范，该建筑场地的类别属II 类。

3、某建筑物的室内柱基础，如图2.1所示，考虑地震作用组合，其内力标准组合值在室内地坪(000.0±)处为：kN V m kN M kN F 90,600,820=⋅==基底尺寸b X L ＝3.0 X 3.2m ，基础埋深d ＝2.2m ，G 为基础自重和基础上的土重标准值G 平均重度γ＝20kN ／m 3；建筑场地均是红粘土，其重度0γ＝18kN ／m 3。

含水比w a ＞0.8，承载力特征值a ak kP f 160=。

要求：根据《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗震规范》)和《建筑地基基础设计规范》(以下简称《地基规范》)复核地基抗震承载力。

sv d t si i ni 134.0135/5.10170/5.9/1=+==∑=s m t d v se /3.149134.0/20/0===s v d t si i ni 0624.0135/8160/5.0/1=+==∑=s m t d v se /2.1360624.0/5.8/0===答案：（1）基础底面的压力值基础自重和基础上土重标准值G ：G=3.2mX3.0mX2.2mX20kN/m 3=422.4kN F+ G=820+422. 4=1242.4kN作用于基础底面的弯矩值M ：M=600kN ·m 十90kNX2.2m=798kN ·m偏心距e=M/N=798/1242.4=0.643m ，a=0.5b —e=0.5X3.0—0.643=0.857m>b/6=3.0/6=0.5m P k =(F+G)/A=1242.4/9.6=129.4kN/m 2P max =2(F+G)/3l a=2X1242.4/(9.6X0.857)=302kN/m 2 (2)地基承载力设计值查表得含水比w a >0.8的红粘土的0=b η，2.1=d η所以：2/7.196)5.02.2(182.1160)5.0(m kN d f f m d ak a =-⨯⨯+=-+=γη300150<<ak f 的粘性土的地基土抗震承载力调整系数3.1=s ξ,地基抗震承载力设计值：m kN f f a s aE /7.2557.1963.1=⨯==ξ(3)地基土抗震承载力验算22/5.255/4.129m kN f m kN p aE =<=22m a x /8.3062.1/302m kN f m kN p aE =<= 满足要求基础底面与地基土之间零应力区的长度为：b —3a=3.0—3X0.857=0.429m<15%Xb=0.45 满足“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15%”的要求。

4、液化等级确定：一场地地层为第四纪全新世冲积层及新近沉积层，地下水位埋深2.8m,基础埋深2m ，当地地震烈度8度。

岩土工程勘察钻孔深度为15m ，土层自上而下为5层: ①粉细砂，稍湿-饱和，松散，h 1=3.5m; ②细砂，饱和，松散，层厚h 2=3.7m; ③中-粗砂，稍密-中密，层厚h 3=3.1m; ④粉质黏土，可塑-硬塑，层厚h 4=3.2m; ⑤粉土，硬塑。

要求:(1)判别此地基砂土是否会液化;(2)若为液化土，试判别液化等级。

答案：(1)液化判别1)初步判别①从地质年代判别:此场地为第四纪全新世冲积层及新近沉积层，在第四纪全更新世之后，因此不能判别为不液化土。

②场地表土即为粉细砂，地下水埋深d w =2.80m ，上覆非液化土层即d=2.80m 。

对于烈度8度区的砂土，特征深度do=8m 。

m d d d u b 8.220=>-+;m d d d w b 8.230=>-+m d d d d b w u 5.115.42285.15.425.16.58.28.20=-⨯+⨯=-+<=+=+都不符合要求，故需进一步进行判别。

2)标准贯人试验法判别①深度2.15～2.45m 处:位于地下水位(m d w 8.2=)以上，因此不会液化。

②深度3.15～3.45m 处:No=lO ，d s =3.30m,ρc =3，则标准贯人临界锤击数[]cw s cr d d N N ρ/3)(1.09.00-+=[]25.93/3)80.230.3(1.09.010=>=-+=N 为液化土。

③同理，对其余各点有：深度4.15～4.45m 处: 25.10=>=N N cr ，为液化土。

深度5.65～5.95m 处: 40.12=>=N N cr ，为液化土。

深度6.65～6.95m 处: 80.13=>=N N cr ，为液化土。

深度7.65～7.95m 处: 130.14=>=N N cr ，为液化土。

深度8.65～8.95m 处: 180.15=<=N N cr ，为非液化土。

（2）液化等级 1） 计算液化指数I LE20.7,0.1;20.8,0.1;32.9,25.1;10,25.1;10,0.155********==========w m d w m d w d w m d w m d 将以上数据代入I LE 的表达式：∑==-=ni i i criiLE w d N N I 144.29)1( 2） 液化等级判别：1544.29>=I LE ，为严重液化等级。