工程结构抗震设计原理第二章场地与地基基础抗震

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1、 工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院2006.81工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震目录目录第一章第一章 地震工程学概论地震工程学概论 第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震第三章第三章 工程结构的地震反应分析工程结构的地震反应分析第四章第四章 钢筋混凝土框架结构的抗震设计钢筋混凝土框架结构的抗震设计第五章第五章 砌体结构的抗震设计砌体结构的抗震设计 第六章第六章 工程结构隔震与消能

2、减震简介工程结构隔震与消能减震简介工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震2.1 2.1 地震破坏作用地震破坏作用从破坏性质和工程对策角度，地震对结构的破坏作用可从破坏性质和工程对策角度，地震对结构的破坏作用可 分为两种类型：分为两种类型：场地、地基的破坏作用和场地的震动作用。场地、地基的破坏作用和场地的震动作用。场地和地基的破坏作用场地和地基的破坏作用一般是指造成建筑破坏的直接原一般是指造成建筑破坏的直接原 因是由于场地和地基稳定性引起的。因是由于场地和地基稳定性引起的。为此要确定工程场地的设计

3、地震动参数。为此要确定工程场地的设计地震动参数。场地和地基的破坏作用大致有场地和地基的破坏作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等。地面破裂、滑坡、坍塌等。这种破坏作用一般是通过场地选择和地基处理来减轻地这种破坏作用一般是通过场地选择和地基处理来减轻地 震灾害的。震灾害的。场地的地震动作用场地的地震动作用是指由于强烈地面运动引起地面设施是指由于强烈地面运动引起地面设施 振动而产生的破坏作用。振动而产生的破坏作用。减轻它所产生的地震灾害的主要途径是合理的进行抗震和减轻它所产生的地震灾害的主要途径是合理的进行抗震和 减震设计和采取减震措施。减震设计和采取减震措施。第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基

4、基础抗震工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震2.2 2.2 建筑地段的选择建筑地段的选择 工程地质条件对地震破坏的影响很大。工程地质条件对地震破坏的影响很大。 常有地震烈度异常现象，即常有地震烈度异常现象，即产生的原因产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。是局部地区的工程地质条件不同。“重灾区里有轻灾，轻灾区里由重灾重灾区里有轻灾，轻灾区里由重灾”地段划分地段划分地段类类 别别地质质、地形、地貌有利地段稳稳定基岩，坚坚硬土，开阔阔、平坦、密实实、均匀的中硬土等不利地段软软弱土，液化土，条状突

5、出的山嘴，高耸耸孤立的山丘，非 岩质质的陡坡，河岸和边边坡的边缘边缘 ，平面分布上成因、岩性 、状态态明显显不均匀的土层层（如故河道、疏松的断破裂带带、 暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等 危险险地段地震时时可能发发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发发 震断裂带带上可能发发生地表错错位的部位工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震水边地的地下水边地的地下 水位较高，土质也水位较高，土质也 较松软，容易在地较松软，容易在地 震时产生土壤滑动震时产生土壤滑动 或地层液化。或地层液化。 山坡地在地震山

6、坡地在地震 时会产生土壤滑动时会产生土壤滑动 用另外的土石用另外的土石 來填补地基，常有來填补地基，常有 土壤密实度不足情土壤密实度不足情 形，导致建筑物在形，导致建筑物在 地震时产生倾斜、地震时产生倾斜、 沉陷。沉陷。 冲积地的土质冲积地的土质 松软，地震时容易松软，地震时容易 塌陷，如果此处有塌陷，如果此处有 地下水层，还容易地下水层，还容易 发生液化。发生液化。 工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震临近悬崖，临近悬崖， 容易滑落容易滑落谷地或低地，这里的建筑物容易谷地或低地，这里的建筑物

7、容易 在地震发生时，受土石崩塌破坏。在地震发生时，受土石崩塌破坏。 萨尔瓦多地震引发了泥石流，数百户人家萨尔瓦多地震引发了泥石流，数百户人家 被埋在泥石里，估计有被埋在泥石里，估计有12001200多人遇难多人遇难地裂地裂工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震地段选择地段选择1.1.选择有利地段；选择有利地段； 2.2.避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施；避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施； 3.3.不在危险地段建设。不在危险地段建设。局部突出地形的影响局部突出地形的

8、影响19941994年云南昭通地震，芦家湾某年云南昭通地震，芦家湾某 村坐落于山梁上，山梁长村坐落于山梁上，山梁长150m150m， 顶部最宽顶部最宽15m15m，最窄最窄5m5m，高，高60m.60m.距距 震中震中18km18km。突出端部的最大加速度为突出端部的最大加速度为0.632g,0.632g, 鞍部为鞍部为0.257g0.257g，大山根部为大山根部为 0.431g0.431g。烈度为烈度为9 9度度烈度为烈度为8 8度度烈度为烈度为7 7度度工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震

9、局部突出地形的影响局部突出地形的影响1.1.高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈大；高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈大； 2.2.离陡坎和边坡顶部边缘的距离大，反应相对减小；离陡坎和边坡顶部边缘的距离大，反应相对减小； 3.3.在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大；在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大； 4.4.高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应明高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应明显减小显减小; ; 5.5.边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学

10、院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震局部突出地形顶部的地震影响系数的局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数放大系数-局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数 -局部突出地形地震动参数的增大幅度局部突出地形地震动参数的增大幅度 - -附加调整系数附加调整系数0.6 0.5 0.4 0.30.5 0.4 0.3 0.20.4 0.3 0.2 0.10.3 0.2 0.1 0岩质地层非岩质地层突出地形突出地形 的高度的高度(m)(m)局部突出局部突出 台地边缘台地边缘 的侧向平的侧向平 均坡降均坡降 (H/L)(H/L

11、)局部突出地形地震影响系数的增大幅度局部突出地形地震影响系数的增大幅度0.3 0.6 1.0工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震发震断裂的影响发震断裂的影响 与地下断裂构造直接相关的地裂与地下断裂构造直接相关的地裂 与发震断裂间接相关的受应力场控制所产生的地裂与发震断裂间接相关的受应力场控制所产生的地裂工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震断裂带是地质上的薄弱环节，浅源地震多与断裂活断裂带是地质

12、上的薄弱环节，浅源地震多与断裂活 动有关。动有关。发震断裂带附近地表，在地震时可能产生新的错动，发震断裂带附近地表，在地震时可能产生新的错动， 使建筑物遭受较大的破坏，属于地震危险地段。使建筑物遭受较大的破坏，属于地震危险地段。建设时应避开。建设时应避开。发震断裂带上可能发生地表错位的地段主要在高烈度发震断裂带上可能发生地表错位的地段主要在高烈度 区，全新世以来经常活动的断裂上面。区，全新世以来经常活动的断裂上面。发震断裂的影响发震断裂的影响工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震场地内存在发震断

13、裂时，应对断裂的工程影响进行评场地内存在发震断裂时，应对断裂的工程影响进行评 价，并应符合下列要求：价，并应符合下列要求： 1.1. 对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地 面建筑的影响：面建筑的影响：1 1）抗震设防烈度小于）抗震设防烈度小于8 8度；度；2 2）非全新世活动断裂；）非全新世活动断裂；3 3）抗震设防烈度为）抗震设防烈度为8 8度和度和9 9度时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖度时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖 厚度分别大于厚度分别大于60m60m和和90m90m。2. 2. 对不符合本条对不符合本条1 1款规定的情

14、况，应避开主断裂带。其避让款规定的情况，应避开主断裂带。其避让 距离不宜小于下表对发震断裂最小避让距离的规定。距离不宜小于下表对发震断裂最小避让距离的规定。_ 300m 500m 专门研究 9_ 200m 300m 专门研究 8丁 丙 乙 甲建筑抗震设防类别建筑抗震设防类别 烈度烈度发震断裂的最小避让距离发震断裂的最小避让距离(m)(m)工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震2.3 2.3 建筑场地的类别划分建筑场地的类别划分建筑场地建筑场地指建筑所在地。大体相当于厂区、居指建筑所在地。大体相当

15、于厂区、居 民点和自然村的区域范围。民点和自然村的区域范围。 建筑场地按地震对建筑的影响划分为建筑场地按地震对建筑的影响划分为4 4类。类。建筑场地分类的指标是以场地土的类型和覆盖建筑场地分类的指标是以场地土的类型和覆盖 层的厚度。层的厚度。场地土层的固有周期的简化计算公式为场地土层的固有周期的简化计算公式为单一土层时单一土层时多层土时多层土时-覆盖层厚度覆盖层厚度-土的剪切波速土的剪切波速-土层总数土层总数-i i层厚度层厚度-i i层层剪切波速剪切波速一、场地土层的固有周期与场地的地震效应一、场地土层的固有周期与场地的地震效应 1. 1. 场地土层的固有周期场地土层的固有周期工程结构抗震设计原理工程结构抗震设计原理南京工业大学土木工程学院南京工业大学土木工程学院第二章第二章 场地与地基基础抗震场地与地基基础抗震2. 2. 场地的地震效应场地的地震效应 场地土对于从基岩传来的地震波场地土对于从基岩传来的地震波具有放大作用具有放大作用。 坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。二二. .