1、天津城建大學(xué)TIANJIN CHENGJIAN UNIVERSITY建筑抗震設(shè)計(jì)主講人：王慶鵬目錄多層砌體房屋5場地、地基與基礎(chǔ)2地震作用與結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算3框架、抗震墻與框架-抗震墻4底部框架-抗震墻、多層內(nèi)框架磚砌房屋6抗震設(shè)計(jì)原則17單層鋼筋混凝土柱廠房場地、地基與基礎(chǔ)2局部突出地形的影響1.高突地形距離基準(zhǔn)面的高度愈大，高處的反應(yīng)愈大；2.離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離大，反應(yīng)相對減?。?.在同樣地形條件下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比巖質(zhì)結(jié)構(gòu)大；4.高突地形頂面愈開闊，遠(yuǎn)離邊緣的中心部位的反應(yīng)明 顯減小;5.邊坡愈陡，其頂部的放大效應(yīng)相應(yīng)加大。場地、地基與基礎(chǔ)2 斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)，淺源地震多與斷

2、裂活動有關(guān)。 發(fā)震斷裂帶附近地表，在地震時可能產(chǎn)生新的錯動，使建筑物遭受較大的破壞，屬于地震危險(xiǎn)地段。局部地質(zhì)構(gòu)造的影響地下水位的影響場地、地基與基礎(chǔ)2場地即指建筑物所在地，場地土則是指場地范圍內(nèi)的地基土，即場地表層土的簡稱。地震對建筑物的破壞作用是通過場地、地基和基礎(chǔ)傳遞給上部結(jié)構(gòu)的；同時，場地與地基在地震時又支承著上部結(jié)構(gòu)，因此具有雙重作用。場地條件對建筑震害的影響主要因素是：場地土的剛性（即堅(jiān)硬或密實(shí)程度）大小和場地覆蓋層厚度。土質(zhì)越軟，覆蓋層越厚，建筑物震害越嚴(yán)重。2.1場地場地、地基與基礎(chǔ)2場地抗震評價(jià)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中場地抗震評價(jià)，就是通過對工程地質(zhì)、地形地貌以及巖土工程環(huán)境等場地條件

3、的分析，研究場地條件對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)震害的影響，從而合理地選擇有利建筑場地以及地基或結(jié)構(gòu)抗震措施，避免和減輕地震對建筑物或工程設(shè)施的破壞。當(dāng)選擇建筑場地時，應(yīng)避開對建筑抗震不利地段。場地、地基與基礎(chǔ)2場地土的剛性大小（堅(jiān)硬程度）影響一般說來，在軟弱地基上，柔性結(jié)構(gòu)物較容易遭受破壞，而剛性結(jié)構(gòu)物表現(xiàn)較好；在堅(jiān)硬地基上，柔性結(jié)構(gòu)物震害較輕，而剛性結(jié)構(gòu)物有時(如土層淺薄)破壞會加重。在軟弱地基上，建筑物的破壞有時是結(jié)構(gòu)破壞所造成，有時是由于沙土液化、軟土震陷和地基不均勻沉降等造成的地基失效所致。就地面建筑物總的破壞現(xiàn)象來說，在軟弱地基上的比堅(jiān)硬地基上的要嚴(yán)重。場地土的剛性一般用土的剪切波速表示。場地

4、、地基與基礎(chǔ)2場地類別劃分場地類別根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度分為4類。場地類別劃分的目的和作用為了考慮場地條件對設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的影響，通常的做法是將場地按某些指標(biāo)和描述劃分為若干類，以便采取合理的設(shè)計(jì)參數(shù)和有關(guān)的抗震構(gòu)造措施。場地分類的目的: 確定不同場地上設(shè)計(jì)反應(yīng)譜;場地分類的作用: 是在地震作用計(jì)算中定量考慮場地條件對設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。場地、地基與基礎(chǔ)2場地類別劃分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度劃分為四類：等效剪切波速（m/s）場地類別 類類類類vs5000m500 vs 2505m5m250 vs 1403m350m50mvs 1403m315m1580m80m場地、地基與

5、基礎(chǔ)2土層等效剪切波速的計(jì)算Vse-土層等效剪切波速（m/s）d0-場地土計(jì)算深度，取地面下20m和場地覆蓋層厚度兩者的較小值；di-場地土計(jì)算深度范圍內(nèi)，第i層土的厚度(m)；n-計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)目；vsi-計(jì)算深度范圍內(nèi)，第i層土的剪切波速（m/s ）；場地、地基與基礎(chǔ)2可不進(jìn)行天然地基和基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算的范圍1) 砌體房屋；2) 地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑： 1）一般的單層廠房和單層空曠房屋； 2）不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋； 3）基礎(chǔ)荷載與2）項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。3) 規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。2.3 天然地基與基礎(chǔ)場地、

6、地基與基礎(chǔ)2天然地基地震作用下的承載力驗(yàn)算采用“擬靜力法” 規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下式要求式中p-基礎(chǔ)底面平均壓力（kPa)pmax基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力(kPa)faE-地基土抗震允許承載力 高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；其它建筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。場地、地基與基礎(chǔ)2場地土的液化現(xiàn)象與震害 處于地下水位以下的飽和砂土和粉土在地震作用下，土顆粒之間有變密的趨勢，這種急劇上升的空隙水壓力來不及消散，使原有土顆粒通過接觸點(diǎn)傳遞的壓力減小，當(dāng)有效壓力完全消失時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全失去抗

7、剪強(qiáng)度而顯示出近于液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。液化的宏觀標(biāo)志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。 液化的震害：噴水冒砂淹沒農(nóng)田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。2.4 液化土地基場地、地基與基礎(chǔ)2液化使建筑物產(chǎn)生下列震害： 1.地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜； 2.不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等 水平構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)破壞，使墻體開裂和建筑物體 形變化處開裂； 3.室內(nèi)地坪上鼓、開裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。場地、地基與基礎(chǔ)2（3）采用天然地基的建筑，當(dāng)上覆非液化土層厚度和 地下水位深度符合下列條件之一時，可不考慮液 化影響。-上覆非液化土層厚度（m)，計(jì)算時宜

8、將淤泥和淤泥 質(zhì)土層扣除；-基礎(chǔ)埋置深度(m),不超過2m時采用2m；-地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最 高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用；-液化土特征深度（m)， 按右表采用。9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別場地、地基與基礎(chǔ)2-上覆非液化土層厚度（m)；-基礎(chǔ)埋置深度(m)；-地下水位深度（m)；-液化土特征深度(m).上面判別式（db=2)亦可用下圖表示：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)砂土1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須

9、進(jìn)一步判別區(qū)粉土7度9度8度7度8度9度db2時，在du 、dw中減去（db-2)后再查圖確定。查液化土特征深度表例1 圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為砂土，地下水位深度 為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2m,該 場地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m例1 圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為砂土，地下水位深度 為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2m,該 場地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定需要考慮液

10、化影響。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)砂土7度8度9度du=5.5mdw=6mdw=6mdu=5.5mdb=2m查液化土特征深度表解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別不滿足判別式，需要進(jìn)一步判別是否考慮液化影響。例2 圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為沙土，地下水位深度 為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2.5m, 該場地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m例2 圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為沙土

11、，地下水位深度 為dw=6m.基礎(chǔ)埋深db=2.5m, 該場地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定 需要進(jìn)一步判別是否考慮液化影響。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進(jìn)一步判別區(qū)砂土7度8度9度dw=6mdu=5.5mdb=2.5m場地、地基與基礎(chǔ)22） 細(xì)判采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別 鉆孔至試驗(yàn)土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘，落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作N63.5，稱為標(biāo)貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值Ncr比較來確定是否會液化。1-穿心錘2-錘墊3-觸探桿4-貫入器頭5-出水孔

12、6-貫入器身7-貫入器靴場地、地基與基礎(chǔ)2為了鑒別場地土液化危害的嚴(yán)重程度，根據(jù)液化指數(shù)確定液化等級液化等級與相應(yīng)的震害液化等級 地面噴水冒砂情況 對建筑物的危害情況輕微地面無噴水冒砂，或僅在洼地、訶邊有零星的噴水冒砂點(diǎn)危害性小，一般不致引起明顯的震害中等噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴(yán)重均有，多數(shù)屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開裂，有時不均勻沉陷可達(dá)200mm嚴(yán)重一般噴水冒砂都很嚴(yán)重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于200mm，高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜液化等級輕微中等嚴(yán)重液化指數(shù)IlE0IlE66IlE18IlE18場地、地基與基礎(chǔ)2三、 抗液化措施及選擇當(dāng)液化土層較平坦、

13、均勻時，可按下表選用抗液化措施地基和上部結(jié)構(gòu)處理，或其它經(jīng)濟(jì)的措施可不采取措施可不采取措施丁類全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結(jié)構(gòu)處理基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，亦可不采取措施丙類全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結(jié)構(gòu)處理部分消除液化沉陷，或?qū)Φ鼗蜕喜拷Y(jié)構(gòu)處理乙類嚴(yán)重中等輕微地基的液化等級建筑類別甲類建筑的地基抗液化措施應(yīng)進(jìn)行專門研究，但不宜低于乙類的相應(yīng)要求。 不宜將未經(jīng)處理的液化土層作為天然地基持力層。 場地、地基與基礎(chǔ)21)選擇合適的基礎(chǔ)埋置深度；5)管道穿過建筑處應(yīng)預(yù)留足夠尺寸或采用柔性接頭等。3.減輕液化

14、影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理， 可綜合考慮采用下列措施：2)調(diào)整基礎(chǔ)底面積，減少基礎(chǔ)偏心；3)加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性，如采用箱基、筏基或鋼筋混凝土十字形基礎(chǔ)，加設(shè)基礎(chǔ)圈梁、基礎(chǔ)梁系等；4)減輕荷載，增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和均勻?qū)ΨQ性，合理設(shè)置沉降縫，避免采用對不均勻沉降敏感的結(jié)構(gòu)形式等；場地、地基與基礎(chǔ)2采取抗液化措施應(yīng)注意的幾個問題: （1）前面講的各種措施不適用于傾斜場地 （2）輕微液化,一般不做特殊處理(甲、乙類建筑物除外)。 （3）中等液化，盡量采用構(gòu)造措施，不做土層處理（經(jīng)濟(jì)、易實(shí)施）。 （4）液化層很深的場地，要求部分消除液化沉陷的措施時，處理深度不一定要達(dá)到液化下界，一般處理范圍61

15、0米深（從經(jīng)濟(jì)上考慮）。 (5）未經(jīng)處理的液化層不能作為天然地基的持力層。場地、地基與基礎(chǔ)2一、可不進(jìn)行樁基抗震承載力驗(yàn)算的建筑（1）砌體房屋。（2）7度、類場地，并采取相應(yīng)抗震措施的柱高不超過10m，且結(jié)構(gòu)單兩端均有山墻的單跨和等高多跨鋼筋混凝土柱廠房。（3） 7度、類場地，并采取相應(yīng)抗震措施的柱頂標(biāo)高不超過4.5m，且結(jié)構(gòu)單兩端均有山墻的單跨和等高多跨磚柱廠房。（4）7度和8度時、一般單層廠房、單層空曠房屋和不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋及與其基礎(chǔ)荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。（5）6度時的建筑。2.5 樁基抗震驗(yàn)算場地、地基與基礎(chǔ)2二、樁基的抗震驗(yàn)算原則1、非液化土中低承臺樁基的抗震驗(yàn)算驗(yàn)算樁基時，單樁的豎向和水平向的抗震承載力特征值，可比非抗震設(shè)計(jì)提高25%。當(dāng)承臺周圍的回填土夯實(shí)后，其干密度不小于建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范對填土的要求時，可由承臺正面填土與樁共同承擔(dān)水平地震作用，但不