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1、第八章第八章 抗震地基基礎(chǔ)抗震地基基礎(chǔ) 知識目標(biāo)u了解地震的基本知識了解地震的基本知識u了解地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象了解地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象u掌握地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計掌握地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計u理解液化判別與抗震措施理解液化判別與抗震措施第八章第八章 抗震地基基礎(chǔ)抗震地基基礎(chǔ) 能力目標(biāo)u能解釋地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象能解釋地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象u能應(yīng)用能應(yīng)用建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范進行地基基礎(chǔ)進行地基基礎(chǔ)的抗震設(shè)計的抗震設(shè)計u能判斷場地的液化能級能判斷場地的液化能級u能根據(jù)具體情況選擇適宜的抗震措施能根據(jù)具體情況選擇適宜的抗震措施第八章第八章 抗震地基基礎(chǔ)抗震地基基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 地基基礎(chǔ)的

2、震害現(xiàn)象地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象 第三節(jié)第三節(jié) 地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計 第四節(jié)第四節(jié) 液化判別與抗震措施液化判別與抗震措施 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、地震的概念一、地震的概念 二、地震波及地震反應(yīng)二、地震波及地震反應(yīng) 三、震級與烈度三、震級與烈度 第第一一節(jié)節(jié) 概概述述一、地震的概念一、地震的概念地震地震地震是地殼在內(nèi)部或外部因素作用下產(chǎn)生強烈振動的地震是地殼在內(nèi)部或外部因素作用下產(chǎn)生強烈振動的地質(zhì)現(xiàn)象。地質(zhì)現(xiàn)象。地震原因1.火山爆發(fā)可引起火山地震，地下溶洞或地下采空區(qū)的塌陷會引起陷落地震，強烈的爆破、山崩、隕石墜落等也可引起地震。地球上地震的絕大多數(shù)是由地殼自身運動造成的，此類地震稱為

3、構(gòu)造地震。2.產(chǎn)生構(gòu)造地震的原因是由于地球在長期運動過程中，地殼內(nèi)的巖層產(chǎn)生和積累著巨大的地應(yīng)力。當(dāng)某處積累的地應(yīng)力逐漸增加到超過該處巖層的強度時，就會使巖層產(chǎn)生破裂或錯斷。第第一一節(jié)節(jié) 概概述述一、地震的概念一、地震的概念基本術(shù)語基本術(shù)語地震的發(fā)源處稱為震源。地震的發(fā)源處稱為震源。震源在地表面的垂直投影點稱為震中。震源在地表面的垂直投影點稱為震中。震中附近的地區(qū)稱為震中區(qū)域。震中附近的地區(qū)稱為震中區(qū)域。震中與某觀測點間的水平距離稱為震中距。震中與某觀測點間的水平距離稱為震中距。震源到震中的距離稱為震源深度。震源到震中的距離稱為震源深度。地震分布地球上的地震分布極不均勻，主要分布于新構(gòu)造運動較

4、為活躍的兩條地震帶上：一條是環(huán)太平洋地震帶，另一條是地中海至南亞的歐亞地震帶。第第一一節(jié)節(jié) 概概述述二、地震波及地震反應(yīng)二、地震波及地震反應(yīng) 地震波地震波地震引起的振動以波的形式從震源向各個方向地震引起的振動以波的形式從震源向各個方向傳播并釋放能量，這就是地震波，它包含在地傳播并釋放能量，這就是地震波，它包含在地球內(nèi)部傳播的體波和只限于在地面附近傳播的球內(nèi)部傳播的體波和只限于在地面附近傳播的面波。面波。體波又包括兩種形式的波，即縱波和橫波。面波是體波經(jīng)地層界面多次反射形成的次生波，它包括兩種形式的波，即瑞利波和洛甫波。彈性理論公式計算以及實測表明：縱波傳播速度最快，衰減也快，橫波次之，面波最慢

5、，但能傳播到很遠的地方。第第一一節(jié)節(jié) 概概述述二、地震波及地震反應(yīng)二、地震波及地震反應(yīng) 地震反應(yīng)地震反應(yīng)當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ谕翆又袀鞑r，經(jīng)過不同土層的界當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ谕翆又袀鞑r，經(jīng)過不同土層的界面多次反射，將出現(xiàn)不同周期的地震波。若某面多次反射，將出現(xiàn)不同周期的地震波。若某一周期的地震波與地表土層的固有周期相近時，一周期的地震波與地表土層的固有周期相近時，由于共振作用該地震波的振幅將顯著增大，其由于共振作用該地震波的振幅將顯著增大，其周期稱為卓越周期。周期稱為卓越周期。若建筑物的基本周期與場地土層的卓越周期相近時，也將由于共振作用而增大振幅，導(dǎo)致建筑物破壞。第第一一節(jié)節(jié) 概概述述三、震級與烈度三、震級與

6、烈度（一）震級（一）震級震級是對地震中釋放能量大小的度量。地震中震級是對地震中釋放能量大小的度量。地震中震源釋放的能量越大，震級也就越高。震源釋放的能量越大，震級也就越高。目前，國際上比較通用的是里氏震級，即地震震級M為 M=lgA A是標(biāo)準地震儀在距震中 100km處記錄的以為單位的最大水平地動位移。第第一一節(jié)節(jié) 概概述述三、震級與烈度三、震級與烈度（二）烈度（二）烈度烈度是指發(fā)生地震時地面及建筑物遭受破壞的烈度是指發(fā)生地震時地面及建筑物遭受破壞的程度。程度。根據(jù)地面建筑物受破壞和受影響的程度，地震烈度劃分為12度。地震烈度不僅與震級有關(guān)，同時還與震源深度、震中距以及地震波通過的介質(zhì)條件等多

7、種因素有關(guān)。震中烈度的高低，主要取決于地震震級和震源深度。震級大、震源淺，則震中烈度高。第第一一節(jié)節(jié) 概概述述三、震級與烈度三、震級與烈度（三）烈度概念（三）烈度概念基本烈度基本烈度是指在今后一定時期內(nèi)，某一地區(qū)在是指在今后一定時期內(nèi)，某一地區(qū)在一般場地條件下可能遭受的最大地震烈度。一般場地條件下可能遭受的最大地震烈度。場地烈度即指區(qū)域內(nèi)一個具體場地的烈度。設(shè)防烈度是指按國家規(guī)定的權(quán)限批準的作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。第二節(jié)第二節(jié) 地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象地基基礎(chǔ)的震害現(xiàn)象 一、地震災(zāi)害情況一、地震災(zāi)害情況 二、地基的震害二、地基的震害 三、建筑基礎(chǔ)的震害三、建筑基礎(chǔ)的震害 第第二二節(jié)節(jié) 地

8、地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的震震害害現(xiàn)現(xiàn)象象一、地震災(zāi)害情況一、地震災(zāi)害情況 地震地點發(fā)生時間震級震中烈度震源深度/km受災(zāi)面積/km2死亡人數(shù)與震害情況河北邢臺1966.3.227.2101023 0000.79萬，縣內(nèi)房屋幾乎倒平云南通海1970.1.57.710131 7771.56萬，房屋倒塌90%云南永善1974.5.117.19142 3000.16萬云南龍陵1976.5.297.69-73人，房屋倒塌約半數(shù)四川爐霍1973.2.67.910-6 0000.22萬，除木房外全倒四川松潘1976.8.167.28-5 00038人遼寧海城1975.2.47.3912159200.13萬，鄉(xiāng)村房

9、屋倒塌50%河北唐山1976.7.287.811121632 00024.2萬，85%的房屋倒塌或嚴重破壞第第二二節(jié)節(jié) 地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的震震害害現(xiàn)現(xiàn)象象二、地基的震害二、地基的震害 1震陷震陷u震陷是指地基土由于地震作用而產(chǎn)生的明顯的豎向永震陷是指地基土由于地震作用而產(chǎn)生的明顯的豎向永久變形。久變形。2地基土液化地基土液化u在地震的作用下，飽和砂土的顆粒之間發(fā)生相互錯動而重新排列，其結(jié)構(gòu)趨于密實，如果砂土為顆粒細小的粉細砂，則因透水性較弱而導(dǎo)致孔隙水壓力加大，同時顆粒間的有效應(yīng)力減小，當(dāng)?shù)卣鹱饔么蟮绞褂行?yīng)力減小到零時，將使砂土顆粒處于懸浮狀態(tài)，即出現(xiàn)砂土的液化現(xiàn)象。u砂土液化時其性質(zhì)類似

10、于液體，抗剪強度完全喪失，使作用于其上的建筑物產(chǎn)生大量的沉降、傾斜和水平位移，可引起建筑物開裂、破壞甚至倒塌。第第二二節(jié)節(jié) 地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的震震害害現(xiàn)現(xiàn)象象二、地基的震害二、地基的震害 3地震滑坡地震滑坡 u在山區(qū)和陡峭的河谷區(qū)域，強烈地震可能引起在山區(qū)和陡峭的河谷區(qū)域，強烈地震可能引起諸如山崩、滑坡、泥石流等大規(guī)模的巖土體運諸如山崩、滑坡、泥石流等大規(guī)模的巖土體運動，從而直接導(dǎo)致地基、基礎(chǔ)和建筑物的破壞。動，從而直接導(dǎo)致地基、基礎(chǔ)和建筑物的破壞。4地裂地裂 u地震導(dǎo)致巖面和地面的突然破裂和位移會引起位于附近的或跨斷層的建筑物的變形和破壞。第第二二節(jié)節(jié) 地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)的的震震害害現(xiàn)現(xiàn)象象

11、三、建筑基礎(chǔ)的震害三、建筑基礎(chǔ)的震害1沉降、不均勻沉降和傾斜沉降、不均勻沉降和傾斜2水平位移水平位移3受拉破壞受拉破壞第三節(jié)第三節(jié) 地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計 一、抗震設(shè)計的任務(wù)與要求一、抗震設(shè)計的任務(wù)與要求 二、抗震設(shè)計的目標(biāo)和方法二、抗震設(shè)計的目標(biāo)和方法 三、場地選擇三、場地選擇 四、地基基礎(chǔ)方案選擇四、地基基礎(chǔ)方案選擇五、天然地基承載力驗算五、天然地基承載力驗算六、樁基礎(chǔ)驗算六、樁基礎(chǔ)驗算第第三三節(jié)節(jié) 地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)抗抗震震設(shè)設(shè)計計一、抗震設(shè)計的任務(wù)與要求一、抗震設(shè)計的任務(wù)與要求 1任務(wù)任務(wù)u地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計的任務(wù)就是研究地基中地基與基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計的任務(wù)就是研究地基中地基與

12、基礎(chǔ)的穩(wěn)定性與變形，包括地基的抗震承載力驗算、地基的穩(wěn)定性與變形，包括地基的抗震承載力驗算、地基液化可能性判別和液化等級的劃分、震陷分析、合理液化可能性判別和液化等級的劃分、震陷分析、合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式以及保證地基基礎(chǔ)能有效工作所必須的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式以及保證地基基礎(chǔ)能有效工作所必須采取的抗震措施等內(nèi)容。采取的抗震措施等內(nèi)容。2建筑分類建筑分類u在進行建筑抗震設(shè)計時，根據(jù)其使用功能的重要性，在進行建筑抗震設(shè)計時，根據(jù)其使用功能的重要性，按其受地震破壞時產(chǎn)生的后果，按其受地震破壞時產(chǎn)生的后果，抗震規(guī)范抗震規(guī)范將建筑將建筑分為甲類、乙類、丙類、丁類。分為甲類、乙類、丙類、丁類。3要求要求u各抗震設(shè)防類

13、別建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準，應(yīng)符合下列要各抗震設(shè)防類別建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準，應(yīng)符合下列要求求。第第三三節(jié)節(jié) 地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)抗抗震震設(shè)設(shè)計計二、抗震設(shè)計的目標(biāo)和方法二、抗震設(shè)計的目標(biāo)和方法1抗震設(shè)計的目標(biāo)抗震設(shè)計的目標(biāo)u抗震規(guī)范抗震規(guī)范將建筑物的抗震設(shè)防目標(biāo)確定為將建筑物的抗震設(shè)防目標(biāo)確定為“三個三個水準水準”。一般情況下，遭遇第一水準烈度（眾值烈度）。一般情況下，遭遇第一水準烈度（眾值烈度）的地震時，建筑物處于正常使用狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)抗震分的地震時，建筑物處于正常使用狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)抗震分析的角度看，可將結(jié)構(gòu)視為彈性體系，采用彈性反應(yīng)析的角度看，可將結(jié)構(gòu)視為彈性體系，采用彈性反應(yīng)譜進行彈性分析；遭遇第二水準

14、烈度（基本烈度）的譜進行彈性分析；遭遇第二水準烈度（基本烈度）的地震時，結(jié)構(gòu)進入非彈性工作階段，但非彈性變形或地震時，結(jié)構(gòu)進入非彈性工作階段，但非彈性變形或結(jié)構(gòu)體系的損壞控制在可修復(fù)的范圍；遭遇第三水準結(jié)構(gòu)體系的損壞控制在可修復(fù)的范圍；遭遇第三水準烈度地震（預(yù)估的罕遇地震）時，結(jié)構(gòu)有較大的非彈烈度地震（預(yù)估的罕遇地震）時，結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，但應(yīng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以免倒塌。性變形，但應(yīng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以免倒塌。u工程中通常將上述抗震設(shè)計的三個水準簡要地概括為工程中通常將上述抗震設(shè)計的三個水準簡要地概括為“小震不壞，中震可修，大震不倒小震不壞，中震可修，大震不倒”。u為保證實現(xiàn)上述抗震

15、設(shè)防目標(biāo)，為保證實現(xiàn)上述抗震設(shè)防目標(biāo)，抗震規(guī)范抗震規(guī)范規(guī)定在規(guī)定在具體的設(shè)計工作中采用兩階段設(shè)計步驟。具體的設(shè)計工作中采用兩階段設(shè)計步驟。u上述設(shè)防原則和設(shè)計方法可簡短地表述為上述設(shè)防原則和設(shè)計方法可簡短地表述為“三水準設(shè)三水準設(shè)防，兩階段設(shè)計防，兩階段設(shè)計”。第第三三節(jié)節(jié) 地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)抗抗震震設(shè)設(shè)計計二、抗震設(shè)計的目標(biāo)和方法二、抗震設(shè)計的目標(biāo)和方法2地基基礎(chǔ)的概念性設(shè)計地基基礎(chǔ)的概念性設(shè)計u結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計包括計算設(shè)計和概念設(shè)計兩個結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計包括計算設(shè)計和概念設(shè)計兩個方面。方面。u計算設(shè)計是指確定合理的計算簡圖和分析方法，計算設(shè)計是指確定合理的計算簡圖和分析方法，對地震作用效應(yīng)作定量計

16、算及對結(jié)構(gòu)抗震進行對地震作用效應(yīng)作定量計算及對結(jié)構(gòu)抗震進行驗算。驗算。u概念設(shè)計是指從宏觀上對建筑結(jié)構(gòu)作合理的選概念設(shè)計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。的構(gòu)造措施等。u場地的選擇、處理、地基與上部結(jié)構(gòu)動力相互場地的選擇、處理、地基與上部結(jié)構(gòu)動力相互作用的考慮以及地基基礎(chǔ)類型的選擇等都是概作用的考慮以及地基基礎(chǔ)類型的選擇等都是概念設(shè)計的重要方面。念設(shè)計的重要方面。第第三三節(jié)節(jié) 地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)抗抗震震設(shè)設(shè)計計三、場地選擇三、場地選擇1場地類別劃分場地類別劃分u抗震規(guī)范中采用以等效剪切波速和覆蓋層厚度雙指標(biāo)分類方法來確定場地類別。表表8-3 建筑建筑場場地的覆蓋地的覆蓋層層厚度（厚度（m）與）與場場地地類別類別等效剪切波速vse/(m/s)場 地 類 別IIIIIIIVvse5000500vse25014050vse14080第第三三節(jié)節(jié) 地地基基基基礎(chǔ)礎(chǔ)抗抗震震設(shè)設(shè)計計三、場地選擇三、場地選擇1場地類別劃分場地類別劃分表表8-4 土的類型劃分和剪切波速范圍土的類型劃分和剪切波速范圍 土的類型巖土