02 第二章 建筑场地.pptx

第1页：第二章 建筑场地

第二章 建筑场地

主要内容

1. 建筑场地
2. 抗震验算
3. 液化地基的判别与处理

第2页：建筑地段类别划分

2.1 建筑场地——建筑地段的选择

1. 地段类别的划分

• 有利地段：稳定的基岩、坚硬土或平坦密实的中硬土；
• 一般地段：不属于有利、不利和危险的地段；
• 不利地段：软弱土、液化土、局部孤突地形，高含水量的可塑黄土，地表存在结构性裂缝等；
• 危险地段：可能滑坡、崩塌、地陷、泥石流或发震断裂带部位。

第3页：场地类别与卓越周期

场地类别的分类——卓越周期

地震时，从震源发出的地震波在土层中传播时，经过不同性质地质界面的多次反射，将出现不同周期的地震波。若某一周期的地震波与地基土层固有周期相近，由于共振的作用，这种地震波的振幅将得到放大，此周期称为卓越周期。

• 地震波通过覆盖土层传向地表，与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大，另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉。地表地震动的卓越周期与场地的固有周期接近时，建筑物的振动会加大，震害也会加重。
• 由于表层土的滤波作用，坚硬场地的地震动以短周期为主，软弱场地以长周期为主；同时由于表土层的放大作用，坚硬场地地震动加速度幅值在短期内局部增大，软弱场地地震动加速度幅值在长周期范围内局部增大。

第4页：覆盖层厚度确定

覆盖层厚度：地面至坚硬土顶面的距离。

《建筑抗震设计规范》覆盖层厚度的确定，应满足以下要求：

1. 一般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。

第5页：场地地震影响三因素

建筑场地的地震影响

• 软弱地基上：柔性结构容易遭到破坏，刚性结构表现较好；坚硬地基上：柔性结构表现较好，刚性结构表现不一。
• 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。

多层土的地震效应主要取决于三个基本因素：

覆盖土层厚度

影响地震动的频谱特性

土层剪切波速

影响地震动的频谱特性

岩土阻抗比

影响共振放大效应

一般而言，深厚覆盖土层地基上建筑物的震害比较严重：1. 地震动被放大；2. 柔性结构与之发生类共振；3. 产生地基液化、软土震陷、地基不均匀沉降。

第6页：土层等效剪切波速

建筑场地的类别划分——土层等效剪切波速和覆盖层厚度

等效剪切波速：v_se = d₀ / t，t = Σ(d_i / v_si)

d₀

计算深度（m），可取覆盖层厚度和 20m 两者的较小值

d_i

计算深度范围内第 i 层土的厚度（m）

t

剪切波在地面至计算深度之间的传播时间

v_si

计算深度范围内第 i 层土的剪切波速（m/s）

n

计算深度范围内土层的分层数

说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。

第7页：地基抗震设计原则

2.2 抗震验算——地基抗震设计原则

一般土层地基在地震中很少发生问题：

1. 出现问题的多为液化地基、易产生震陷的软弱粘性土地基或严重不均匀地基；
2. 部分地区的地基承载力是由地基变形值控制；
3. 建筑物自重的长期作用下地基产生固结，承载能力提高；
4. 动载作用下地基动承载力有所提高。

第8页：地基土液化及危害

2.3 液化地基的判别与处理——地基土液化及其危害

地基土液化

地下水位以下饱和的砂土和粉土在地震作用下产生振动压密。由于地震时的振动导致砂粒之间的孔隙水压力急剧上升，当孔隙水压上升到与地基自重的垂直压应力接近时，砂土颗粒处于悬浮状态、土体的剪切强度等于零，变成类似于液体的现象，故取名为"液化"。

第9页：液化影响因素

决定地基液化的主要因素

1. 土层地质年代：地质年代古老的饱和砂土比地质年代较新的不容易液化。
2. 土的组成和密实程度：颗粒均匀单一的土比颗粒级配良好的土易液化；松砂比密砂易液化；细砂比粗砂易液化；粉土中粘性颗粒多的不宜液化。
3. 土的埋深：埋深越大越不容易液化，埋深大于 15（20）米的土层液化可能性不大。
4. 地下水位：土层的饱和是发生液化的必要条件，地下水位低于 10 米时不液化。
5. 历史地震：一旦发生过液化的场地在今后的地震中会重复出现液化。
6. 地震动强度和持续时间：震级、烈度越大（7 度、0.1g）、地震持续时间越长（15 秒，5—30 周次）越容易液化。

第10页：二阶液化判别原则

2.3.2 地基土的液化判别

1. 二阶液化判别原则

• 初步判别
• 标准贯入试验判别

第11页：标准贯入试验判别

3. 标准贯入试验判别

初判条件均不能满足时，地基土存在液化可能，需采用标准贯入试验进一步判别其是否液化。

设备构成

穿心锤（63.5kg）、触探杆、标准贯入器

试验方法

在试验土层标高处，在锤落距 76cm 条件下打入土层 30cm 所需的锤击数越大土质越好

判别式

N_63.5 < N_cr 时判为液化

说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。

第12页：液化判别锤击数临界值

地面以下 20m 深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值

N_cr = N₀ · β · [ln(0.6d_s + 1.5) − 0.1d_w] · (3/ρ_c)^1/2

N_cr

液化判别标准贯入锤击数下限值

N₀

液化判别标准锤击数基准值

d_s

饱和土标准贯入点深度（m）

d_w

地下水位（m）

ρ_c

粘粒含量百分率，当小于 3 或为砂土时，应取 3

β

调整系数，设计地震第一组取 0.80，第二组取 0.95，第三组取 1.05

说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。

第13页：液化指数与液化等级

4. 液化地基评价——液化指数与液化等级

I_lE = Σ (1 − N_i/N_cri) · d_i · W_i

I_lE

液化指数

n

在判别深度范围内每个钻孔标准贯入试验点的总数

N_i、N_cri

分别为 i 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，应取临界值的数值；当只需判别 15m 范围内的液化时，15m 以下的实测值可按临界值采用

d_i

i 点所代表的土层厚度（m）

W_i

i 点土层考虑单位土层厚度的层位影响权函数值（单位 m^-1），该层中点深度不大于 5m 时应采用 10，等于 20m 时应采用 0

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