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1、 第八章第八章 地基与基础地基与基础有关概念：有关概念：有关概念：有关概念：地基地基基础下面承受其传来的全部荷载的土层。地基基础下面承受其传来的全部荷载的土层。地基承受建筑物荷载而产生的应力和应变随土层深度的增加而承受建筑物荷载而产生的应力和应变随土层深度的增加而 减小，当达到一定深度后可以忽略；减小，当达到一定深度后可以忽略；基础基础建筑物埋在地面以下的承重构件。它承受上部建筑物埋在地面以下的承重构件。它承受上部建筑传递下来的全部荷载，并将这些荷载连同自重传递给建筑传递下来的全部荷载，并将这些荷载连同自重传递给下面土层，是建筑物的组成部分。下面土层，是建筑物的组成部分。 第八章第八章 地基与
2、基础地基与基础关于地基基础设计，抗震规范有如下规定：关于地基基础设计，抗震规范有如下规定：关于地基基础设计，抗震规范有如下规定：关于地基基础设计，抗震规范有如下规定：1、避开危险地带（如断裂带等）；、避开危险地带（如断裂带等）；2、同同一一结结构构单单元元的的基基础础不不宜宜设设置置在性质截然不同的地基上；在性质截然不同的地基上；3、同同一一结结构构单单元元的的基基础础不不宜宜部部分分采用天然地基，部分采用桩基；采用天然地基，部分采用桩基；4、软软弱弱地地基基上上的的基基础础应应加加强强其其整整体性体性和和刚性刚性。8.1 8.1 建筑场地建筑场地 场地：建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居
3、民点和自然村的范围8.1.1 8.1.1 场地土类型场地土类型场地土：场地范围内的地基土分类指标：场地土的刚度土的刚度：研究表明，场地土质坚硬与否对地表地震效应影响明显。这种土质坚硬性能称之为“土的刚度”，一般用图的剪切波速表示。8.1 8.1 建筑场地建筑场地 土的类型划分和剪切波速范围：土的土的类型型岩土名称和性状岩土名称和性状土层剪切波土层剪切波速范围速范围(m/s)(m/s)岩石坚硬、较硬且完整的岩石坚硬、较硬且完整的岩石vs800坚硬土或软质岩石破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩石，破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩石，密实的碎石土密实的碎石土800vs500中硬土中密、稍密的碎石土，密
4、实、中密的砾、中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，粗、中砂，fak150的粘性土和粉土，坚硬的粘性土和粉土，坚硬黄土黄土500vs250中软土稍密的的砾、粗、中砂稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉除松散外的细、粉砂砂, fak150的粘性土和粉土的粘性土和粉土, fak130 的填的填土，可塑黄土土，可塑黄土250vs150软弱土淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，粘性土和粉土， fak130 的填土，流塑黄土的填土，流塑黄土vs150fak -由荷载试验等方法得到的地基土静承载力特征值8.1 8.1 建筑场地建筑场地 8.1.2
5、 8.1.2 场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度的确定：场地覆盖层厚度的确定：（1）.一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面距离确定；（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。8.1 8.1 建筑场地建筑场地 8.1.3 8.1.3 土层等效剪切坡速土层等效剪切坡速 土的等效剪切波速反应各层土的综合刚度，其值可根据地震波通过计算深度范
6、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的时间求的。 土层等效剪切波速Vse 式中: d0计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的较小值； n计算深度范围内土层的分层数； Vsi第i层土的剪切波速； di第i层土的厚度； t 剪切波在地面至计算深度之间的传播时间。8.1 8.1 建筑场地建筑场地 8.1.4 8.1.4 建筑场地类别划分建筑场地类别划分 建筑场地类别是场地条件的基本表征，场地条件对地震的影响已被建筑场地类别是场地条件的基本表征，场地条件对地震的影响已被多次大地震的震害现象、理论分析结果和强震观测资料所证实。研究表多次大地震的震害现象、理论分析结果和强震观测资料所
7、证实。研究表明以下两个场地条件是影响地表振动的主要因素：明以下两个场地条件是影响地表振动的主要因素： 1、场地土的刚度；、场地土的刚度； 2、场地覆盖层厚度。、场地覆盖层厚度。 房屋倒塌率随土层厚度的增加而加房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大；比较而言，软弱场地上的建筑物震大；比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬害一般重于坚硬场地。场地。8.1 8.1 建筑场地建筑场地 8.1.4 8.1.4 建筑场地类别划分建筑场地类别划分 我国根据上述两个影响因素将建筑场地划分为我国根据上述两个影响因素将建筑场地划分为I、四种类四种类别，其中别，其中I类分为类分为I0、 I1两个两个亚类，亚类，如下
8、表所示如下表所示：表表2 各类建筑场地的覆盖层厚度（各类建筑场地的覆盖层厚度（m） 注意：注意：该表适用于剪切波速随深度递增的一般情况，当计算深度以该表适用于剪切波速随深度递增的一般情况，当计算深度以下有明显的软土层时需要适当提高场地类型。下有明显的软土层时需要适当提高场地类型。岩石的剪切波速或土的等效岩石的剪切波速或土的等效剪切波速剪切波速(m/s)场地类别场地类别I0I1n ns8000800n ns5000500n nse25015050n nse150808.1 8.1 建筑场地建筑场地 8.1.4 8.1.4 土层等效剪切坡速土层等效剪切坡速例：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，
9、试确定该建例：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建筑场地的类别。筑场地的类别。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5208.1 8.1 建筑场地建筑场地 8.1.4 8.1.4 土层等效剪切坡速土层等效剪切坡速例：已知某例：已知某8 8层、高度为层、高度为2626买的丙类建筑的场地地质钻孔资买的丙类建筑的场地地质钻孔资料如下表所示，试确定该场地的类别。料如
10、下表所示，试确定该场地的类别。层底深度层底深度(m)土层厚度土层厚度(m)土的名称土的名称地基土静承载力特征值地基土静承载力特征值/kPa2.502.50杂填土杂填土13010.007.50粉质粘土粉质粘土12022.5012.50中密的细砂中密的细砂140-基岩基岩-8.1 8.1 建筑场地建筑场地 8.1.4 8.1.4 土层等效剪切坡速土层等效剪切坡速作业作业1 1：已知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确：已知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确定该场地类别。定该场地类别。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/s2.002.00杂填土杂
11、填土2205.003.00粉土粉土3008.503.50中砂中砂39015.707.20碎石土碎石土5508.1 8.1 建筑场地建筑场地 8.1.4 8.1.4 土层等效剪切坡速土层等效剪切坡速作业作业2 2：已知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确：已知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确定该场地类别。定该场地类别。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/s2.102.10黄土黄土13011.809.70 黄土黄土9027.015.20粉土粉土38059.5037.5砾石夹砂砾石夹砂5308.2 8.2 地基承载力抗震验算地基承载力抗震验算
12、一般情况下，地基发生震害的情况很少。但高压缩性饱一般情况下，地基发生震害的情况很少。但高压缩性饱和软黏土和强度低的淤泥质土，在地震中会发生不同程度的和软黏土和强度低的淤泥质土，在地震中会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。有较严重的是地基的液化。 抗震措施：对软弱土采用桩基和地基加固等。抗震措施：对软弱土采用桩基和地基加固等。 在许多情况下，只要满足了静荷载作用下的地基承载力要在许多情况下，只要满足了静荷载作用下的地基承载力要求，就可不进行地基承载力抗震验算。求，就可不进行地基承载力抗震验
13、算。8.2 8.2 地基承载力抗震验算地基承载力抗震验算 8.2.1 8.2.1 无需验算的场合无需验算的场合（1）砌体房屋）砌体房屋（2） 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋；）一般的单层厂房和单层空旷房屋；2）不超过）不超过8层且高度在层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；以下的一般民用框架房屋；3）基础荷载与）基础荷载与2）项相当的多层框架厂房。）项相当的多层框架厂房。（3）规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑）规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。注意：注意：软弱黏土层指软弱黏土
14、层指7度、度、8度和度和9度时，地基承载力特征值分度时，地基承载力特征值分别小于别小于80、100和和120kPa的土层。的土层。8.2 8.2 地基承载力抗震验算地基承载力抗震验算 8.2.2 8.2.2 验算方法验算方法1、地基承载力、地基承载力式中：式中：faEaE-调整后的地基抗震承载力设计调整后的地基抗震承载力设计值；值； -地基抗震承载力调整地基抗震承载力调整系数，根据土质不同，按表系数，根据土质不同，按表3 3采用；采用； fa a - -深深宽修正后的地基承载力特征值，按宽修正后的地基承载力特征值，按建筑地基建筑地基基础设计规范基础设计规范GB50007GB50007采用。采用
15、。8.2 8.2 地基承载力抗震验算地基承载力抗震验算 8.2.2 8.2.2 验算方法验算方法1、地基承载力、地基承载力表表3 地基土抗震承载力调整系数地基土抗震承载力调整系数8.2 8.2 地基承载力抗震验算地基承载力抗震验算 8.2.2 8.2.2 验算方法验算方法2、天然地基抗震承载力验算、天然地基抗震承载力验算8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.1 8.3.1 液化现象及危害液化现象及危害1、场地土的液化现象、场地土的液化现象 处于地下水位以下的饱和砂土与粉土，在地震时容易发生液化现象。砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实。这种趋于密实的作用使孔隙水压
16、力急剧上升，在地震作用的短暂时间内，孔隙水压力来不及消散，使土颗粒处于悬浮状态。1964年美国Alaska地震和日本新澙地震中大量出现。 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。8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.1 8.3.1 液化现象及危害液化现象及危害1、场地土的液化现象、场地土的液化现象8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.1 8.3.1 液化现象及危害液化现象及危害
17、1、场地土的液化现象、场地土的液化现象南投埔里镇民富一街路面因土壤液化而导致开裂及下陷南投市公所社会科办公大楼前之大草坪产生土壤液化情形发生时间为发生时间为19991999年年9 9月月2121日凌晨日凌晨1 1时时4747分，位于台湾南分，位于台湾南投集投集集镇发生里氏规模达集镇发生里氏规模达7.37.3级级的大的大地震地震8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.1 8.3.1 液化现象及危害液化现象及危害1、场地土的液化现象、场地土的液化现象20112011年新西兰基督城地震年新西兰基督城地震8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.1 8.3.1 液化现
18、象及危害液化现象及危害2、液化导致地基失效的条件、液化导致地基失效的条件（1）砂土或粉土的密实度低；）砂土或粉土的密实度低；（2）地震动较剧烈；）地震动较剧烈；（3）土的微观结构的稳定性差；）土的微观结构的稳定性差；（4）下水位高；）下水位高；（5）高压水不易渗透；）高压水不易渗透；（6）上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位。）上覆非液化土层较薄，或者有薄弱部位。8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 3、影响液化的因素、影响液化的因素 地地质质年年代代的的新新老老表表示示土土层层沉沉积积时时间间的的长长短短，地地质质年代越古老的土层，其固结度、密实度和结构性就越好，抵抗液化能力就越强
19、年代越古老的土层，其固结度、密实度和结构性就越好，抵抗液化能力就越强； 一一般般来来说说，细细沙沙较较粗粗沙沙容容易易液液化化，颗颗粒粒均均匀匀单单一一的的较较颗颗粒粒级级配配良良好好的的容容易易液液化化。细细沙沙容容易易液液化化的的主主要要原原因因是是其其透透水水性性差差，地地震震时时易易产产生生孔孔隙水超压作用隙水超压作用； 松松沙沙较较密密沙沙容容易易液液化化，对对于于粉粉土土，其其黏黏性性颗颗粒粒含含量量决定了这类土壤的性质，黏性颗粒少的比多的容易液化；决定了这类土壤的性质，黏性颗粒少的比多的容易液化； 砂砂土土层层埋埋深深越越大大，其其上上有有效效覆覆盖盖压压力力就就越越大大，则则土
20、土的的侧限压力也就越大，就越不容易侧限压力也就越大，就越不容易液化；液化； 地地下下水水位位浅浅时时较较地地下下水水位位深深时时容容易易液液化化。对对于于砂砂土土， 一般一般地下水位小于地下水位小于4m4m时易液化，超过此深度后几乎不发生液化时易液化，超过此深度后几乎不发生液化； 地地震震烈烈度度越越高高和和持持续续时时间间越越长长，越越容容易易发发生生液液化化。一一般般液液化化主主要要发发生生在在地地震震烈烈度度为为7 7度度级级以以上上地地区区，而而烈烈度度为为6 6度度及及以以下下的的地地区，很少看到液化现象。区，很少看到液化现象。（1）土层的地质年代：土层的地质年代：（2）土的组成：土
21、的组成：（3）土的密实程度：土的密实程度：（4）土层的埋深：土层的埋深：（5）地下水位深度：地下水位深度：（6）地震烈度和持续时间：地震烈度和持续时间：8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.2 8.3.2 液化判断液化判断两大步骤：1.初步判别；2.标准贯入试验判别（再判）1.初步判断初步判断 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)含量百分率在烈度为7、8和9度时分别大于10、13和16可判为不液化； （3）采用天然地基的建筑
22、，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。8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.28.3.2液化判别液化判别-上覆非液化土层厚度（上覆非液化土层厚度（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时应采用时应采用2m2m；-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；-液化土特征深度（液化土特征深度（m)m)， 按右表采用。按
23、右表采用。 9m 8m 7m 砂土砂土 8m 7m 6m 粉土粉土 9 8 7烈度烈度饱和土饱和土类别类别上覆土越厚越不易液化地下水位越深越不易液化8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 上面判别式（db=2)亦可用下图表示：db2时，在du 、dw中减去（db-2）后再查图确定。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区粉土砂土液化初判地下水和上覆非液化层界限图8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.
24、2 8.3.2 液化判断液化判断例：例：图示图示为为某砂土地基剖面图上某砂土地基剖面图上覆非液化土层厚度覆非液化土层厚度d du u=5.5m=5.5m，其其下下为为砂砂土土，地地下下水水位位深深度度为为d dw=6m=6m. .基基础础埋埋深深d db b=2m,=2m,该该场场地地为为8 8度区。确定是否度区。确定是否考虑考虑液化影响。液化影响。d dw=6m=6md du u=5.5m=5.5md db b=2m=2m8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地 8.3.2 8.3.2 液化判断液化判断另解：按土层液化判别图确定 du=5.5m dw=6m1 2 3 4 5 6 7
25、8 9 10 12345678910dw(m)不考虑液化影响区须进一步判别区砂土7度8度9度需要考虑液化影响。8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地标准贯入试验设备：标准贯入试验设备： 标准贯入试验设备如图所示。标准贯入试验设备如图所示。钻孔钻孔至试验土层至试验土层上上15cm处处,用用63.5公斤穿心锤，落距为公斤穿心锤，落距为76cm，打，打击土层，打入击土层，打入30cm所用的锤击数记作所用的锤击数记作N63.5，称为，称为标贯击数。用标贯击数。用N63.5与规范规定的临界值与规范规定的临界值Ncr比较来比较来确定是否会液化。确定是否会液化。8.3.2 8.3.2 液化判断液化
26、判断2.标准贯入试验判别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 采用标准贯入试验进一步判别其是否液化1-1-63.5kg-63.5kg穿穿心心锤锤 2-2-锤垫锤垫3-3-触探触探杆杆 4-4-贯入器贯入器头头5-5-出水孔出水孔 6-6-贯入器身贯入器身7-7-贯入器靴贯入器靴8.3 8.3 液化土和软土基地液化土和软土基地8.3.2 8.3.2 液化判断液化判断2.标准贯入试验标准贯入试验判别判别规范规范规定：规定： 一一般般情情况况下下，应应判判别别地地面面下下20m20m深深度度范范围围内内土土的的液液化化。当当饱饱和和砂砂土土或或粉粉土土的的实实测测标标准准贯贯入入
27、锤锤击击数数N N63.563.5小小于于或或等等于于液液化化判判别别标标准准贯贯入入锤锤击击数数临临界界值值N Ncrcr时，即时，即N N63.563.5 0.60.60.80.81/31/32/32/30.80.81.01.02/32/31 18.5 8.5 桩基础桩基础 地震作用按水平地震影响系数最大值的10采用，桩承载力仍按单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值均比非抗震设计时提高25取用，但应扣除液化土层的全部摩阻力及桩承台下2m深度范围内非液化土的桩周摩阻力。计算方法二如图所示。计算方法二计算方法二8.5 8.5 桩基础桩基础 打入式预制桩及其他挤土桩当平均桩距为2.54倍桩径且桩数
28、不少于55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影响。 当当打桩后桩间土的标准贯入锤击数值达到不液化的要求时，打桩后桩间土的标准贯入锤击数值达到不液化的要求时，单桩承载力可不折减，但对桩尖持力层作强度校核时，桩群外单桩承载力可不折减，但对桩尖持力层作强度校核时，桩群外侧的应力扩散角应取为零。侧的应力扩散角应取为零。最好由试验确定最好由试验确定式中式中 打桩后的标准贯入锤击数；打桩后的标准贯入锤击数；打桩前的标准贯入锤击数；打桩前的标准贯入锤击数；打入式预制桩的面积置换率。打入式预制桩的面积置换率。8.5 8.5 桩基础桩基础注：注： 1 1、处处于于液液化化土土中中的的桩桩基
29、基承承台台周周围围，宜宜用用密密实实干干土土填填筑筑夯夯实实，若若用用砂砂土土或或粉粉土土则则应应使使土土层层的的标标准准贯贯入入锤锤击击数数不不小小于于液液化化判判别标准贯入锤击数临界值别标准贯入锤击数临界值。 2 2、液液化化土土中中桩桩的的配配筋筋范范围围，应应自自桩桩顶顶至至液液化化深深度度以以下下符符合合全全部部消消除除液液化化沉沉陷陷所所要要求求的的深深度度，其其纵纵筋筋应应与与桩桩顶顶部部相相同同，箍箍筋应加密。筋应加密。 3 3、在在有有液液化化侧侧向向扩扩展展的的地地段段，距距常常时时水水线线100m100m范范围围内内的的桩桩基基除除应应满满足足本本节节中中的的其其他他规规定定外外，尚尚应应考考虑虑土土流流动动时时的的侧侧向向作作用用力力，且且承承受受侧侧向向推推力力的的面面积积应应按按边边桩桩外外缘间的宽度计算。缘间的宽度计算。
