1、天津城建大學天津城建大學TIANJIN CHENGJIAN UNIVERSITY建筑抗震設計主講人：王慶鵬主講人：王慶鵬目錄多層砌體房屋多層砌體房屋5場地、地基與基礎場地、地基與基礎2地震作用與結構抗震驗算地震作用與結構抗震驗算3框架、抗震墻與框架框架、抗震墻與框架-抗震墻抗震墻4底部框架底部框架-抗震墻、多層內框架磚砌房屋抗震墻、多層內框架磚砌房屋6抗震設計原則抗震設計原則17單層鋼筋混凝土柱廠房單層鋼筋混凝土柱廠房場地、地基與基礎場地、地基與基礎21.1.高突地形距離基準面的高度愈大，高處的反應愈大；高突地形距離基準面的高度愈大，高處的反應愈大；2.2.離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離大，反應相

2、對減小；離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離大，反應相對減小；3.3.在同樣地形條件下，土質結構的反應比巖質結構大；在同樣地形條件下，土質結構的反應比巖質結構大；4.4.高突地形頂面愈開闊，遠離邊緣的中心部位的反應明高突地形頂面愈開闊，遠離邊緣的中心部位的反應明 顯減小顯減小; ;5.5.邊坡愈陡，其頂部的放大效應相應加大。邊坡愈陡，其頂部的放大效應相應加大。 場地、地基與基礎場地、地基與基礎2 斷裂帶是地質上的薄弱環節，淺源地震多與斷裂活斷裂帶是地質上的薄弱環節，淺源地震多與斷裂活動有關。動有關。 發震斷裂帶附近地表，在地震時可能產生新的錯動，發震斷裂帶附近地表，在地震時可能產生新的錯動，使建筑物遭受

3、較大的破壞，屬于地震危險地段。使建筑物遭受較大的破壞，屬于地震危險地段。場地、地基與基礎場地、地基與基礎2 場地場地即指建筑物所在地，即指建筑物所在地，場地土場地土則是指場地范圍內的則是指場地范圍內的地基土，即場地表層土的簡稱。地基土，即場地表層土的簡稱。 地震對建筑物的破壞作用是通過場地、地基和基礎傳地震對建筑物的破壞作用是通過場地、地基和基礎傳遞給上部結構的；同時，場地與地基在地震時又支承遞給上部結構的；同時，場地與地基在地震時又支承著上部結構，因此具有雙重作用。著上部結構，因此具有雙重作用。 場地條件對建筑震害的影響主要因素是：場地土的剛場地條件對建筑震害的影響主要因素是：場地土的剛性（

4、即堅硬或密實程度）大小和場地覆蓋層厚度。性（即堅硬或密實程度）大小和場地覆蓋層厚度。 土質越軟，覆蓋層越厚，建筑物震害越嚴重。土質越軟，覆蓋層越厚，建筑物震害越嚴重。場地、地基與基礎場地、地基與基礎2場地抗震評價場地抗震評價 抗震設計規范中場地抗震評價，就是通過對工程地質抗震設計規范中場地抗震評價，就是通過對工程地質、地形地貌以及巖土工程環境等場地條件的分析，研、地形地貌以及巖土工程環境等場地條件的分析，研究場地條件對基礎和上部結構震害的影響，從而合理究場地條件對基礎和上部結構震害的影響，從而合理地選擇有利建筑場地以及地基或結構抗震措施，避免地選擇有利建筑場地以及地基或結構抗震措施，避免和減輕

5、地震對建筑物或工程設施的破壞。和減輕地震對建筑物或工程設施的破壞。當選擇建筑場地時，應避開對建筑抗震不利地段。當選擇建筑場地時，應避開對建筑抗震不利地段。場地、地基與基礎場地、地基與基礎2場地土的剛性大小（堅硬程度）影響場地土的剛性大小（堅硬程度）影響 一般說來，在軟弱地基上，柔性結構物較容易遭受破一般說來，在軟弱地基上，柔性結構物較容易遭受破壞，而剛性結構物表現較好；在堅硬地基上，柔性結壞，而剛性結構物表現較好；在堅硬地基上，柔性結構物震害較輕，而剛性結構物有時構物震害較輕，而剛性結構物有時(如土層淺薄如土層淺薄)破壞會破壞會加重。加重。 在軟弱地基上，建筑物的破壞有時是結構破壞所造成在軟弱

6、地基上，建筑物的破壞有時是結構破壞所造成，有時是由于沙土液化、軟土震陷和地基不均勻沉降，有時是由于沙土液化、軟土震陷和地基不均勻沉降等造成的地基失效所致。等造成的地基失效所致。 就地面建筑物總的破壞現象來說，在軟弱地基上的比就地面建筑物總的破壞現象來說，在軟弱地基上的比堅硬地基上的要嚴重。堅硬地基上的要嚴重。 場地土的剛性一般用土的剪切波速表示。場地土的剛性一般用土的剪切波速表示。場地、地基與基礎場地、地基與基礎2場地覆蓋層厚度的確定場地覆蓋層厚度的確定 1)一般情況下，應按地面至剪切波速大于一般情況下，應按地面至剪切波速大于500ms的的堅硬土層或巖層頂面的距離確定。堅硬土層或巖層頂面的距離

7、確定。 2)當地面當地面5m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速速25倍的土層，且其下臥土層的剪切波速均不小于倍的土層，且其下臥土層的剪切波速均不小于400ms時，可按地面至該土層頂面的距離確定。時，可按地面至該土層頂面的距離確定。 3)場地土剪切波速大于場地土剪切波速大于500ms的孤石和硬土透鏡體的孤石和硬土透鏡體應視同周圍土層一樣。應視同周圍土層一樣。 4)剪切波速大于剪切波速大于500ms 的硬夾層的硬夾層(火山巖夾層火山巖夾層)當做當做絕對剛體看待，其厚度應從覆蓋土層中扣除。絕對剛體看待，其厚度應從覆蓋土層中扣除。場地、地基與基礎場地、地基與基礎

8、2 場地覆蓋層厚度場地覆蓋層厚度是指地下基巖或剪切波速大于是指地下基巖或剪切波速大于500ms的堅硬的堅硬土層至地表面的距離。土層至地表面的距離。 場地土對建筑物震害的影響，主要取決于土的堅硬程場地土對建筑物震害的影響，主要取決于土的堅硬程度度(剛性剛性)，因為剪切波速是最能反映場地土動力性能的，因為剪切波速是最能反映場地土動力性能的重要動力參數，所以土的剛性一般用土的重要動力參數，所以土的剛性一般用土的剪切波速剪切波速vs來表示。來表示。 地表土層的組成通常較為復雜，只有單一性質場地土地表土層的組成通常較為復雜，只有單一性質場地土的情況是很少見的，所以一般分層場地土的剪切波速的情況是很少見的

9、，所以一般分層場地土的剪切波速按土層按土層等效剪切波速等效剪切波速vse來表示。來表示。 等效剪切波速是根據地震波通過計算深度范圍內多層等效剪切波速是根據地震波通過計算深度范圍內多層土層的時間等于該波通過計算深度范圍內單一土層所土層的時間等于該波通過計算深度范圍內單一土層所需時間的條件求得的。需時間的條件求得的。場地、地基與基礎場地、地基與基礎2場地類別劃分場地類別劃分場地類別場地類別根據根據土層等效剪切波速土層等效剪切波速和和場地覆蓋層厚度場地覆蓋層厚度分為分為4類。類。場地類別劃分的目的和作用場地類別劃分的目的和作用 為了考慮場地條件對設計反應譜的影響，通常的做法為了考慮場地條件對設計反應

10、譜的影響，通常的做法是將場地按某些指標和描述劃分為若干類，以便采取是將場地按某些指標和描述劃分為若干類，以便采取合理的設計參數和有關的抗震構造措施。合理的設計參數和有關的抗震構造措施。 場地分類的目的場地分類的目的: 確定不同場地上設計反應譜確定不同場地上設計反應譜; 場地分類的作用場地分類的作用: 是在地震作用計算中定量考慮場地條件對設計是在地震作用計算中定量考慮場地條件對設計參數的影響。參數的影響。場地、地基與基礎場地、地基與基礎2場地類別劃分標準場地類別劃分標準 根據土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度劃分為四類根據土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度劃分為四類：等效剪切等效剪切波速（波速（m/

11、s）場地類別場地類別 類類類類類類類類vs5000m500 vs 2505m5m250 vs 1403m350m50mvs 1403m315m1580m80m場地、地基與基礎場地、地基與基礎2土層等效剪切波速的計算土層等效剪切波速的計算nisiisevddv10)/(/ Vse-土層等效剪切波速（m/s） d0-場地土計算深度，取地面下20m和場地覆蓋層厚度兩者的較小值； di-場地土計算深度范圍內，第i層土的厚度(m)； n-計算深度范圍內土層的分層數目； vsi-計算深度范圍內，第i層土的剪切波速（m/s ）；場地、地基與基礎場地、地基與基礎2場地土的類型劃分場地土的類型劃分 注：注： f

12、ak 為地基土靜承載力標準值為地基土靜承載力標準值(kPa)土的土的類型類型 土層剪切土層剪切波速（波速（m/s） 巖土名稱和性狀巖土名稱和性狀 堅硬堅硬土土 vs500穩定巖石，密實的碎石土穩定巖石，密實的碎石土中硬中硬土土500 vs 250中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，fak200的粘性土和粉土，的粘性土和粉土，堅硬黃土堅硬黃土 中軟中軟土土250 vs 140稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細、粉砂，稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細、粉砂， fak 200的粘性土和粉土，的粘性土和粉土， fak 130的填土的填土 ，可塑黃土

13、可塑黃土軟弱軟弱土土vs 140淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土， fak 22時，在時，在d du u 、d dw w中減去（中減去（d db b-2)-2)后再查圖確定。后再查圖確定。md80查液化土特征深度表查液化土特征深度表例例1 1 圖示為某場地地基剖面圖圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度上覆非液化土層厚度du=5.5mdu=5.5m 其下為砂土，地下水位深度其下為砂土，地下水位深度 為為dw=6m.dw=6m.基礎埋深基礎埋深db=2m,db=2m,該該 場地為場地為8 8度區。確定是否考度區。確定是否考 慮

14、液化影響。慮液化影響。解：按判別式確定解：按判別式確定5 . 425 . 10bwudddd9m8m7m砂土砂土8m7m6m粉土粉土987烈度烈度飽和土飽和土類別類別mddb5 .115 . 425 . 10mddwu5 .11需要考慮液化影響。需要考慮液化影響。dw=6mdw=6mdu=5.5mdu=5.5mdb=2mdb=2m例例1 1 圖示為某場地地基剖面圖圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度上覆非液化土層厚度du=5.5mdu=5.5m 其下為砂土，地下水位深度其下為砂土，地下水位深度 為為dw=6m.dw=6m.基礎埋深基礎埋深db=2m,db=2m,該該 場地為場地為8 8度

15、區。確定是否考度區。確定是否考 慮液化影響。慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定解：按土層液化判別圖確定需要考慮液化影響。需要考慮液化影響。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910)(mdud dw w(m)(m)不考慮液化影響區不考慮液化影響區須進一步判別區須進一步判別區砂土砂土7 7度度8 8度度9 9度度du=5.5mdu=5.5mdw=6mdw=6mdw=6mdw=6mdu=5.5mdu=5.5mdb=2mdb=2mmd80查液化土特征深度表查液化土特征深度表解：按判別式確定解：按判別式確定5 . 425 . 10bwudddd9m8m7m砂土砂土8m7m6m粉

16、土粉土987烈度烈度飽和土飽和土類別類別mddb5 .125 . 425 . 10mddwu5 .11不滿足判別式，需要進一步判別是否考慮液化影響。不滿足判別式，需要進一步判別是否考慮液化影響。例例2 2 圖示為某場地地基剖面圖圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度上覆非液化土層厚度du=5.5mdu=5.5m 其下為沙土，地下水位深度其下為沙土，地下水位深度 為為dw=6m.dw=6m.基礎埋深基礎埋深db=2.5m,db=2.5m, 該場地為該場地為8 8度區。確定是否考度區。確定是否考 慮液化影響。慮液化影響。d dw w=6m=6md du u=5.5m=5.5md db b=2.

17、5m=2.5m例例2 2 圖示為某場地地基剖面圖圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度上覆非液化土層厚度du=5.5mdu=5.5m 其下為沙土，地下水位深度其下為沙土，地下水位深度 為為dw=6m.dw=6m.基礎埋深基礎埋深db=2.5m,db=2.5m, 該場地為該場地為8 8度區。確定是否考度區。確定是否考 慮液化影響。慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定解：按土層液化判別圖確定 需要進一步判別是否考慮液需要進一步判別是否考慮液化影響。化影響。mddbu5)2(mddbw5 . 5)2(1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910)(mdud dw w(m)(m

18、)不考慮液化影響區不考慮液化影響區須進一步判別區須進一步判別區砂土砂土7 7度度8 8度度9 9度度d dw w=6m=6md du u=5.5m=5.5md db b=2.5m=2.5m場地、地基與基礎場地、地基與基礎2采用標準貫入試驗判別采用標準貫入試驗判別 鉆孔至試驗土層上鉆孔至試驗土層上15cm15cm處處, ,用用63.563.5公斤穿心錘，落公斤穿心錘，落距為距為76cm76cm，打擊土層，打入，打擊土層，打入30cm30cm所用的錘擊數記作所用的錘擊數記作N N63.563.5，稱為標貫擊數。用，稱為標貫擊數。用N N63.563.5與規范規定的臨界值與規范規定的臨界值N Ncr

19、cr比較來確定是否會液化。比較來確定是否會液化。1-1-穿心錘穿心錘2-2-錘墊錘墊3-3-觸探桿觸探桿4-4-貫入器頭貫入器頭5-5-出水孔出水孔6-6-貫入器身貫入器身7-7-貫入器靴貫入器靴場地、地基與基礎場地、地基與基礎2為了鑒別場地土液化危害的嚴重程度，根據液化指數為了鑒別場地土液化危害的嚴重程度，根據液化指數確定液化等級確定液化等級液化等級與相應的震害液化等級與相應的震害液化等級液化等級 地面噴水冒砂情況地面噴水冒砂情況 對建筑物的危害情況對建筑物的危害情況輕微輕微地面無噴水冒砂，或僅在洼地、地面無噴水冒砂，或僅在洼地、訶邊有零星的噴水冒砂點訶邊有零星的噴水冒砂點危害性小，一般不致

20、引起明顯的震害危害性小，一般不致引起明顯的震害中等中等噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴重均有，多數屬中等重均有，多數屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開裂，危害性較大，可造成不均勻沉陷和開裂，有時不均勻沉陷可達有時不均勻沉陷可達200mm嚴重嚴重一般噴水冒砂都很嚴重，地面變一般噴水冒砂都很嚴重，地面變形很明顯形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于危害性大，不均勻沉陷可能大于200mm，高重心結構可能產生不允許的傾斜高重心結構可能產生不允許的傾斜液化等級液化等級輕微輕微中等中等嚴重嚴重液化指數液化指數IlE0IlE66IlE18IlE18場地、地基與基礎場地、地基與基礎2

21、當液化土層較平坦、均勻時，可按下表選用抗液化措施當液化土層較平坦、均勻時，可按下表選用抗液化措施地基和上部結構處理，地基和上部結構處理，或其它經濟的措施或其它經濟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類丁類全部消除液化沉陷，或全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對部分消除液化沉陷且對地基和上部結構處理地基和上部結構處理基礎和上部結構處理，或更高基礎和上部結構處理，或更高要求的措施要求的措施基礎和上部結構處理，基礎和上部結構處理，亦可不采取措施亦可不采取措施丙類丙類全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結除

22、液化沉陷且對地基和上部結構處理構處理部分消除液化沉陷，部分消除液化沉陷，或對地基和上部結構或對地基和上部結構處理處理乙類乙類嚴重嚴重中等中等輕微輕微地基的液化等級地基的液化等級建筑建筑類別類別甲類建筑的地基抗液化措施應進行專門研究，但不宜低于乙類的相應要求。甲類建筑的地基抗液化措施應進行專門研究，但不宜低于乙類的相應要求。 不宜將未經處理的液化土層作為天然地基持力層。不宜將未經處理的液化土層作為天然地基持力層。 場地、地基與基礎場地、地基與基礎22 2）采用深基礎時，基礎底面埋入深度以下穩定土層中的深度，不應小）采用深基礎時，基礎底面埋入深度以下穩定土層中的深度，不應小于于0.5m0.5m；3

23、 3）采用加密法（如振沖、振動加密、砂樁擠密、強夯等）加固時，）采用加密法（如振沖、振動加密、砂樁擠密、強夯等）加固時，應處理至液化深度下界，且處理后土層的標準貫入錘擊數的實測值不應處理至液化深度下界，且處理后土層的標準貫入錘擊數的實測值不宜大于相應的臨界值宜大于相應的臨界值m m；4 4）挖除全部液化土層；）挖除全部液化土層；5 5）采用加密法或換土法處理時，在基礎邊緣以外的處理寬度，應超）采用加密法或換土法處理時，在基礎邊緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的過基礎底面下處理深度的1/21/2且不小于基礎寬度的且不小于基礎寬度的1/51/5。1 1）采用樁基時，樁端深入液化深度以下穩

24、定土層中的長度（不包括樁）采用樁基時，樁端深入液化深度以下穩定土層中的長度（不包括樁尖部分），應按計算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅硬粘性土尖部分），應按計算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應小于和密實粉土尚不應小于0.5m0.5m，對其他非巖石尚不應小于，對其他非巖石尚不應小于1.5m1.5m；1 1、全部消除地基液化沉陷的措施應符合：、全部消除地基液化沉陷的措施應符合：場地、地基與基礎場地、地基與基礎22 2、部分消除地基液化沉陷的措施應符合：、部分消除地基液化沉陷的措施應符合：1 1）處理深度應使處理后的地基液化指數減少，當判別深）處理深度應使處理后的地基液化

25、指數減少，當判別深度為度為15m15m時，其值不宜大于時，其值不宜大于4 4，當判別深度為，當判別深度為20m20m時，其值時，其值不宜大于不宜大于5 5；對獨立基礎與條形基礎，尚不應小于基礎底；對獨立基礎與條形基礎，尚不應小于基礎底面下液化特征深度和基礎寬度的較大值。面下液化特征深度和基礎寬度的較大值。2 2）處理深度范圍內，應挖除其液化土層或采用加密法加）處理深度范圍內，應挖除其液化土層或采用加密法加固，使處理后土層的標準貫入錘擊數實測值不小于相應固，使處理后土層的標準貫入錘擊數實測值不小于相應的臨界值。的臨界值。3 3）基礎邊緣以外的處理寬度與全部清除地基液化沉陷時）基礎邊緣以外的處理寬

26、度與全部清除地基液化沉陷時的要求相同。的要求相同。場地、地基與基礎場地、地基與基礎21)1)選擇合適的基礎埋置深度；選擇合適的基礎埋置深度；5)5)管道穿過建筑處應預留足夠尺寸或采用柔性接頭等。管道穿過建筑處應預留足夠尺寸或采用柔性接頭等。3.3.減輕液化影響的基礎和上部結構處理，減輕液化影響的基礎和上部結構處理， 可綜合考慮采用下列措施：可綜合考慮采用下列措施：2)2)調整基礎底面積，減少基礎偏心；調整基礎底面積，減少基礎偏心；3)3)加強基礎的整體性和剛性，如采用箱基、筏基或鋼筋混加強基礎的整體性和剛性，如采用箱基、筏基或鋼筋混凝土十字形基礎，加設基礎圈梁、基礎梁系等；凝土十字形基礎，加設

27、基礎圈梁、基礎梁系等；4)4)減輕荷載，增強上部結構的整體剛度和均勻對稱性，合減輕荷載，增強上部結構的整體剛度和均勻對稱性，合理設置沉降縫，避免采用對不均勻沉降敏感的結構形式等；理設置沉降縫，避免采用對不均勻沉降敏感的結構形式等；場地、地基與基礎場地、地基與基礎2采取抗液化措施應注意的幾個問題采取抗液化措施應注意的幾個問題: : （1 1）前面講的各種措施不適用于傾斜場地）前面講的各種措施不適用于傾斜場地 （2 2）輕微液化）輕微液化, ,一般不做特殊處理一般不做特殊處理( (甲、乙類建筑物除外甲、乙類建筑物除外) )。 （3 3）中等液化，盡量采用構造措施，不做土層處理（經）中等液化，盡量采

28、用構造措施，不做土層處理（經濟、易實施）。濟、易實施）。 （4 4）液化層很深的場地，要求部分消除液化沉陷的措施）液化層很深的場地，要求部分消除液化沉陷的措施時，處理深度不一定要達到液化下界，一般處理范圍時，處理深度不一定要達到液化下界，一般處理范圍6 61010米深（從經濟上考慮）。米深（從經濟上考慮）。 (5(5）未經處理的液化層不能作為天然地基的持力層。）未經處理的液化層不能作為天然地基的持力層。場地、地基與基礎場地、地基與基礎2 一、可不進行樁基抗震承載力驗算的建筑一、可不進行樁基抗震承載力驗算的建筑 （1 1）砌體房屋。）砌體房屋。 （2 2）7 7度度、類場地，并采取相應抗震措施的柱高不超過類場地，并采取相應抗震措施的柱高不超過10m10m，且結構單兩端均有山墻的單跨和等高多跨鋼筋混凝土，且結構單兩端均有山墻的單跨和等高多跨鋼筋混凝土柱廠房。柱廠房。 （3 3） 7 7度度、類場地，并采取相應抗震措施的柱頂標高類場地，并采取相應抗震措施的柱頂標高不