安装工程 (7)

第二章场地、地基和基础场地：建筑物的所在地，其在范围大体相当于厂区、居民小区或自然村或不小于1km2的平面面积基础：基础就是在室外地面以下，承受上部结构传来的荷载的那部分结构地基：在基础以下的或天然，或人工的土层，承受基础以及上部结构的荷载。2.1建筑场地2.2地基的抗震验算2.3液化地基判别和处理2.4桩基的抗震验算主要内容§2.1建筑场地场地：建筑场地是指建筑物的所在地，其在范围大体相当于厂区、居民小区或自然村或不小于1km2的平面面积。一、建筑地段的划分表2-1有利、一般、不利和危险地段的划分在选择建筑地段时，应选择对建筑抗震有利的地段，避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施，不应在危险地段建造建筑物。2、局部孤突地形的震害影响位于局部孤立突出地形（如山嘴、山丘、陡坡等）的建筑，其震害一般均较平地上同类建筑为重。选址时应尽可能避开2)影响断裂带错动的因素：地震烈度，覆盖土层厚度：8度大于60m、9度大于90m时可不考虑其影响。3)避让：不满足上述条件时，应避开发震地带，避开距离应大于200～300m。1、发震断裂带的震害和避让断裂带:垮落带上方的岩层产生断裂或裂缝，但仍保持其原有层状的岩层带1)震害：断裂带是地质构造上的薄弱环节，在地震时可能产生新的错动，使地面建筑物遭受较大的破坏。因此，对于这种危险地段选择建筑场地时应予以避开。1．建筑场地对建筑物震害的影响软弱地基上，自振周期长的柔性结构容易遭到破坏，刚性结构相应表现较好；坚硬地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。如75年宁海、76年唐山地震。深厚覆盖土层上建筑物的震害较重，而浅层土上建筑物的震害则相对要轻些。二、场地土的分类地震时：地震波是由基岩传到场地，再由场地传到建筑物。场地对地震波具有放大和滤波作用。场地条件不同对地震波的放大和滤波作用就不同，建造在不同场地上的建筑物在同一次地震作用下的破坏作用也不一样，这已被国内外的震害资料所证明。但场地土的影响是明显的。如1976年委内瑞拉地震中，加拉加斯高层建筑破坏有明显的区域性，主要集中在冲积层最厚的地方。§2.1建筑场地1、场地土的划分《建筑抗震设计规范》根据场地图的剪切波速将建筑场地土分成4类，当没有剪切波速资料时也可以根据岩土的名称和性状来划分土的类型岩土名称和性状土层剪切波速范围（m/s）坚硬土或岩石稳定岩石，密实的碎石土中硬土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，的粘性土和粉土，坚硬黄土中软土稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂,的粘性土和粉土,的填土，可塑黄土软弱土淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土,的填土，流塑黄土表2-2土的类型划分和剪切波速范围500sv250500sv140250sv250svkPa200akfkPa200akfkPa130akfkPa130akf§2.1建筑场地2、场地土覆盖层厚度覆盖层厚度是指从地面至地下基岩面的距离。场地土覆盖层厚度越薄对地震短周期的放大作用就越大；相反，场地土覆盖层厚度越厚对地震中长周期分量的放大作用就越大。在工程设计中，一般不以实际基岩面计算场地土覆盖层厚度。对于比较复杂的场地条件，《建筑抗震设计规范》中按下列要求确定场地土覆盖层厚度：1）一般情况下，应按地面至剪切波速大于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相邻上层土剪切波速2.5倍的土层，且其下卧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。注：为荷载试验等方法得到的地基承载力特征值（kPa）,为基岩剪切波速。akfsv§2.1建筑场地3、土层等效剪切波度场地土的组成是非常复杂的，对于成层场地土层可以用等效剪切波速反映各土层的综合刚度，其值可根据地震波通过计算深度范围内各土层的总时间等于该波通过同一计算深度的单一折算土层所需要的时间求得。nisiivdt1tdvSe0按照表层土的剪切波速和场地覆盖层厚度两个因素，将建筑场地分为Ⅰ～Ⅳ四种类别，见表2.2所示：4、建筑场地类型的划分15~803~153~500ⅣⅢⅡⅠ500sev250500sev140250sevsev140m5m5m35080m3等效剪切波速（m/s）场地类型例2-1、已知某建筑场地的地址钻探资料如表2-4所示。试计算土层的等效剪切波速，并判别土层性质。层底深度(m)土层厚度(m)土的名称剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥质粘土13543.65.8砂24060.116.5淤泥质粘土200632.9细砂31069.56.5砾石粗砂520表2-4场地的地质钻探资料§2.1建筑场地例2-1、已知某建筑场地的地址钻探资料如表2-4所示。试计算土层的等效剪切波速，并判别土层性质。解：（1）确定计算深度由于计算深度，取覆盖层厚度和20m二者的较小值，而该题覆盖层厚度明显远大于20m，所以计算深度d0取20m。（2）确定地面下20m表层土的场地土类型：)m/s(59.1491355.101705.920100nisiiSevddtdv因为等效剪切波速：，故表层土属于中软土。m/s140m/s250sv2.1.3场地的类别例题2-2已知某建筑场地的钻孔地质资料如表2-5所示，试确定该场地的类别sV0d因为地表下7.5m以下土层的=520m/s500m/s,故=7.5m(1)确定覆盖层厚度[解](2)计算等效剪切波速，按式（2-1）有6.253)3100.42400.21805.1/(5.7seVseV0d查表得，235.4位于250～500m/s之间，且故属于Ⅱ类场地5m,二、可不进行抗震验算的天然地基1.为了简化和减少抗震设计的工作量，抗震规范规定部分建筑物可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：(1)砌体房屋；(2)地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：•一般单层厂房、单层空旷房屋；•不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；•基础荷载与上述一般民用框架房屋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。2.2地基的抗震验算一、天然地基破坏极少软弱粘性土层指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kPa的土层。三、天然地基抗震验算天然地基抗震验算时，地基土的抗震承载力按下式计算：aEfaf——调整后的地基土抗震承载力；——地基土抗震调整系数，按下表采用；——深宽修正后的地基土静承载力特征值，按现行《建筑地基基础设计规范》采用岩土名称和性状岩石，密实的碎石土，密实的砾，粗、中砂，≥300kpa的粘性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂，150kpa≤300kpa的粘性土和粉土，坚硬黄土1.3稍密的细、粉砂，100kpa≤150kpa的粘性土和粉土，新近沉积的粘性土和粉土，可塑黄土1.1淤泥、淤泥质土，松散的砂、填土，新近堆积黄土及流塑黄土1.0akfakfakfaaaEff地基抗震承载力在静力设计承载力基础上调整。调整的出发点：1）地震是偶发事件，地基抗震承载力安全系数可比静载时降低；2）多数土在有限次的动载下，强度较静载下稍高。aa四、天然地基的抗震承载力验算平均压应力分布零应力区pMMp实际压应力分布步骤：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：（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合的平均压力值基础边缘地震作用效应标准组合的最大压力值aEfpaEfp2.1max2minmaxppp平均压应力分布零应力区pMMp实际压应力分布五、天然地基的抗震承载力验算《建筑抗震设计规范》规定对于高宽比大于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%。对于矩形底面积除，则有bb85.0§2.3液化地基判别和处理一.场地土的液化现象与震害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，使空隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的空隙水压力来不及消散，使有效压力减小，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于液体的特性。这种现象称为液化。液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水。唐山地震时，严重液化地区喷水高度可达8米，厂房沉降可达1米。天津地震时，海河故道及新近沉积土地区有近3000个喷水冒砂口成群出现，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可达5立方米。有时地面运动停止后，喷水现象可持续30分钟。液化的震害：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，等等。液化的震害：1.地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；2.不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等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；3.室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。影响场地土液化的主要因素：(1)土层的地质年代和组成：地质年代越古老，其基本性能越稳定，越不易液化；细砂较粗砂易液化等；(2)土的相对密度：相对密实程度较小的松砂由于其天然孔隙比一般较大，故相对密实程度较小的砂土容易液化；(3)土层的埋深和地下水位深度：沙土层的埋深越大，地下水为越深，其饱和砂土层上的有效覆盖压力也越都大，就越不容易液化；(4)地震烈度和持续时间：地震烈度越高，持续时间越长，饱和砂土越易液化。二.液化判别与危害程度估计1、液化判别和处理的一般原则：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。7－9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！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施。2、液化判别和危害性估计方法对一般工程项目，砂土或粉土液化判别及危害程度估计可按以下步骤进行：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；bd（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。02ubddd03wbddd01.524.5uwbddddwdud0d——地下水位深度（m），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——液化土特征深度，按右表采用——上覆非液化土层厚度（m），计算时应注意将淤泥和淤泥质土层扣除——基础埋置深度（m），小于2m时应采用2m9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度饱和土类别上面判别式（db=2)亦可用右图表示：db2时，在du、dw中减去（db-2)后再查图确定。例1图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m其下为砂土，地下水位深度为dw=6.5m.基础埋深db=1.5m,该场地为8度区。确定是否考虑液。解：该场地为8度区，土的类型为砂土，查液化土特征深度2-7表知。d0=8m,du=5.5m,dw=6.5m,db=1.5m2m,取db=2m.9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度饱和土类别5.425.10bwudddd所以不需要考虑液化影响。mdmddub5.5822820mdmddwb5.5732830m5.115.425.10bddm12wudd2）细判采用标准贯入试验判别钻孔至试验土层上15cm处,用63.5公斤