建筑结构抗震设计Seismicdesignofbuildings

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1、建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计Seismic design of buildingsSeismic design of buildings主讲：主讲：张美霞张美霞中国地质大学（武汉）工程学院土木系中国地质大学（武汉）工程学院土木系第第2 2章章 场地、地基与基础场地、地基与基础2.1 2.1 场地场地 （重点掌握）（重点掌握）2.2 2.2 天然地基与基础的抗震验算天然地基与基础的抗震验算 （重点掌握）（重点掌握）2.3 2.3 液化土与软土地基液化土与软土地基 （重点掌握）（重点掌握）2.4 2.4 桩基的抗震设计（了解内容）桩基的抗震设计（了解内容）2.1 2.1 场地场地几个不能混淆的

2、概念：几个不能混淆的概念：场场 地地指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，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、居民小区和自然村或不小于其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2 1.0km2 的平面面积。的平面面积。场地土场地土指场地范围内的地基土。指场地范围内的地基土。地地 基基建筑基础下受力范围内的土层。建筑基础下受力范围内的土层。多次震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建多次震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建筑的震害不同，工程地质条件对地震破坏的影响很大。常筑的震害不同，工程地质条件对地震破坏的影响很大。常有地震烈度异常现象，即有地震烈

3、度异常现象，即“重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾重灾”。为了合理地选择建筑场地和合理估计场地的动力放大为了合理地选择建筑场地和合理估计场地的动力放大效应以达到经济和安全的目的，必须对场地所在地段的抗效应以达到经济和安全的目的，必须对场地所在地段的抗震危险性及场地类别进行划分。震危险性及场地类别进行划分。2.1 2.1 场地场地续续地段划分地段划分 抗震规范抗震规范按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震有利、不利和危险的地段。划分为对建筑抗震有利、不利和危险的地段。地段选择地段选择1.1.选择有利地段；选择有利地段；2

4、.2.宜尽量避开宜尽量避开不利地段不利地段，当无法避开时，当无法避开时，应采取适当的抗震应采取适当的抗震措施措施；3.3.不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。地段类别地段类别 地质、地形、地貌地质、地形、地貌有利地段有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，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河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、

5、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（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）等危险地段危险地段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可能发生地表错位的部位2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度1 1、场地土的类型、场地土的类型 根据震害调查，即使在同一烈度区内，由于场地土质根据震害调查，即使在同一烈度区内，由于场地土质条件的不同，建筑物的震害也有很大差异。条件的不同，建筑物的震害也有很大差异。在软弱的

6、在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表现较好；在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚现较好；在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，性结构表现不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，在软弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏。在软弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏。多层土时，多层土时，如如夹有硬土层，使土层自振周期缩短，刚夹有硬土层，使土层自振周期缩短，刚性建筑震害重；性建筑震害重；如如夹有软土层，则相反。夹有软土层，则相反。2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度

7、续续 场地土类型场地土类型：为确定场地类别而对场地土刚度所作的类：为确定场地类别而对场地土刚度所作的类型划分。主要研究地面以下型划分。主要研究地面以下20m20m且不超过场地覆盖层厚且不超过场地覆盖层厚度以内的各层土。度以内的各层土。场地土对建筑物震害的影响，主要与场地土的坚硬程度场地土对建筑物震害的影响，主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关，而对于场地土类型的划分，则或。和土层的组成有关，而对于场地土类型的划分，则或。两种划分方法：两种划分方法：基本划分法基本划分法定量指标，根据常规勘探资料按其等效定量指标，根据常规勘探资料按其等效剪切波速划分；剪切波速划分；综合划分法综合划分法定性指标，

8、参照一般岩土状态描述来分定性指标，参照一般岩土状态描述来分类。类。2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续土层的等效剪切波速：土层的等效剪切波速：tdvse/0siinivdt/1sev0dtidsivn-土层的等效剪切波速；土层的等效剪切波速；-计算深度（计算深度（m)m)，取覆盖层厚度和，取覆盖层厚度和20m20m二者的较小值；二者的较小值；-剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；-计算深度范围内第计算深度范围内第i i土层的厚度土层的厚度(m)(m)；-计算深度范围内第计算深度范围内第i i土层的剪切波速土层的剪切波速

9、(m/s)(m/s)；-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。基本划分法基本划分法:2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续综合划分法综合划分法使用范围：使用范围：对丁类建筑及层数不超过对丁类建筑及层数不超过1010层和高度在层和高度在30m30m以下的丙类建以下的丙类建筑，当无实测剪切波速资料时，可根据岩土名称和性状按下筑，当无实测剪切波速资料时，可根据岩土名称和性状按下表规定划分土的类别。表规定划分土的类别。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，流塑黄土软弱土稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,的粘性土和粉土,的填

10、土，可塑黄土,中软土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，的粘性土和粉土，坚硬黄土中硬土稳定岩石，密实的碎石土坚硬土或岩石土层剪切波速范围(m/s)岩土名称和性状土的类型500sv250500sv140250svsv140200akf200akf130akf130akfakf-地基土静承载力标准值地基土静承载力标准值 土的类别划分和剪切波速范围土的类别划分和剪切波速范围2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续划分步骤：划分步骤：（1）由各层土的名称和性状，并根据经验，在表）由各层土的名称和性状，并根据经验，在表中中的范的范围内估计各层土的剪切波速，如取中

11、间值：围内估计各层土的剪切波速，如取中间值：中硬土：中硬土：375 m/s中软土：中软土：200 m/s软弱土：软弱土：100 m/s（2）计算等效剪切波速。）计算等效剪切波速。（3）按等效剪切波速再查表确定土类型。）按等效剪切波速再查表确定土类型。2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续、场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度 覆盖层厚度：是指从地表到地下基岩面的垂直距离，也覆盖层厚度：是指从地表到地下基岩面的垂直距离，也就是基岩的埋深。就是基岩的埋深。覆盖层厚度的大小直接影响地面反应谱的周期及强度。覆盖层厚度的大小直接影响地面反应谱的周期及强度。当基岩埋深小时，对地面

12、运动中的短周期分量有明显放当基岩埋深小时，对地面运动中的短周期分量有明显放大作用；相反，基岩埋深大时，能使地面运动中的长周大作用；相反，基岩埋深大时，能使地面运动中的长周期分量有所加强。期分量有所加强。震害随场地覆盖层厚度的增加而加重。震害随场地覆盖层厚度的增加而加重。2.1.1 2.1.1 场地土及场地覆盖层厚度场地土及场地覆盖层厚度续续我国规范取值规定：我国规范取值规定：一般情况下，地面到剪切波速大于一般情况下，地面到剪切波速大于500m/s的坚硬土层顶的坚硬土层顶面的距离为场地覆盖层厚度。面的距离为场地覆盖层厚度。当地面当地面5m以下存在剪切波速大于上层土剪切波速以下存在剪切波速大于上层

13、土剪切波速2.5倍倍的土层且下卧岩土层的剪切波速不小于的土层且下卧岩土层的剪切波速不小于400m/s时，也可时，也可取地面至该土层顶面的距离作为覆盖层厚度。取地面至该土层顶面的距离作为覆盖层厚度。土层中夹有剪切波速大于土层中夹有剪切波速大于500m/s的孤石等，应视同周围的孤石等，应视同周围土层。土层。土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖层土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖层厚度中扣除。厚度中扣除。2.1.22.1.2场地类别场地类别 建筑场地类别是场地条件的基本表征，地震效应与场地建筑场地类别是场地条件的基本表征，地震效应与场地有关，为了进行抗震设计，有必要对场地进行分

14、类，以有关，为了进行抗震设计，有必要对场地进行分类，以便区别对待。便区别对待。抗震规范抗震规范指出：建筑场地类别应根据土层等效剪切指出：建筑场地类别应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为波速和场地覆盖层厚度划分为4 4类类(见下表见下表)。各类建筑场地的覆盖层厚度各类建筑场地的覆盖层厚度 80 315 3050 0 500sev250500sev140250sevsev140m5m5m3501580m3等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场场 地地 类类 型型例题例题例：例：已知某建筑场地的钻孔已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定土层资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。该建筑场地

15、的类别。层底深度层底深度(m)土层厚度土层厚度(m)土的名称土的名称剪切波速剪切波速m/s9.59.5砂砂17037.828.3淤泥质粘土淤泥质粘土13043.65.8砂砂24060.116.5淤泥质粘土淤泥质粘土200632.9细砂细砂31069.56.5砾混粗砂砾混粗砂520解：解：（1 1）确定地面下）确定地面下20m20m表表层土的场地土类型：层土的场地土类型：tdvse/0m/s3577.146130/5.10170/5.92010nisiivdd查表：属于中软土查表：属于中软土（2 2）确定覆盖层厚度）确定覆盖层厚度md630（3 3）查表确定建筑场地类别属于）查表确定建筑场地类别

16、属于类场地类场地2.2 2.2 天然地基与基础的抗震验算天然地基与基础的抗震验算天然地基的震害特点：天然地基的震害特点：1 1）一般情况下，地基具有较好的抗震能力，震害较少。）一般情况下，地基具有较好的抗震能力，震害较少。一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，地一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，地基承载能力在长期自重作用下有所提高；基承载能力在长期自重作用下有所提高；地震时，荷载增大，但短时效应使其承载能力也有提高。地震时，荷载增大，但短时效应使其承载能力也有提高。2 2）不同基础类型，震害差异明显。）不同基础类型，震害差异明显。桩基比筏基好，深基比浅基好，条基比独基好桩基

17、比筏基好，深基比浅基好，条基比独基好3 3）但高压缩性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，在地震）但高压缩性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，在地震中发生不同程度的震陷、倾斜。杂填土、回填土，在地中发生不同程度的震陷、倾斜。杂填土、回填土，在地震中也会发生震陷。还有较严重的是地基的液化。震中也会发生震陷。还有较严重的是地基的液化。地基一旦发生破坏，震后的修复加固就相当困难，有时地基一旦发生破坏，震后的修复加固就相当困难，有时甚至是不可能的，所以也应对地基的震害现象进行深入甚至是不可能的，所以也应对地基的震害现象进行深入分析，并在设计时采取相应的抗震措施。分析，并在设计时采取相应的抗震措施。2.2.1

18、 2.2.1 不进行天然地基及基础抗震验算的建筑不进行天然地基及基础抗震验算的建筑 我国抗震设计规范对量大面广的一般地基和基础不作抗我国抗震设计规范对量大面广的一般地基和基础不作抗震验算，对容易产生地基基础震害的液化地基，软土地震验算，对容易产生地基基础震害的液化地基，软土地基和严重不均匀地基规定了相应的抗震措施，以避免或基和严重不均匀地基规定了相应的抗震措施，以避免或减轻震害。减轻震害。可不进行地基基础抗震验算的范围可不进行地基基础抗震验算的范围（1 1）砌体房屋。）砌体房屋。（2 2）地基主要受力范围内不存在软弱粘土层的一般单层）地基主要受力范围内不存在软弱粘土层的一般单层厂房、单层空旷房

19、屋和厂房、单层空旷房屋和8 8度、高度度、高度25m25m以下的一般民用框以下的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房，其中软弱架房屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房，其中软弱粘土层主要指粘土层主要指7 7度、度、8 8度和度和9 9度时，地基土静承载力特征度时，地基土静承载力特征值分别小于值分别小于80 kPa80 kPa、100 kPa100 kPa和和120 kPa120 kPa的土层。的土层。（3 3）可不进行上部结构抗震验算的建筑。）可不进行上部结构抗震验算的建筑。2.2.2 2.2.2 天然地基在地震作用下的抗震天然地基在地震作用下的抗震承载力验算承载力验算1 1、地基土

20、抗震承载力、地基土抗震承载力 地震作用是附加于原有静荷载上的一种动力作用，其性地震作用是附加于原有静荷载上的一种动力作用，其性质属于不规则的低频质属于不规则的低频(1(15Hz)5Hz)有限次数有限次数(10(104040次次)的脉的脉冲作用，作用时间很短，所以只能使土层产生弹性变形冲作用，作用时间很短，所以只能使土层产生弹性变形而来不及发生永久变形，其结果是地震作用产生的地基而来不及发生永久变形，其结果是地震作用产生的地基变形要比相同条件静荷载产生的地基变形小得多。因此，变形要比相同条件静荷载产生的地基变形小得多。因此，从地基变形的角度来说，有地震作用时地基土的抗震承从地基变形的角度来说，有

21、地震作用时地基土的抗震承载力应比地基土的静承载力大，即一般土的动承载力都载力应比地基土的静承载力大，即一般土的动承载力都要比其静承载力高。要比其静承载力高。另外，考虑到地震作用的偶然性和短暂性以及工程结构另外，考虑到地震作用的偶然性和短暂性以及工程结构的经济性，地基在地震作用下的可靠性可以比静力荷载的经济性，地基在地震作用下的可靠性可以比静力荷载下的适当降低，故在确定地基土的抗震承载力时，其取下的适当降低，故在确定地基土的抗震承载力时，其取值应比地基土的静承载力有所提高。值应比地基土的静承载力有所提高。2.2.2 2.2.2 天然地基在地震作用下的抗震天然地基在地震作用下的抗震承载力验算承载力

22、验算我国我国规范规范采用地基土静承载力乘以调整系数后的值作采用地基土静承载力乘以调整系数后的值作为抗震承载力设计值：为抗震承载力设计值：aaaEfffaEaE-调整后的地基抗震承载力设计值；调整后的地基抗震承载力设计值；-地基抗震承载力调整系数，在地基抗震承载力调整系数，在1.01.51.01.5之间；之间；fa a-深宽修正后的地基静承载力特征值，按深宽修正后的地基静承载力特征值，按建筑地基基建筑地基基础设计规范础设计规范GB50007GB50007采用。采用。除了十分软弱土层以外，国内外对地基土抗震承载力取值除了十分软弱土层以外，国内外对地基土抗震承载力取值都比其静承载力有所提高都比其静承

23、载力有所提高a2.2.2 2.2.2 天然地基在地震作用下的抗震天然地基在地震作用下的抗震承载力验算承载力验算续续2、地震作用下天然地基的抗震验算地震作用下天然地基的抗震验算 天然地基抗震验算一般是采用拟静力法，即等效静力天然地基抗震验算一般是采用拟静力法，即等效静力法法，即，即先求出地震作用的等效静力数值，然后按静力设先求出地震作用的等效静力数值，然后按静力设计计算的办法来验算地基的强度和稳定性。计计算的办法来验算地基的强度和稳定性。验算内容验算内容竖向承载力验算（通常认为：基础抗水竖向承载力验算（通常认为：基础抗水平地震作用能力足够）平地震作用能力足够）在对地震区的建筑物进行天然地基的抗震

24、承载力验算时，在对地震区的建筑物进行天然地基的抗震承载力验算时，作用于建筑物上的各类荷载在与地震作用组合后，可认作用于建筑物上的各类荷载在与地震作用组合后，可认为其在基础底面所产生的压力是直线分布的，基础底面为其在基础底面所产生的压力是直线分布的，基础底面的平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求：的平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求：2.2.2 2.2.2 天然地基在地震作用下的抗震天然地基在地震作用下的抗震承载力验算承载力验算续续 规范规定：基础底面平均压力和边缘最大压力应符合规范规定：基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下式要求：下式要求：aEfp aEfp2.1max高宽比大于高

25、宽比大于4 4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现拉应力；现拉应力；其它建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积不应超其它建筑，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过基础底面面积的15%15%。式中式中 p-基础底面平均压力（基础底面平均压力（kPakPa)pmaxmax基础底面边缘最大压力基础底面边缘最大压力(kPa(kPa)faEaE-地基土抗震允许承载力地基土抗震允许承载力2.3 2.3 液化土与软土地基液化土与软土地基2.3.12.3.1地基土的液化地基土的液化 1 1、液化的定义：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土的、液化的定义

26、：处于地下水位以下的饱和砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实，使孔隙水压力土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实，使孔隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升急剧上升，而在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散，使原有土颗粒通过接触点传的孔隙水压力来不及消散，使原有土颗粒通过接触点传递的压力减小，当有效压力完全消失时，土颗粒处于悬递的压力减小，当有效压力完全消失时，土颗粒处于悬浮状态之中。这时，土体完全失去抗剪强度而显示出近浮状态之中。这时，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。于液体的特性。这种现象称为液化。液化的宏观标志是在地

27、表出现喷砂冒水。液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水。2.3.1 2.3.1 地基土的液化地基土的液化续续2、液化震害、液化震害 引起地面喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；引起地面喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏；沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏；地基不均匀沉降、地裂滑坡等地基不均匀沉降、地裂滑坡等等。等。液化使建筑物产生下列震害：液化使建筑物产生下列震害：1.1.地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；2.2.不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等 水平构

28、件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体 形变化处开裂；形变化处开裂；3.3.室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。2.3.1 2.3.1 地基土的液化地基土的液化续续3 3、液化的影响因素、液化的影响因素（1 1）土层的地质年代和组成）土层的地质年代和组成 土的地质年代越古老，其基本性能越稳定。土的地质年代越古老，其基本性能越稳定。（2 2）土层的相对密度）土层的相对密度 密实程度小则空隙比大，容易液化。密实程度小则空隙比大，容易液化。（3 3）土的组成与性状）土的组成与性状 细砂与粗砂比较，由于细砂的透水性较差

29、，地震时容细砂与粗砂比较，由于细砂的透水性较差，地震时容易产生空隙水的超压作用，故细砂比粗砂容易液化。土易产生空隙水的超压作用，故细砂比粗砂容易液化。土的粘性颗粒含量越高，则越不易液化。的粘性颗粒含量越高，则越不易液化。（4 4）土层的埋深和地下水位的深度）土层的埋深和地下水位的深度 砂土层的埋深越大，地下水位越深，其饱和砂土层上砂土层的埋深越大，地下水位越深，其饱和砂土层上的有效覆盖层压力越大，则砂土层越不容易发生液化。的有效覆盖层压力越大，则砂土层越不容易发生液化。（5 5）地震烈度和地震持续时间）地震烈度和地震持续时间 地震烈度越高，地震持续时间越长，饱和的砂土越容易地震烈度越高，地震持

30、续时间越长，饱和的砂土越容易液化。液化。2.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别 当建筑物的地基有饱和砂土或饱和粉土时，应经过勘察当建筑物的地基有饱和砂土或饱和粉土时，应经过勘察试验预测其在未来地震时是否会出现液化，并确定是否试验预测其在未来地震时是否会出现液化，并确定是否需要采取相应的抗液化措施。需要采取相应的抗液化措施。抗震规范抗震规范规定，当基本烈度为规定，当基本烈度为6 6度时，一般情况下度时，一般情况下可不考虑对饱和砂土的液化判别和地基处理，但对液化可不考虑对饱和砂土的液化判别和地基处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑，即由地基液化引起的沉陷可导致沉陷敏感的乙类建筑，即由地基液化引起

31、的沉陷可导致结构破坏或使结构不能正常使用的，均应按结构破坏或使结构不能正常使用的，均应按7 7度考虑；度考虑；当基本烈度为当基本烈度为7 79 9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别和处理。烈度的要求进行判别和处理。为了减少判别场地土液化的勘察工作量，饱和砂土液化为了减少判别场地土液化的勘察工作量，饱和砂土液化的判别可分两步进行，即初步判别和标准贯入试验判别。的判别可分两步进行，即初步判别和标准贯入试验判别。凡经初步判别定为不液化或不考虑液化影响的场地土，凡经初步判别定为不液化或不考虑液化影响的场地土，原则上可不进行标准贯入试验的判别。原则上可不进

32、行标准贯入试验的判别。2.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别续续1 1、初步判别、初步判别抗震规范抗震规范规定，对于饱和的砂土或粉土（不含黄土），规定，对于饱和的砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响的场地土：液化影响的场地土：（1 1）地质年代为第四纪晚更新世）地质年代为第四纪晚更新世(Q(Q3 3)及其以前时，冲洪及其以前时，冲洪积形成的密实饱和砂土或粉土积形成的密实饱和砂土或粉土(不含黄土不含黄土)，7 79 9 度时度时可判为不液化土；可判为不液化土；（2 2）粉土的粘粒）粉土的粘粒(粒径小

33、于粒径小于0.005mm0.005mm的颗粒的颗粒)含量百分率含量百分率 ()在在7 7度、度、8 8度和度和9 9度分别不小于度分别不小于l0l0、l3 l3 和和1616时，时，可判为不液化土。可判为不液化土。c2.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别续续（3 3）天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水）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：位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：20buddd30bwddd5.425.10bwudddd9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度烈度饱和土饱和土类别类别-上覆非液化土层厚度（上

34、覆非液化土层厚度（m)m)，计算时宜将淤泥和淤泥，计算时宜将淤泥和淤泥 质土层扣除；质土层扣除；-基础埋置深度基础埋置深度(m),(m),不超过不超过2m2m时采用时采用2 2m m；wd-地下水位深度（地下水位深度（m)m)，宜按建筑使用期内年平均最，宜按建筑使用期内年平均最 高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；0d-液化土特征深度（液化土特征深度（m)m)，按右表采用。按右表采用。bdud2.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别续续md80查液化土特征深度表：查液化土特征深度表：例例 图示为某场地地基剖面图图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层

35、厚度上覆非液化土层厚度d du u=5.5m=5.5m其下为砂土，地下水位深度为其下为砂土，地下水位深度为d dw=6m.=6m.基础埋深基础埋深d db b=2m,=2m,该场地该场地为为8 8度区。确定是否考虑液化度区。确定是否考虑液化影响。影响。解：按判别式确定解：按判别式确定5.425.10bwuddddmddb5.115.425.10mddwu5.11故需要考虑液化影响。故需要考虑液化影响。d dw=6m=6md du u=5.5m=5.5md db b=2m=2m9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度烈度饱和土饱和土类别类别2.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别续续2、标

36、准贯入试验判别标准贯入试验判别 当初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应采用标准当初步判别认为需要进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验方法进行场地土的液化判别。贯入试验方法进行场地土的液化判别。标准贯入试验设备由标准贯入器、触探杆和重标准贯入试验设备由标准贯入器、触探杆和重63.5kg63.5kg的穿心锤的穿心锤3 3部分组成。部分组成。标贯试验过程为：标贯试验过程为：第一步：用钻具钻孔至试验土层标高以上第一步：用钻具钻孔至试验土层标高以上15cm15cm处。处。第二步：将标准贯入器打至标高位置。第二步：将标准贯入器打至标高位置。第三步：以第三步：以76cm76cm的落距，用的落距，用6

37、3.563.5公斤公斤穿心锤打入穿心锤打入土层土层30cm30cm，记录，记录所用的所用的锤击数为锤击数为N N63.563.5称为标贯击数。称为标贯击数。贯入试验须判别地面下贯入试验须判别地面下l5ml5m深度范围内的液化，深度范围内的液化，当采用桩基或埋深大于当采用桩基或埋深大于5m5m的深基础时，尚应判的深基础时，尚应判 别别l5 l5 20m20m范围内土的液化。范围内土的液化。2.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别续续规范规定：当饱和可液化土的标准贯入锤击数规范规定：当饱和可液化土的标准贯入锤击数N63.5N63.5小于标小于标准贯入锤击数临界值准贯入锤击数临界值NcrNcr值

38、时，判为液化；否则判为不液化。值时，判为液化；否则判为不液化。)15(/3)(1.09.00mdddNNscwscr)2015(/3)1.04.2(0mddNNscwcrwd-地下水位深度（地下水位深度（m)m)sd-饱和土标准贯入试验点深度（饱和土标准贯入试验点深度（m)m)0N-液化判别标准贯入锤击数基准值，按下表采用。液化判别标准贯入锤击数基准值，按下表采用。c-粘粒含量百分率，当小于粘粒含量百分率，当小于3 3或是砂土时，均应取或是砂土时，均应取3 3。括号内数值用于设计基本地震加速度为括号内数值用于设计基本地震加速度为0.150.15和和0.3g0.3g的地区的地区 12(15)18

39、 8（10)第二、三组 16 10(13)6（8）第一组 9 8 7设计地震分组设计地震分组烈度烈度2.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别续续)15(/3)(1.09.00mdddNNscwscr)2015(/3)1.04.2(0mddNNscwcr引入物理意义：引入物理意义：使公式同时适用于饱和砂土和粉土的判别。使公式同时适用于饱和砂土和粉土的判别。常数常数3 3表示表示 c c(%)=3(%)=3是砂土与粉土的分界线。当是砂土与粉土的分界线。当 c c(%)3(%)3时取时取 c c(%)=3(%)=3，则上述公式退回到砂土液化的判别公式。则上述公式退回到砂土液化的判别公式。随着土中

40、粘粒含量的增加，土层的相应标准贯入锤击数临随着土中粘粒含量的增加，土层的相应标准贯入锤击数临界值将减小，土层越不易液化，这就反映了粉土的液化趋界值将减小，土层越不易液化，这就反映了粉土的液化趋势。势。c/32.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别续续3、液化指数与液化等级液化指数与液化等级 为了鉴别场地土液化危害的严重程度，为了鉴别场地土液化危害的严重程度，抗震规范抗震规范给给出了出了液化指数液化指数的概念的概念，采用土层柱状液化等级判定采用土层柱状液化等级判定。iicriinilEWdNNI)1(1判别深度内每一个钻孔标准贯入试验点总数；判别深度内每一个钻孔标准贯入试验点总数；criiN

41、N,分别为分别为i i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时取等于临界值；当实测值大于临界值时取等于临界值；第第i i层考虑单位土层厚度的层位影响权系数层考虑单位土层厚度的层位影响权系数 。若判别深度为若判别深度为15m15m，当该层中点深度不大于，当该层中点深度不大于5m5m时采用时采用1010，等于等于15m15m时应取零值时应取零值,5,515m15m时应按线性内插值法取值；时应按线性内插值法取值；若判别深度为若判别深度为20m20m，当该层中点深度不大于，当该层中点深度不大于5m5m时采用时采用1010，等于等于20m20m时应取零值，

42、时应取零值，5 520m20m时应按线性内插值法取值。时应按线性内插值法取值。第第i i点所代表的土层厚度（点所代表的土层厚度（m)m)；nidiW)(1 m2.3.2 2.3.2 液化的判别液化的判别续续判别深度判别深度20m时的液化指标时的液化指标判别深度判别深度15m时的液化指标时的液化指标 严重严重 中等中等 轻微轻微 液化等级液化等级50lEI60lEI155lEI186lEI15lEI18lEI液化等级与相应的震害液化等级与相应的震害液化等级液化等级 地面喷水冒砂情况地面喷水冒砂情况 对建筑物的危害情况对建筑物的危害情况轻微轻微地面无喷水冒砂，或仅在洼地、河边有地面无喷水冒砂，或仅

43、在洼地、河边有零星的喷水冒砂点零星的喷水冒砂点危害性小，一般不致引起明显的震害危害性小，一般不致引起明显的震害中等中等喷水冒砂可能性大，从轻微到严重均有，喷水冒砂可能性大，从轻微到严重均有，多数属中等多数属中等危害性较大，可造成不均匀沉陷和开裂，有时不均危害性较大，可造成不均匀沉陷和开裂，有时不均匀沉陷可达匀沉陷可达200mm严重严重一般喷水冒砂都很严重，地面变形很明一般喷水冒砂都很严重，地面变形很明显显危害性大，不均匀沉陷可能大于危害性大，不均匀沉陷可能大于200mm，高重心结，高重心结构可能产生不允许的倾斜构可能产生不允许的倾斜液化指数的物理意义：液化指数的物理意义：液化土层愈厚、埋藏愈浅

44、，实测标贯锤击数与临界锤液化土层愈厚、埋藏愈浅，实测标贯锤击数与临界锤击数相差愈多，则液化指数愈大，液化就愈严重，危害性击数相差愈多，则液化指数愈大，液化就愈严重，危害性就愈大。就愈大。由液化指数，按下表确定液化等级由液化指数，按下表确定液化等级2.3.32.3.3可液化地基的抗震措施可液化地基的抗震措施 为了保障建筑物的安全，应根据建筑的抗震设防类别和为了保障建筑物的安全，应根据建筑的抗震设防类别和地基的液化等级，结合具体的工程情况综合考虑，并选地基的液化等级，结合具体的工程情况综合考虑，并选择恰当的抗液化措施。择恰当的抗液化措施。当液化土层较平坦且均匀时，可按下表选用合理的抗液当液化土层较

45、平坦且均匀时，可按下表选用合理的抗液化措施。同时也可考虑上部结构重力荷载对液化危害的化措施。同时也可考虑上部结构重力荷载对液化危害的影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。地基和上部结构处理，或其它经地基和上部结构处理，或其它经济的措施济的措施可不采取措施可不采取措施可不采取措施可不采取措施丁类丁类全部消除液化沉陷，或部分消除全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对地基和上部结构处液化沉陷且对地基和上部结构处理理基础和上部结构处理，或更高要求的措基础和上部结构处理，或更高要求的措施施基础和上部结构处理，亦可基础和上部结构处理，亦可不采取措施不

46、采取措施丙类丙类全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对地基和上部结构处理陷且对地基和上部结构处理部分消除液化沉陷，或对地部分消除液化沉陷，或对地基和上部结构处理基和上部结构处理乙类乙类严重严重中等中等轻微轻微地基的液化等级地基的液化等级建筑建筑类别类别甲类建筑：要特殊考虑，但不得低于乙类甲类建筑：要特殊考虑，但不得低于乙类2.3.32.3.3可液化地基的抗震措施可液化地基的抗震措施续续、全部消除地基液化沉陷的措施应符合：全部消除地基液化沉陷的措施应符合：1 1）采用桩基时，桩端深入液化深度以下稳定土层中的长）采用桩基时，桩端深

47、入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分），应按计算确定，且对碎石土，度（不包括桩尖部分），应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于0.5m0.5m，对其他非岩石尚不应小于对其他非岩石尚不应小于1.5m1.5m；2 2）采用深基础时，基础底面埋入深度以下稳定土层中的）采用深基础时，基础底面埋入深度以下稳定土层中的深度，不应小于深度，不应小于0.5m0.5m；3 3）采用加密法（如振冲、振动加密、砂桩挤密、强夯等）采用加密法（如振冲、振动加密、砂桩挤密、强夯等）加固时，应处理至液化深度下界，且处理后土层的标准加固时，

48、应处理至液化深度下界，且处理后土层的标准贯入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值；贯入锤击数的实测值不宜大于相应的临界值；4 4）挖除全部液化土层；）挖除全部液化土层；5 5）采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理）采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的宽度，应超过基础底面下处理深度的1/21/2且不小于基础且不小于基础宽度的宽度的1/51/5。2.3.32.3.3可液化地基的抗震措施可液化地基的抗震措施续续2 2、部分消除地基液化沉陷的措施应符合：、部分消除地基液化沉陷的措施应符合：1 1）处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深）处理深度

49、应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为度为15m15m时，其值不宜大于时，其值不宜大于4 4，当判别深度为，当判别深度为20m20m时，其时，其值不宜大于值不宜大于5 5；对独立基础与条形基础，尚不应小于基；对独立基础与条形基础，尚不应小于基础底面下液化特征深度和基础宽度的较大值。础底面下液化特征深度和基础宽度的较大值。2 2）处理深度范围内，应挖除其液化土层或采用加密法加）处理深度范围内，应挖除其液化土层或采用加密法加固，使处理后土层的标准贯入锤击数实测值不小于相应固，使处理后土层的标准贯入锤击数实测值不小于相应的临界值。的临界值。3 3）基础边缘以外的处理宽度与全部清除地基液化沉陷时）

50、基础边缘以外的处理宽度与全部清除地基液化沉陷时的要求相同的要求相同。2.3.32.3.3可液化地基的抗震措施可液化地基的抗震措施续续3.3.减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合考虑采用减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合考虑采用下列措施：下列措施：1)1)选择合适的基础埋置深度；选择合适的基础埋置深度；2)2)调整基础底面积，减少基础偏心；调整基础底面积，减少基础偏心；3)3)加强基础的整体性和刚性，如采用箱基、筏基或钢筋加强基础的整体性和刚性，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土十字形基础，加设基础圈梁、基础梁系等；混凝土十字形基础，加设基础圈梁、基础梁系等；4)4)减轻荷载，增强上部结构的

51、整体刚度和均匀对称性，减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等；式等；5)5)管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。2.4.2.4.桩基的抗震设计桩基的抗震设计2.4.12.4.1可不进行桩基抗震验算的建筑可不进行桩基抗震验算的建筑 全部消除地基液化沉陷的有效措施之一是采用桩基，全部消除地基液化沉陷的有效措施之一是采用桩基，因此，桩基的抗震设计也是建筑抗震设计的重要内容。因此，桩基的抗震设计也是建筑抗震设计的重要内容。可不进行桩基抗震验

52、算的建筑范围：可不进行桩基抗震验算的建筑范围：抗震规范抗震规范规定：对于承受竖向荷载为主的低承台桩基，规定：对于承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无液化土层，且桩承台周围无淤泥、淤泥质土当地面下无液化土层，且桩承台周围无淤泥、淤泥质土地基土静承载力特征值不大于地基土静承载力特征值不大于100kPa100kPa的填土时，下列建的填土时，下列建筑可以不进行桩基抗震承载力验算。筑可以不进行桩基抗震承载力验算。（1 1）砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑。）砌体房屋和可不进行上部结构抗震验算的建筑。（2 2）7 7度和度和8 8度时，一般单层厂房、单层空旷房屋和度时，一般单层厂房、单层空旷房

53、屋和8 8度、度、高度高度25m25m以下的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当以下的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房。的多层框架厂房。2.4.2 2.4.2 桩基的抗震设计桩基的抗震设计 对于不符合上述条件的桩基，除了应满足对于不符合上述条件的桩基，除了应满足建筑地建筑地基基础设计规范基基础设计规范规定的设计要求外，还应进行桩基的抗规定的设计要求外，还应进行桩基的抗震验算。验算时应根据场地土的组成情况，将其分为非液震验算。验算时应根据场地土的组成情况，将其分为非液化土中的低承台桩基和存在液化土层的低承台桩基抗震验化土中的低承台桩基和存在液化土层的低承台桩基抗震验算两大类。算两大

54、类。1 1、非液化地基中的低承台桩基：、非液化地基中的低承台桩基：单桩竖向和水平抗震承载力设计值可较静载时提高单桩竖向和水平抗震承载力设计值可较静载时提高25%25%。当承台侧面的回填土夯实至干重度不小于当承台侧面的回填土夯实至干重度不小于16.5kN/m16.5kN/m3 3时，时，可考虑承台正面填土与桩共同承担水平地震作用，但不可考虑承台正面填土与桩共同承担水平地震作用，但不应计入承台底面与地基土之间的摩擦力。应计入承台底面与地基土之间的摩擦力。2.4.2 2.4.2 桩基的抗震设计桩基的抗震设计2 2、液化地基中的低承台桩基、液化地基中的低承台桩基（1 1）对于一般浅基础，不宜计入承台侧

55、面土抗力或刚性）对于一般浅基础，不宜计入承台侧面土抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担作用。地坪对水平地震作用的分担作用。（2 2）全部水平地震作用由桩承担并按以下两种状态验算）全部水平地震作用由桩承担并按以下两种状态验算桩的竖向承载力和桩身的强度：桩的竖向承载力和桩身的强度：地震时，液化土的刚度与摩阻力按折减一半处理；地震时，液化土的刚度与摩阻力按折减一半处理；地震后，取非抗震设计组合，液化层的摩阻力取零，地震后，取非抗震设计组合，液化层的摩阻力取零，上覆非液化层的摩阻力乘以折减系数上覆非液化层的摩阻力乘以折减系数0.80.8。（3）对于打入式预制桩及其他挤土桩）对于打入式预制桩及其他挤土桩

56、当平均桩距为当平均桩距为2.54倍桩径且桩数不少于倍桩径且桩数不少于55时，可考时，可考虑打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利虑打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响。影响。2.4.2 2.4.2 桩基的抗震设计桩基的抗震设计 当打桩后桩间土的标准贯入锤击数达到不液化的要求当打桩后桩间土的标准贯入锤击数达到不液化的要求时，可不考虑液化对单桩承载力的折减。但对桩尖持力时，可不考虑液化对单桩承载力的折减。但对桩尖持力层作强度校核时，桩基外侧的应力扩散角应取为零。层作强度校核时，桩基外侧的应力扩散角应取为零。打桩后桩间土的标准贯入锤击数可由试验确定，也可打桩后桩间土的标准贯入锤

57、击数可由试验确定，也可按下式计算：按下式计算：)1(1003.01pNpeNN打桩后的标准贯入锤击书；打桩后的标准贯入锤击书；打入式预制桩的面积置换压入率打入式预制桩的面积置换压入率打桩前的标准贯入锤击数打桩前的标准贯入锤击数 1NpN2.4.2 2.4.2 桩基的抗震设计桩基的抗震设计（4 4）对处于液化土中的桩基承台周围，宜用非液化土填）对处于液化土中的桩基承台周围，宜用非液化土填筑夯实。如果采用砂砾类土，则应使其密度达到不液化筑夯实。如果采用砂砾类土，则应使其密度达到不液化的程度。的程度。（5 5）液化土中的桩，由桩顶直到液化深度以下）液化土中的桩，由桩顶直到液化深度以下2 2倍桩径的倍

58、桩径的范围内，纵向钢筋需保持与桩顶相同，箍筋应加密，间范围内，纵向钢筋需保持与桩顶相同，箍筋应加密，间距宜与桩顶部相同。距宜与桩顶部相同。（6 6）在有液化侧扩地段，距常时水线）在有液化侧扩地段，距常时水线150m150m范围内的桩基范围内的桩基除应满足上述要求外，还应考虑土流动时的侧向作用力，除应满足上述要求外，还应考虑土流动时的侧向作用力，承受侧向推力的面积按边桩外缘间的宽度计算。承受侧向推力的面积按边桩外缘间的宽度计算。2.4.2 2.4.2 桩基的抗震设计桩基的抗震设计2.4.2 2.4.2 桩基的抗震设计桩基的抗震设计续续2 2、存在液化土层的低承台桩基抗震验算、存在液化土层的低承台

59、桩基抗震验算（1 1）对于一般浅基础，不宜计入承台侧面土抗力或刚性）对于一般浅基础，不宜计入承台侧面土抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担作用。地坪对水平地震作用的分担作用。（2 2）全部水平地震作用由桩承担并按以下两种状态验算）全部水平地震作用由桩承担并按以下两种状态验算桩的竖向承载力和桩身的强度：桩的竖向承载力和桩身的强度：地震时，液化土的刚度与摩阻力按折减一半处理；地震时，液化土的刚度与摩阻力按折减一半处理；地震后，取非抗震设计组合，液化层的摩阻力取零，地震后，取非抗震设计组合，液化层的摩阻力取零，上覆非液化层的摩阻力乘以折减系数上覆非液化层的摩阻力乘以折减系数0.80.8。（3 3）对于

60、打入式预制桩及其他挤土桩）对于打入式预制桩及其他挤土桩 当平均桩距为当平均桩距为2.52.54 4倍桩径且桩数不少于倍桩径且桩数不少于5 55 5时，时，可考虑打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的可考虑打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响。有利影响。本章重点本章重点一、名词解释一、名词解释场地、场地土、覆盖层厚度、场地土的液化场地、场地土、覆盖层厚度、场地土的液化；二、简答二、简答1 1、场地土类型、场地类别的划分及工程意义场地土类型、场地类别的划分及工程意义2 2、场地选择的原则、场地选择的原则3 3、场地土液化、场地土液化的原因及危害的原因及危害4 4、场地土液化的判别方法场地土液化的判别方法5 5、液化指数的作用、液化指数的作用6 6、天然地基及基础抗震承载力验算的一般原则天然地基及基础抗震承载力验算的一般原则7 7、可液化地基和软土地基的抗震措施、可液化地基和软土地基的抗震措施8 8、桩基抗震设计的基本方法等、桩基抗震设计的基本方法等三、计算三、计算1 1、建筑场地的类型判定、建筑场地的类型判定2 2、地基土的液化判别、地基土的液化判别3 3、地基土液化等级的判别、地基土液化等级的判别本章结束！本章结束！