地基基础设计问题讨论 主讲人:涂津
地基基础设计问题讨论 主讲人：涂 津
|一、场地划分的新规定 1.89规范首次列入场地剪切波速和场地覆盖土 层厚度作为划分场地类别的两项因素,经过 实践发现89抗规的划分方法存在下列缺点: 1)多层士剪切波速采用以厚度为权的平均方法,不能 使多层土与均质土层等效,平均的物理意义不清 对于各分层土土质和剖面顺序完全相同仅覆盖层厚 度不同的两个场地,在覆盖层厚度较小场地条件较 好反而出现划分为不利的类别,不合情理。 3)剪切波速和覆盖土层处于不同场地的分界附近,实 测误差可使场地类别划分结果产生跳跃
一、场地划分的新规定 1. 89规范首次列入场地剪切波速和场地覆盖土 层厚度作为划分场地类别的两项因素，经过 实践发现89抗规的划分方法存在下列缺点： 1) 多层土剪切波速采用以厚度为权的平均方法，不能 使多层土与均质土层等效，平均的物理意义不清。 2) 对于各分层土土质和剖面顺序完全相同仅覆盖层厚 度不同的两个场地，在覆盖层厚度较小场地条件较 好反而出现划分为不利的类别，不合情理。 3) 剪切波速和覆盖土层处于不同场地的分界附近，实 测误差可使场地类别划分结果产生跳跃
2001抗规中关于场地划分方法提出下列修改: 1)剪切波速的平均方法改为以走时为权的平均,称为 等效剪切波速,即多层土与均质土在剪切波速传递 时间上等效。 2)适当调整不同类别场地的分界 3)对波速和覆盖层厚度处于不同类场地分界附近(相 差±15%范围内)计算结构地震作用时,允许对反应 谱特征周期采取内插取值。 新的划分方法结果对Ⅰ类与Ⅳ类场地有所缩减,对 Ⅱ类与Ⅲ类场地有所扩大,进一步避免了类别之间 的跳跃
2. 2001抗规中关于场地划分方法提出下列修改： 1) 剪切波速的平均方法改为以走时为权的平均，称为 等效剪切波速，即多层土与均质土在剪切波速传递 时间上等效。 2) 适当调整不同类别场地的分界。 3) 对波速和覆盖层厚度处于不同类场地分界附近（相 差±15%范围内）计算结构地震作用时，允许对反应 谱特征周期采取内插取值。 4) 新的划分方法结果对Ⅰ类与Ⅳ 类场地有所缩减，对 Ⅱ类与Ⅲ类场地有所扩大，进一步避免了类别之间 的跳跃
3.岩土勘察和基础抗震设计的改进 89抗规与2001抗规在勘察与基础设计方面的简要比 较 项目 89规范 2001规范 危险地段笼统规定避开发震断裂带 规定对主发震断裂带的避让距离 不利地段提供岩土稳定性评价 提供岩土稳定性评价,考虑地震作用放 大 液化判别03以前不液化,液化判别深度Q3以前7、8度时不液化,地基液化判 15m 别深度改为20m 液化处理不应将末经处理的液化土层作为不宜将末经处理的液化土层作为天然地 天然地基持力层,桩端入非岩石基持力层,桩端入非岩石土不小于15m 土不小于2m 明确对侧扩或流滑和湿陷性黄土的处理 软土地基综合考虑桩基、地基加固、基础同89规范;增加湿陷性黄土处理,根据 和上部结构处理 软土震陷量的估计,采取相应措施 天然地基和基底零应力区≤25%基底面积基底零应力区≤15%基底面积:取消烟 基础 囱基础零应力区;规定高宽比>4的高层 建筑,基底不宜出现拉应力 桩基仅规定不验算的范围 规定不验算的范围;增加桩基抗震验算 非液化、液化)和构造措施;考虑液 化侧打
3. 岩土勘察和基础抗震设计的改进 89抗规与2001抗规在勘察与基础设计方面的简要比 较 项目 89规范 2001规范 危险地段 笼统规定避开发震断裂带 规定对主发震断裂带的避让距离 不利地段 提供岩土稳定性评价 提供岩土稳定性评价，考虑地震作用放 大 液化判别 Q3以前不液化，液化判别深度 15m Q3以前7、8度时不液化，地基液化判 别深度改为20m 液化处理 不应将未经处理的液化土层作为 天然地基持力层，桩端入非岩石 土不小于2m 不宜将未经处理的液化土层作为天然地 基持力层，桩端入非岩石土不小于1.5m， 明确对侧扩或流滑和湿陷性黄土的处理 软土地基 综合考虑桩基、地基加固、基础 和上部结构处理 同89规范；增加湿陷性黄土处理，根据 软土震陷量的估计，采取相应措施 天然地基和 基础 基底零应力区≤25%基底面积 基底零应力区≤15%基底面积；取消烟 囱基础零应力区；规定高宽比>4的高层 建筑，基底不宜出现拉应力 桩基 仅规定不验算的范围 规定不验算的范围；增加桩基抗震验算 （非液化、液化）和构造措施；考虑液 化侧扩
土动力特性与地震动反应谱 0年公布的“中国地震烈度区划图”规定,50年内超越概率为 10%的地震按烈度划分为5个等级,即≤5度、6度、7度、8度和 ≥9度。烈度对应的设计地震基本加速度值,6、7、8、9度分别 取重力加速度的5%、10%20%和40%,即0.05g、0.10g、0.20g 和0.40g。 2001年8月1日公布取代90区划实施的“中国地震动参数区划图 及“中国地震动反应谱特征周期区划图”中,标准场地(相 于Ⅱ类场地)50年超越概率为10%的地震,按峰值加速度分为7 个等级,即<0.05g、0.05g、0.10g、0.15g、0.20g、0.30g 和0.40g。考虑震级、震源机制和震中距的影响,同时考虑我国 当前的经济实力和东西部地区的差距,2001抗规对“中国地震 动反应谱特征周期区划图”进行了适当调整,定义了三个设计 地震分组,给出了我国县级及以上城镇中心区的抗震设防烈度、 设计基本地震加速度和所属的设计地震分组。基准场地阻尼比 为0.05的设计加速度反应谱设计特征周期分别取0.35s、0.4s和 045s三档。相比89规范特征周期相应延长0.05s。大致反映近震 中震、远震的影响。(待续)
二、土动力特性与地震动反应谱 1. 90年公布的“中国地震烈度区划图”规定，50年内超越概率为 10%的地震按烈度划分为5个等级，即≤5度、6度、7度、8度和 ≥9度。烈度对应的设计地震基本加速度值,6、7、8、9度分别 取重力加速度的5%、10%、20%和40%，即0.05g、0.10g、0.20g 和0.40g。 2. 2001年8月1 日公布取代90区划实施的“中国地震动参数区划图” 及“中国地震动反应谱特征周期区划图”中，标准场地（相当 于Ⅱ类场地） 50年超越概率为10%的地震,按峰值加速度分为7 个等级，即< 0.05g、0.05g、0.10g、 0.15g、0.20g、 0.30g 和0.40g。考虑震级、震源机制和震中距的影响，同时考虑我国 当前的经济实力和东西部地区的差距，2001抗规对“中国地震 动反应谱特征周期区划图”进行了适当调整，定义了三个设计 地震分组，给出了我国县级及以上城镇中心区的抗震设防烈度、 设计基本地震加速度和所属的设计地震分组。基准场地阻尼比 为0.05的设计加速度反应谱设计特征周期分别取0.35s、0.4s 和 0.45s三档。相比89规范特征周期相应延长0.05s。大致反映近震、 中震、远震的影响。（待续）
2(续)于是按地震动参数抗震设计时,将有21个分档对 结构所遭遇的地震作用的估计较以往规范更为细致 为此烈度与地震加速度及地震影响系数最大值要作 相应改动。 max与地震峰值加速度关系 设防烈度6 7 7.5 8 8.5 地震峰值005g0.10g0.15g0.20g0.30g040g 加速度 0.040.080.120.160.240.32 场地土类别与Tg特征周期关系 场地土类别 Ⅱ 设计地震分组 第一组025 0.3 0.45 0.65 第二组 0.3 0.4 0 0.75 第三组0.350.45 0.65 0.9
2.(续) 于是按地震动参数抗震设计时，将有21个分档.对 结构所遭遇的地震作用的估计较以往规范更为细致。 为此烈度与地震加速度及地震影响系数最大值要作 相应改动。 α max 与地震峰值加速度关系 场地土类别与Tg特征周期关系 设防烈度 6 7 7.5 8 8.5 9 地震峰值 加速度 0.05g 0.10g 0.15g 0.20g 0.30g 0.40g α max 0.04 0.08 0.12 0.16 0.24 0.32 场地土类别 设计地震分组 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 第一组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.3 0.4 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.9
3.设计地震反应谱的调整 1)长周期和不同阻尼比的设计反应谱 随着高层建筑高度的不断增加,高层钢结构、隔震 消能结构的出现,89规范的设计反应谱已经不满足建筑 结构发展的需要。89规范中关于设计近震和设计远震的 概念以及地震的动参数区划中关于特征周期的规定也需 要发展 修订后,设计反应谱的范围由3延伸到6s,分为直线 上升段、水平段、曲线下降段和斜直线下降段四个区段 般结构阻尼比为0.05,设计反应谱在5Tg以内与89规范 相同,从5Tg起改为斜率为002的斜直线下降,保持了规 范的延续性
3. 设计地震反应谱的调整 1) 长周期和不同阻尼比的设计反应谱 随着高层建筑高度的不断增加，高层钢结构、隔震 消能结构的出现，89规范的设计反应谱已经不满足建筑 结构发展的需要。89规范中关于设计近震和设计远震的 概念以及地震的动参数区划中关于特征周期的规定也需 要发展。 修订后，设计反应谱的范围由3s延伸到6s，分为直线 上升段、水平段、曲线下降段和斜直线下降段四个区段。 一般结构阻尼比为0.05，设计反应谱在5Tg以内与89规范 相同，从5Tg起改为斜率为0.02的斜直线下降，保持了规 范的延续性
3.设计地震反应谱的调整(续) 当结构阻尼比不等于0.05,设计反应谱在乙=0.05的 基础上调整: a.水平段数值乘以阻尼调整系数72 72=1+(0.05-)(0.06+1.7)20.55当小于0.55取0.55 b.曲线下降段的衰减指数由0.9改为 y=0.9+(005-)/(0.5+5 c.斜率为0.02的直线下降段的斜率m由002改为 71=0.02+(005-)8 当设计为RC结构时阻尼比为005,m2=1,y=0.9 71=0.02
3. 设计地震反应谱的调整（续） 当结构阻尼比不等于0.05，设计反应谱在ζ = 0.05的 基础上调整： a. 水平段数值乘以阻尼调整系数η2 η2=1+(0.05-ζ)/(0.06+1.7ζ)≥0.55 当小于0.55 取0.55 b. 曲线下降段的衰减指数由0.9改为： γ=0.9+(0.05-ζ)/(0.5+5ζ) c. 斜率为0.02的直线下降段的斜率η1由0.02改为: η1=0.02+(0.05-ζ)/8 当设计为RC结构时,阻尼比为0.05， η2=1， γ=0.9， η1=0.02
2001规范设计反应谱 水平段 0. 450max 曲线下降段 =[m202-74(T-5T9)amox 直线上升段 直线下降段 g
2001规范设计反应谱
全钢、钢混、钢筋砼结构不同阻尼比时 设计反应谱 1319 max 10(9 02全钢结构〉12层 =0.035钢结构全钢(12 0.05RC结构及单层钢结构 45 max [0.0286-0.0238(-5Tg [0.0255-0.0219(-5Tg)amox [0.0235-00200(T-5T9an
全钢、钢混、钢筋砼结构不同阻尼比时 设计反应谱
