地基基礎(chǔ)抗震

1、基 礎(chǔ) 工 程,主講教師： 曹志軍大連交通大學(xué)土木工程教研室,第 十 章地基與基礎(chǔ)抗震,第五節(jié) 動力機(jī)器基礎(chǔ),第四節(jié) 橋梁墩臺基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算及抗震措施,第三節(jié) 建筑地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)和抗震措施,第二節(jié) 地震及地震反應(yīng),第一節(jié) 概述,一、動荷載類型及其對土體作用特點(diǎn),二、動荷載對建筑物的影響,三、土的動應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系,第一節(jié) 概述,第二節(jié) 地震及地震反應(yīng),地震是內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用能夠引起的地殼震動現(xiàn)象

2、的總稱，它是地殼運(yùn)動在某些階段發(fā)生急劇變化時(shí)的一種自然現(xiàn)象。對建筑工程而言，地震是一種不良地質(zhì)條件。我國處在世界上最活躍的地震帶，東瀕環(huán)太平洋地震帶，西部和西南部是歐亞地震帶所經(jīng)過的地區(qū)，是世界上多震國家之一。,一．地震成因地震按其產(chǎn)生的原因，主要可分為四類：1．構(gòu)造地震2．火山地震3．陷落地震4．誘發(fā)地震,二． 震級與烈度1．震級震級是衡量地震本身強(qiáng)度的等級標(biāo)準(zhǔn)度。震級用以說明某次地震的大小，以符號M表示。2．地震烈度

3、地震烈度是用來衡量地震后果的一種度量。它表示受震動地區(qū)地面影響和破壞的強(qiáng)烈程度。,三．地震波,體波：介質(zhì)密度越大，傳播速度越快。 √ 縱波（P波）：震源向外傳遞的壓縮波，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的前進(jìn)方向一致，一般表現(xiàn)出周期短、振幅小的特點(diǎn)。 √ 橫波（S波）：由震源向外傳遞的剪切波，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的前進(jìn)方向垂直，一般表現(xiàn)出周期長、振幅大的特點(diǎn)。,面波：體波經(jīng)過各界面的折射、反射，形成的主

4、要沿地表傳播的地震波。 √ 瑞雷波：體波到達(dá)地表面后反射疊加而形成，在震中附近并不出現(xiàn)。質(zhì)點(diǎn)僅在豎直平面內(nèi)運(yùn)動，其軌跡為逆進(jìn)橢圓。 √ 洛夫波：表面覆蓋著一松軟水平覆蓋層的半無限空間中產(chǎn)生的SH型面波。質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動，與波傳播方向垂直。,第三節(jié) 建筑地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)和抗震措施,一、地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象,二、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),三、地基基礎(chǔ)抗震概念設(shè)計(jì),四、地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算,五、地基基礎(chǔ)的抗震措

5、施,一、地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象,（一）地基的震害,1．震陷,2．地基土液化,3．地震滑坡,4．地裂,（二）基礎(chǔ)的震害,1．沉降、不均勻沉降和傾斜,2．水平位移,3．受拉破壞,二、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)行《抗震規(guī)范》確定抗震設(shè)防三個(gè)水準(zhǔn)的要求：,“當(dāng)建筑遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，

6、不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。”,“小震不壞，中震（設(shè)防烈度）可修，大震不倒。”,《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：經(jīng)抗震設(shè)防后的鐵路工程，當(dāng)遭受相當(dāng)于基本烈度的地震影響時(shí)，Ⅰ,Ⅱ級鐵路的損壞部份稍加整修后即可正常使用；Ⅲ級鐵路及工級工企鐵路經(jīng)短期搶修后即能恢復(fù)通車；Ⅱ、Ⅲ級工企鐵路的橋梁、隧道等工程不發(fā)生嚴(yán)重破壞。,三、地基基礎(chǔ)抗震概念設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)包括計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。計(jì)算設(shè)計(jì)是指確定合理的計(jì)算簡圖和分析方法，對地

7、震作用效應(yīng)作定量計(jì)算及對結(jié)構(gòu)抗震進(jìn)行驗(yàn)算。概念設(shè)計(jì)是指從宏觀上對建筑結(jié)構(gòu)作合理的選型、規(guī)劃和布置、選用合格的材料、采取有效的構(gòu)造措施等。,（一）選擇合適場地,（二）選擇合適的地基基礎(chǔ)類型,（一）選擇合適場地,1、場地分類,2、場地選擇,場地類別的劃分。選擇建筑物場地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況和工程地質(zhì)有關(guān)資料，作出綜合評估，宜選擇有利的地段，避開不利地段。場地土的類型場地土的烈性按場地土的剛度劃分，可分為堅(jiān)硬場地土、中硬

8、場地土、中軟場地土、軟弱場地土。,場地覆蓋層厚度。覆蓋層厚度是指從地面到堅(jiān)硬土地面的距離。場地類別將場地劃分為四類堅(jiān)硬場地、中硬場地、中軟場地、軟弱場地。,選擇建筑場地時(shí)，應(yīng)按表4.1.1 劃分對建筑抗震有利、不利和危險(xiǎn)的地段。,（二）選擇合適的地基基礎(chǔ)類型,1．同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上，尤其不要放在半挖半填的地基上。 2．同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基。 3．地基有軟弱粘性土、液

9、化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻土層，宜采取措施加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性。 4. 同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜采用不同的基礎(chǔ)埋深。 5.深基礎(chǔ)通常比淺基礎(chǔ)有利?？蓽p少來自基底的地震動輸入，因?yàn)橥林械乃降卣鸺铀俣纫话阍诘乇硐?m以內(nèi)減少很多，四周土對基礎(chǔ)振動能起阻抗作用．，有利于將更多的振動能量耗散到周圍土層中去。 6.縱橫內(nèi)墻較密的地下室、箱形基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)的抗震性能較好。對軟弱地基，宜優(yōu)先考慮設(shè)置全地下室，采用箱形基礎(chǔ)或筏

10、板基礎(chǔ)。 7．對地基較好、建筑物層數(shù)不多時(shí)，可采用單獨(dú)基礎(chǔ)，但最好用地基梁聯(lián)成整體，或采用交叉條形基礎(chǔ)。 8．樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)實(shí)踐證明抗震性能較好。而且樁基和沉井可穿透可液化土層或軟弱土層，把建筑物的荷載直接傳到下部穩(wěn)定土層中是防止因地基液化或嚴(yán)重震陷而造成震害的有效方法。但要求樁尖和沉井底面埋人穩(wěn)定土層不應(yīng)小于1—2m，并進(jìn)行必要的抗震驗(yàn)算（詳見下述）。樁基宜采用低承臺樁基，可發(fā)揮承臺四周土的阻抗作用。橋梁墩臺基礎(chǔ)中普

11、遍采用這兩類基礎(chǔ)。,四、地基基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算,（一）天然地基抗震驗(yàn)算,（二）樁基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算,下列建筑可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算: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。,（一）天然地基抗震驗(yàn)算,3本規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑。,注:軟弱粘性土層指7 度

12、、8 度和9 度時(shí)，地基承載力特征值分別小于80、 100 和120kPa 的土層。,當(dāng)不符合不進(jìn)行天然地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算的條件時(shí),應(yīng)按下式進(jìn)行地基土抗震承載力驗(yàn)算.調(diào)整后的地基土抗震承載力設(shè)計(jì)值.地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù).地基土靜承載力設(shè)計(jì)值.,驗(yàn)算豎向承載力:基礎(chǔ)底面地震組合的平均壓力設(shè)計(jì)值. 基礎(chǔ)邊緣地震組合的最大壓力設(shè)計(jì)值.,（二）樁基礎(chǔ)抗震驗(yàn)算,,五、地基基礎(chǔ)的抗震措施,（一）軟弱粘土,（二）不均勻地

13、基,（三）可液化土層,（四）基礎(chǔ)工程抗震措施,（一）軟弱粘土,1.采用樁基,2.地基加固處理,3.改進(jìn)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),（二）不均勻地基,1．巖土地基,2．半挖半填地基,3.雜填土地基,4.古河道,不均勻地基抗震設(shè)計(jì)的基本原則,（三）可液化土層,,建筑地基抗液化措施當(dāng)液化土層較平坦且均勻時(shí)，宜按表4.3.6 選用地基抗液化措施。不宜將未經(jīng)處理的液化土層作為天然地基持力層。,1.  全部消除地基液化沉陷的措施:采用樁基、采

14、用深基礎(chǔ)、采用加密法、挖除全部液化土層。,（1）樁基用于主要受力層為較厚的液化土層時(shí)，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中長度（不包括樁尖部分）應(yīng)按計(jì)算確定，對碎石、礫、粗、中砂、堅(jiān)硬粘性土不應(yīng)小于500mm，其他非巖石土不應(yīng)小于2m. （2）采用深基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)底面深入液化土層之下，埋入穩(wěn)定土層中的深度不應(yīng)小于500mm。,（3）采用加密法。如采用振沖、振動加密、砂樁擠密、強(qiáng)夯等力法對可液化地基進(jìn)行加固時(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界，且處理后土層

15、的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測值，應(yīng)大于相應(yīng)的臨界值。,（4）當(dāng)直接位于基底下的可液化土層較薄時(shí)，可采用挖除全部液化土層的辦法，即先采用局部降水，挖除液化土層，然后分層回填砂、礫、碎石、礦渣等并逐層夯實(shí)。,（5）采用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2 且不小于基礎(chǔ)寬度的1/5。,2. 部分消除地基液化沉陷的措施: （1）對地基進(jìn)行處理時(shí)，其處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)不大于4，對獨(dú)立

16、基礎(chǔ)與條形基礎(chǔ)尚不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面下5m和基礎(chǔ)寬度的較大值。,（2）在處理深度范圍內(nèi)應(yīng)挖除液化土層或采用加密加固，使處理后土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測值大于相應(yīng)的臨界值。,3.基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理為減輕液化對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的影響，可對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)采取如下措施：（1）選擇合適的基礎(chǔ)埋置深度，調(diào)整基礎(chǔ)底面積，減小基礎(chǔ)偏心。（2）加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性，如采用基箱、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)連系梁等。,（3）減輕荷載，增

17、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。（4）管道穿過建筑處應(yīng)留足夠尺寸或采用柔性接頭等。,液化機(jī)理及其危害土的液化是指飽和土由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的物質(zhì)存在狀態(tài)的轉(zhuǎn)換. 液化引起的危害主要有: 噴水冒砂.地基失效.土體滑塌和變形.,飽和土液化判別地基土的液化等級通常是根據(jù)液化指數(shù)來判別液化等級,以確定液化的危害程度.,（四）基礎(chǔ)工程抗震措施,1.高層或多層建筑,2.多層或低層建筑,3.

18、不良地基可采用樁基與石灰樁,4.加強(qiáng)基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的連接,5.抗震工程的材料應(yīng)有足夠強(qiáng)度,第四節(jié) 橋梁墩臺基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算及抗震措施,一、橋梁墩臺震害,二、橋梁墩臺抗震驗(yàn)算,三、抗震措施,第五節(jié) 動力機(jī)器基礎(chǔ),一、動力機(jī)器基礎(chǔ)概述,二、動力機(jī)器基礎(chǔ)的動力計(jì)算簡介,三、動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般步驟,四、動力機(jī)器基礎(chǔ)的減振措施,思考題：,1、動力機(jī)器基礎(chǔ)與其它結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的主要區(qū)別是什么？2、目前規(guī)范規(guī)定的機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)汁，其目的是什么？

19、3、動力機(jī)器按對基礎(chǔ)的動力作用形式如何分類？4、動力機(jī)器基礎(chǔ)的形式有哪些？5、動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求？6、動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般步驟？7、動力機(jī)器基礎(chǔ)的減振措施有哪些？8、動力機(jī)器基礎(chǔ)的處理方案有哪些？9、闡述動力機(jī)器基礎(chǔ)下地基承載力核算式的物理意義。,1、動力機(jī)器基礎(chǔ)與其它結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的主要區(qū)別是什么？,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生較大不平衡慣性力的一類機(jī)器，稱為動力機(jī)器。動力機(jī)器基礎(chǔ)與其他結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的主要區(qū)別，在于基礎(chǔ)上部作用有由

20、機(jī)器傳來的動力（一般稱擾力），這種動力可以是瞬態(tài)的沖擊（如鍛錘或落錘基礎(chǔ)），也可以是穩(wěn)態(tài)的止弦波激勵。這種激勵會引起墓礎(chǔ)本身的振動，甚至影響到周圍建筑物的振動。,2、目前規(guī)范規(guī)定的機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)汁，其目的是什么？,目前規(guī)范規(guī)定的機(jī)器基礎(chǔ)的設(shè)汁，其目的是使基礎(chǔ)由于動荷載而引起的振動幅值，不超過某一極限值，即規(guī)范所規(guī)定的最大允許幅值。這個(gè)限值主要取決于：保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以及由于基礎(chǔ)振動波通過土體的傳播，對附近的人員、儀器設(shè)務(wù)及建筑物不產(chǎn)

21、生有害的影響。,3、動力機(jī)器按對基礎(chǔ)的動力作用形式如何分類？4、動力機(jī)器基礎(chǔ)的形式有哪些？,（一）往復(fù)運(yùn)動的機(jī)器（二）間歇性作用或沖擊作用的機(jī)器（三）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)器,5、動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求？,動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列基本要求：地基和基礎(chǔ)不應(yīng)產(chǎn)生影響機(jī)器正常使用的變形；基礎(chǔ)本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性；基礎(chǔ)不產(chǎn)生影響工人身體健康及妨礙機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)以及造成建筑物開裂和破壞的劇烈振動；基礎(chǔ)的振動不應(yīng)影響鄰近建

22、筑物、構(gòu)筑物或儀器設(shè)備等的正常使用。還應(yīng)滿足：（1）對靜荷載，應(yīng)保證地基對剪切破壞的安全，基礎(chǔ)不應(yīng)有過大的沉降。 （2）對動荷載，不應(yīng)產(chǎn)生共振，即機(jī)器—基礎(chǔ)—土系統(tǒng)的自振頻率不應(yīng)與機(jī)器的工作頻率重合。 （3）工作頻率的振幅，應(yīng)不超過通常由機(jī)器制造廠所規(guī)定的振幅限值。,6、動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般步驟？,（一）收集設(shè)計(jì)技術(shù)資料（二）確定地基動力參數(shù)：P226—P230（三）選擇地基方案（四）確定基礎(chǔ)類型及材料 機(jī)器基礎(chǔ)

23、類型：實(shí)體式、墻式、框架式 基礎(chǔ)的材料一般采用混凝土及鋼筋混凝土。（五）確定基礎(chǔ)的埋置深度及尺寸（六）校核地基承載力（七）進(jìn)行動力計(jì)算確定固有頻率（自振頻率）和振動量〔位移、速度或加速度的幅值等），并控制這些振動量不超過一定的允許范圍,7、動力機(jī)器基礎(chǔ)的減振措施有哪些？P5428、動力機(jī)器基礎(chǔ)的處理方案有哪些？P542-543,選擇題舉例,1、動力機(jī)械基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是控制（ ）(A)地基土承

24、載力 (B)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 (C)基礎(chǔ)振動幅度和速度2、對精密儀器設(shè)備環(huán)境振動的限制，一般以設(shè)備基礎(chǔ)的下列哪一類為準(zhǔn)？（ ）（A)振幅 （B）振動速度 （C）振動加速度3、振動對地基土強(qiáng)度和沉陷影響的大小，主要取決于下列何種指標(biāo)？（A）振幅 （B）振動速度 (C)振動加速度,地基基礎(chǔ)抗震思考題與習(xí)題,

25、1、什么是地震，地震有哪些類型？2 什么是地震的烈度，為什么工程中要以烈度作為抗震設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)？3地基的震害有哪些常見類型，影響地基抗震能力的主要因素有哪些？4、抗震設(shè)計(jì)的基本原則是什么？對建筑場地應(yīng)如何選擇？5、地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)包含哪些內(nèi)容？6、什么是概念性設(shè)計(jì)，地基基礎(chǔ)的抗震概念性設(shè)計(jì)包含哪些內(nèi)容？7、什么樣的場地對抗震有利，選擇建筑場地時(shí)應(yīng)該避開哪些不利的地質(zhì)環(huán)境？8、在常用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式中，哪些類型的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)抗