工程结构抗震设计2.场地、地基和基础

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场地、地基和基础

场地、地基和基础
因此,在工程选址时,就应尽可能避开对建筑抗震不利的地段,任何情况下, 都不应在抗震危险地段上,建造可能造成人员伤亡或较大经济损失的建筑物。
2.1.1工程地质条件对震害的影响
主要包括地质构造和局部地形
1. 发震断裂的影响
局部地质构造:主要是指断裂。断裂是地质构造上的薄弱环节,分 为发震断裂和非发震断裂。 断裂带是地质上的薄弱环节,浅源地震多与断裂活动有关。
2.1.3 场地土类型
土的类型主要取决于土的刚度。
土的刚度可按土的剪切波速划分,土层剪切波速的测量,应按 下列要求进行(了解):
1)在场地初步勘察阶段,对大面积的同一地质单元,测试土层 剪切波速的钻孔数量不宜少于3个。
2)在场地详细勘察阶段,对单幢建筑,测试土层剪切波速的钻 孔数量不宜少于2个,测试数据变化较大时,可适量增加;对小 区中处于同一地质单元内的密集建筑群,测试土层剪切波速的 钻孔数量可适量减少,但每幢高层建筑和大跨空间结构的钻孔 数量均不得少于1个。
山梁顶部,容易滑落
局部突出地形的影响
1.高突地形距离基准面的高度愈大,高处的反应愈大; 2.离陡坎和边坡顶部边缘的距离大,反应相对减小; 3.在同样地形条件下,土质结构的反应比岩质结构大; 4.高突地形顶面愈开阔,远离边缘的中心部位的反应明显
减小; 5.边坡愈陡,其顶部的放大效应相应加大。
局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数
2.2.2 山区建筑边坡设计要求
山区建筑的地基基础应符合下列要求:
(1)边坡设计应符合现行国家标准《建筑边坡工程技术 规范》GB 50330的要求;其稳定性验算时,有关的摩擦角 应按设防烈度的高低相应修正。 (2)边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计。建筑 基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离, 其值应根据设防烈度的高低确定,并采取措施避免地震时 地基基础破坏。

建筑抗震设计-第2章-场地、地基与基础

建筑抗震设计-第2章-场地、地基与基础

中硬 土
中软
500≥ vs >250 250≥ vs >140
中密、稍密的碎石土,密实、中密的砾、粗、中砂, fak>200的粘性土和粉土,坚硬黄土
稍密的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂, fak

≤200的粘性土和粉土, fak ≥130的填土 ,可塑黄土
软弱 vs ≤140
淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉积的粘性土和粉土,
1、液化判别和处理的一般原则:

筑 抗 震 设
1)对存在饱和砂土和粉土(不含黄土)的地基, 除6度外,应进行液化判别。对6度区一般情况 下可不进行判别和处理,但对液化敏感的乙类 建筑可按7度的要求进行判别和处理。

2)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
上覆非液化土层厚度du=5.5m
db=2m
其下为砂土,地下水位深度
dw=6m
为dw=6m.基础埋深db=2m,该
场地为8度区。确定是否考

虑液化影响。
筑 解:按土层液化判别图确定
抗 震
du=5.5m

dw=6m
du (m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
须进一步判别区

3
需要考虑液化影响。

会加重。
震 • 在软弱地基上,建筑物的破坏有时是结构破坏所造成

,有时是由于沙土液化、软土震陷和地基不均匀沉降

等造成的地基失效所致。
• 就地面建筑物总的破坏现象来说,在软弱地基上的比 坚硬地基上的要严重。
• 场地土的刚性一般用土的剪切波速表示。

抗震设计的基本要求

抗震设计的基本要求

抗震设计的基本要求一、选择对抗震有利的场地、地基和基础选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况和工程地质、地震地质的有关资料,对抗震有利,不利和危险地段作出综合评价。

宜选择有利的地段;避开不利的地段,无法避开时应采取有效的抗震措施;不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。

地基和基础设计的要求是:同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上;同一结构单元宜采用同一类型的基础,不宜部分采用天然地基部分采用桩基;同一结构单元的基础(或桩承台)宜埋置在同一标高上;地基有软弱粘性土、可液化土、新近填土或严重不均匀土层时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取相应的措施。

如加强基础的整体性和刚性;桩基宜采用低承台桩。

二、选择有利于抗震的平面和立面布置为了避免地震时建筑发生扭转和应力集中或塑性变形而形成薄弱部位,建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减少,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

楼层不宜错层;必要时对体型复杂的建筑物可设置防震缝。

建筑的防震缝可根据建筑结构的实际需要设置。

体型复杂的建筑不设防震缝时,应选用符合实际的结构计算模型,进行较精细的抗震分析。

对应力集中和变形集中及受扭转影响较大的易损部位,采取加强措施,提高其抗震能力;对形体复杂、平立面特别不规则的建筑结构,可按实际需要在适当部位设置防震缝,形成多个较规则的抗侧力结构单元。

三、选择技术上、经济上合理的抗震结构体系抗震结构体系,应根据建筑的抗震设防类别、设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、基础、结构材料和施工等因素,经过技术、经济和使用条件综合比较确定。

四、抗震结构的构件应有利于抗震抗震结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平,因此,抗震结构构件应力求避免脆性破坏。

为改善其变形能力,加强构件的延性,抗震结构构件应符合下列要求:(1)砌体结构构件,应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱,或采用配筋砌体等,以加强对砌体结构的约束,使砌体在地震时发生裂缝后不致坍塌和散落,不致丧失承载力。

工程结构抗震设计第二章

工程结构抗震设计第二章
第二章 场地、地基与基础
第一节 工程地质条件对震害的影响
一、局部地形的影响
1.局部地形高差大于30~50m,高处震害重。 2.局部孤突基岩地形震害重。
二、局部地质构造的影响
局部地质构造主要指断层。 断层可分发震断层与非发震断层。 发震断层为具有潜在地震活动的断层。 场地选择:应尽量使建筑远离断层及其破碎带。
三、天然地基在地震作用下的抗震验算 1.地基土抗震承载力
faE s fa
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
式中 faE——调整后的地基土抗震承载力特征值 s——地基土抗震承载力调整系数 fa——修正后的地基土静承载力特征值,按《建 筑地基基础设计规范》采用。
2.地震作用下天然地基的抗震验算
坚硬土 中硬土 软弱土 液化土
山丘 山嘴
滑坡
地裂 泥石流
不利的场地条件
水边地的地下水位 较高,土质也较松 软,容易在地震时 产生土壤滑动或地 层液化。
山坡地在地震时会 产生土壤滑动。冲 积地的土质松软, 地震时容易塌陷, 如果此处有地下水 层,还容易发生液 化。
用另外的土石來填 补地基,常有土壤 密实度不足情形, 导致建筑物在地震 时产生倾斜、沉陷。
9.5
9.5

190
37.8
28.3
淤泥质粘土
130
dov=63m
43.6
5.8

240
60.1
16.5
淤泥质粘土
200
(2)地面下20m以上场地土等效剪
63 69.5
2.9 6.5
细砂 砾混粗砂
310 520
切波速
vse d0 / t
d0 n di

抗震第2章-场地、地基和基础

抗震第2章-场地、地基和基础

9.5/1701.05/130
v i1 si
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
例:已知某建筑场地的钻孔 土层资料如表所示,试确定 该建筑场地的类别。
解:
(1)确定地面下20m表层 土的场地土类型
层底深度(m) 土层厚度(m) 土的名称
9.5
9.5

37.8
28.3
淤泥质粘土
43.6
5.8
比较而言,软弱场地上的建筑物震害一般重 于坚硬场地。
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
场地的地震效应 地震波
场地 (放大器,滤波器)
软弱地基 坚硬地基
以长周期为主。 以短周期为主。
当建筑的自振周期与场地的周期相近时,振动会放大,
使破坏更大,相反则小。 共振效应
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章
场地、地基和基础
§2.1 场地
场地: 是指工程群体所在地,具有相似的反应谱特征, 其范围大体相当于厂区、居民点和自然村或不小于1 km2的平面面积。
工程地质条件对地震破坏的影响很大。
地段类别 有利地段 不利地段
危险地段
地质、地形、地貌
稳定基岩,坚硬土,开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等
软弱土,液化土,条状突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非 岩质的陡坡,河岸和边坡的边缘,平面分布上成因、岩性、 状态明显不均匀的土层(如故河道、疏松的断破裂带、暗 埋的塘浜沟谷和半填半挖地基)等
第二章 场地与地基
场地土类型的划分
抗震规范将建筑场地划分成四个类别:坚硬、中 硬、中软及软弱。考虑因素为:场地土的坚硬程度 和土层的组成。
土层的坚硬程度可用剪切波的传播速度来确定( 根据波在坚硬物体中的传播速度大于软弱物体中的 传播速度)。

抗震结构设计 场地地基基础

抗震结构设计 场地地基基础

例:已知某建筑场地的钻孔 土层资料如表所示,试确定 该建筑场地的类别。
解:
(1)确定地面下20m表层土 的场地土类型
vse d0 / t
d0 n di
v i1 si
20
9.5 /170 10.5 /130
146.3577m/s
层底深度(m) 土层厚度(m) 土的名称
9.5
9.5

37.8
28.3
场地的卓越周期:指的是引起建筑场地振动最显著的某条或 某类地震波的一个谐波分量的周期,该周期与场地覆土厚度 及土的剪切波速有关。对同一个场地而言,不同类型的地震 波会得出不同的卓越周期。
场地的特征周期:是指抗震设计用的地震影响系数曲线中, 反应地震震级、震中距和场地类型等因素的下降段起始点所 对应的周期值,简称特征周期。 几点说明:
一般地段 不属于有利、不利和危险地段
不利地段 危险地段
软弱土,液化土,条状突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非 岩质的陡坡,河岸和边坡的边缘,平面分布上成因、岩性、 状态明显不均匀的土层(如故河道、疏松的断破裂带、暗 埋的塘浜沟谷和半填半挖地基)等
地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发 震断裂带上可能发生地表错位的部位
由多层土组成的厚度很大的沉积层,当深部传来的剪切波通 过它向地面传播时就会发生多次反射,由于波的叠加而增强,使 长周期的波尤为卓越。巨厚冲积层上低加速度的远震,可以使自 振周期较长的高层建筑物遭受破坏的主要原因就是共振。
卓越周期的实质是波的共振,即当地震波的振动周期与地表 岩土体的自振周期相同时,由于共振作用而使地表振动加强。
土层的等效剪切波速(4.1.5条)
vse d0 / t
n
t di / vsi i 1

《建筑抗震设计规范》 (gb50011-2001)强制性条文内容[1]

《建筑抗震设计规范》   (gb50011-2001)强制性条文内容[1]

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)强制性条文内容《建筑抗震设计规范》GB50011-2001,自2002年1月1日起施行,原《建筑抗震设计规范》GBJ11-89以及《工程建设国家标准局部修订公告》(第1号)于2002年12月31日废止。

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001,其中有52条为强制性条文,必须严格执行。

现将该52条强制性条文摘录如下:一.第一章“总则”部分第1.0.2 条:抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑,必须进行抗震设计。

第 1.0.4条:抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件(图件)确定。

二.第三章“抗震设计的基本要求”部分第3.1.1条:建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。

甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生次生灾害的建筑;乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑;丙类建筑应属于除甲类、乙类、丁类以外的一般建筑;丁类建筑应属于抗震次要建筑。

第3.1.3条:各抗震设防类别建筑的抗震设防标准,应符合下列要求:1:甲类建筑,地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求,其值应按批准的地震安全性评价结果确定;抗震措施,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当抗震设防烈度为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。

2:乙类建筑,地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当抗震设防烈度为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。

另外,对较小的乙类建筑,当其结构改用抗震性能较好的结构类型时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

3:丙类建筑,地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。

4:丁类建筑,一般情况下,地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施,应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低,但当抗震设防烈度为6度时不应降低。

第2章场地、地基和基础抗震

第2章场地、地基和基础抗震
vs 4
d0
式中: Vse d0
d4
——土层等效剪切波速(m/s) ——计算深度(m),取覆盖层厚度和20m
两者的较小值
t
——剪切波在地表与计算深度之间传播的时
间(s)
di
《高层建筑结构及抗震设计》 ——土计算深度范围内第i层土的厚度(m)
——计算深度范围内土层的分层数 ——计算深度范围内第i层土的剪切波速(m/s)
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
《高层建筑结构及抗震设计》
三、 天然地基抗震验算
p
步骤:
M
1.根据静力设计的要求确定基础尺寸
对地基进行强度和沉降量的核算
2.地基抗震强度验算 :
平均压应力分布
p
实际压应力分布
M
(荷载组合;基础底面的压力取为直线分布 )
基础底面地震作用效应标准组 p f aE 合的平均压力值 基础边缘地震作用效应标准组 pmax 1.2 f aE 合的最大压力值
土层剪切 速范围(m/s)
vs 500
500 vs 250
250 vs 140
fak 200 的粘性土和粉土, f 130 的填土 ak
ak
稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,可塑黄土,
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,流塑黄土 f 130
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
《高层建筑结构及抗震设计》
三、场地覆盖层厚度
※场地覆盖层厚度定义:
指从地表到地下基岩面的距离。
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
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2. 局部地形的影响
位于局部孤立突出的地形, 如孤立的小山包上的建筑, 其震害一般较平地同类建筑 严重。位于非岩质地基的建 筑又较岩质地基的震害严重 。
山梁顶部,容易滑落
局部突出地形的影响 1.高突地形距离基准面的高度愈大,高处的反应愈大; 2.离陡坎和边坡顶部边缘的距离大,反应相对减小; 3.在同样地形条件下,土质结构的反应比岩质结构大; 4.高突地形顶面愈开阔,远离边缘的中心部位的反应明显 减小; 5.边坡愈陡,其顶部的放大效应相应加大。
3)对丁类建筑及丙类建筑中层数不超过10层、高度不超过24m 的多层建筑,当无实测剪切波速时,可根据岩土名称和性状, 按表2.4划分土的类型,再利用当地经验在表2.4的剪切波速范 围内估算各土层的剪切波速。
di t i 1 vsi
n
(2.3)
2.1.4 场地覆盖层厚度 覆盖层厚度是指从地表面至地下基岩面的距离。 《抗规》按下列要求确定场地覆盖层厚度: 1)一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s且其下 卧各层岩土的剪切波速均不小于500m/s的土层顶面的距离 确定。 2)当地面5m以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速 2.5倍的土层,且该层及其下卧各层岩土的剪切波速均不小 于400m/s时,可按地面至该土层顶面的距离确定 3)剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围土层。
4)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。
2.1.5 场地类别划分 《抗震规范》以场地覆盖层厚度、土层等效剪切波速为 依据,将工程中场地土的类型划分成四类。
各类建筑场地的覆盖层厚度(m)
岩石的剪切波速或土 的等效剪切波速(m/s) 场地类别 Ⅱ 0 Ⅲ Ⅳ
0
2.1.6 场地选择
2
场地、地基和基础抗震设计
*2.1 场地
*2.2 算 *2.3
2.4
地基与基础的抗震设计及验 液化地基和软土地基
桩基抗震设计
2.1
场地
场地:即工程群体所在地,其范围相当于厂区、居民小区和自 然村或不小于1km2的平面面积。 场地作用:地震波传播介质、结构物地基。
地震强度
建筑物震害

山区建筑的地基基础应符合下列要求:
1. 抗震有利、一般、不利及危险地段的划分
地段类别 有利地段 不利地段
地质、地形、地貌 稳定基岩,坚硬土,开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等 软弱土,液化土,条状突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非 岩质的陡坡,河岸和边坡的边缘,平面分布上成因、岩性、 状态明显不均匀的土层(如故河道、疏松的断破裂带、暗 埋的塘浜沟谷和半填半挖地基)等 地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发 震断裂带上可能发生地表错位的部位
危险地段
宜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;非特殊需要,不得在抗震危险地段上建造工程结构。
2. 对山区建筑场地的要求
山区建筑的场地勘察应有边坡稳定性评价和防治方案 建议,应根据地质、地形条件和使用要求,因地制宜
设置符合抗震设防要求的边坡工程。
2.2 地基与基础的抗震设计及验算
2.1.3 场地土类型
土的类型主要取决于土的刚度。 土的刚度可按土的剪切波速划分,土层剪切波速的测量,应按 下列要求进行(了解): 1)在场地初步勘察阶段,对大面积的同一地质单元,测试土层 剪切波速的钻孔数量不宜少于3个。
2)在场地详细勘察阶段,对单幢建筑,测试土层剪切波速的钻 孔数量不宜少于2个,测试数据变化较大时,可适量增加;对小 区中处于同一地质单元内的密集建筑群,测试土层剪切波速的 钻孔数量可适量减少,但每幢高层建筑和大跨空间结构的钻孔 数量均不得少于1个。
建筑物震害破坏:一是振动破坏引起
承载力不足— 加强结构抗震 能力
二是地基失效引起
通过场地选择和 地基处理来减轻
由于地震时,会造成严重的地表破坏,如山石崩裂、滑坡、地面裂缝、地陷和喷 水冒沙等。这种破坏会使得位于这类地段上的建筑物产生严重的震害,而且这种破 坏单靠工程措施是难以预防的,或者要花费太大的代价。 因此,在工程选址时,就应尽可能避开对建筑抗震不利的地段,任何情况下, 都不应在抗震危险地段上,建造可能造成人员伤亡或较大经济损失的建筑物。
2.1.2
不同场地特征对震害的影响
场地特征主要包括覆盖层厚度、地下水位、土体的软硬程度 等。 ①不同覆盖层厚度的场地,其上建筑物的震害明显不同。覆 盖层厚度越大,其上的长周期结构(如高层建筑)的破坏越 严重;覆盖层厚度中等的场地上,则中等高度的房屋破坏较 严重;而在岩石地基上的各类房屋破坏均较轻。 ②地下水位对建筑物的破坏有明显影响,水位越浅,震害越 严重。 ③软弱土上的柔性结构容易遭到破坏,刚性结构表现较好。
2.1.1工程地质条件对震害的影响
主要包括地质构造和局部地形
1. 发震断裂的影响
局部地质构造:主要是指断裂。断裂是地质构造上的薄弱环节,分 为发震断裂和非发震断裂。 断裂带是地质上的薄弱环节,浅源地震多与断裂活动有关。 发震断裂带附近地表,在地震时可能产生新的错动,使建筑物遭受 较大的破坏,属于地震危险地段。 建设时应避开。 场地内存在发震断裂时,应对断裂的工程影响进行评价。
2.2.1地基和基础抗震设计要求
地基和基础抗震设计应符合下列要求:
(1) 同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。 (2) 同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基;当采用 不同基础类型或基础埋深显著不同时,应根据地震时两部分地基基 础的沉降差异,在基础、上部结构的相关部位采取相应措施。 (3)地基为软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时, 应根据地震时地基不均匀沉降和其他不利影响,采取相应的措施。
局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数
1


---局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数 ---局部突出地形地震动参数的增大幅度 ---附加调整系数
H
L
L1 / H 5
0.3
L1

附加调整系数 L1 / H 2.5 2.5 L1 / H 5
1.0 0.6
局部突出地形地震影响系数的增大幅度
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