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1、2.1 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。,场地和地基的破坏作用一般是指造成建筑破坏的直接原因是由于场地和地基破坏引起的。,为此要确定工程场地的设计地震动参数。,第2章 场地、地基和基础抗震,场地和地基的破坏作用大致有地面开裂、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震灾害的。,场地的地震动作用是指由于强烈地面运动引起地面结构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震设计及采取减震措施。,2.2 建筑地段的选择,震害调查：不同工程地质条件的建筑场地对地震破
2、坏的影响很大。,按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地分类：,水边地的地下水位较高，土质也较松软，容易在地震时产生土壤滑动或地层液化。,山坡地在地震时会产生滑坡,用另外的土石來填补地基，常有土壤密实度不足情形，导致建筑物在地震时产生倾斜、沉陷。,冲积地的土质松软，地震时容易塌陷，如果此处有地下水层，还容易发生液化。,临近悬崖， 容易滑落,谷地或低地，这里的建筑物容易在地震发生时，受土石崩塌破坏。,萨尔瓦多地震引发了一巨大的泥石流，数百户人家被埋在泥石里，估计有1200多人遇难,地裂,地段选择,1.选择有利地段； 2.避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施； 3.不在危险地段建设。,局
3、部突出地形的影响,1994年云南昭通地震，芦家湾某村坐落于山梁上，山梁长150m，顶部最宽15m，最窄5m，高60m.距震中18km。,突出端部的最大加速度为0.632g,鞍部为0.257g，大山根部为0.431g。,烈度为9度,烈度为8度,烈度为7度,局部突出地形的影响,1.高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈大； 2.离陡坎和边坡顶部边缘的距离大，反应相对减小； 3.在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大； 4.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; 5.边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。,局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数（1.1-1.6）,-局部突出
4、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,-附加调整系数,发震断裂的影响,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,断裂带是地质上的薄弱环节，浅源地震多与断裂活动有关。,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。,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区，全新世以来经常活动的断裂上面。,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：,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：,1）抗震设防烈度小于8度；2）非全新世活动断裂
5、；3）抗震设防烈度为8度和9度时，隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。,2. 对不符合本条1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。,2.3 建筑场地的类别划分,建筑场地指建筑所在地。大体相当于厂区、居民点和自然村或不小于1平方公里的区域范围。,建筑场地按地震对建筑的影响划分为4类。,建筑场地分类的指标是：土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度。,场地土对于从基岩传来的地震波具有放大作用。,坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。,地质勘查：土层剪切波速,丙、丁类不超过10层和24米时，可查表估算,场地覆盖层厚度的确定：,1. 一般情况下
6、，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面；,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，且其下卧土层的剪切波速不小于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。,土层的等效剪切波速,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。,解：,（1）确定场地覆盖层厚度,1. 一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面；,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，且其下卧土层
7、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。,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。,解：,（2）确定土层等效剪切波速,（3）确定建筑场地类别,属于类场地,2.4 天然地基和基础,地基在地震作用下的稳定性对基础及上部结构的内力分布是比较敏感的，因此确保地震时地基基础能够承受上部结构传下来的竖向和水平地震作用以及倾覆力矩而不发生过大变形和不均匀沉降是地基基础抗震设计的基本要求。,一、天然地基的震害特点,1.高压缩性饱
8、和软粘土和承载力较低的淤泥质土在地震中产生不同程度的震陷，造成上部结构的倾斜或破坏；,2.杂填土、回填土和冲填土等松软填土地基，土质松软且承载力较低，易产生沉陷，使结构开裂；,3.沟、坑、古河道、坡地、半挖半填等非匀质地基在地震中的不均匀沉降或地裂缝引起上部结构破坏。,4.液化。,二、 地基基础抗震验算,1）同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土层上；,2) 同一结构单元不宜部分采用天然地基而另外部分采用桩基；,3) 地基有软弱土、可液化土、新近填土或严重不均匀土层时，宜加强基础的整体性和刚性；,4) 根据具体情况，选择对抗震有利的基础类型，在抗震验算时应尽量考虑结构、基础和地基的相互作用
9、影响，使之能反映地基基础在不同阶段上的工作状态。,地基基础抗震设计是通过选择合理的基础体系和抗震验算来保证其抗震能力的。,1. 地基基础抗震设计的一般要求,2. 可不进行地基基础抗震验算的范围,由震害调查得到下面结论：,只有少数房屋是由地基的原因而导致上部结构的破坏。,导致上部结构破坏的地基大多是液化地基、易产生震陷的软土地基和严重不均匀地基。,大量的一般性地基具有良好的抗震性能，极少发现因地基承载力不够而产生震害。,我国抗震设计规范对量大面广的一般地基和基础不作抗震验算，对容易产生地基基础震害的液化地基，软土地基和严重不均匀地基规定了相应的抗震措施，以避免或减轻震害。,天然地基的抗震措施,1
10、.软弱粘性土地基,采用桩基，地基加固；,2.杂填土地基,换土夯实；地基加固；,3.不均匀地基,综合建筑体型、荷载、烈度、结构类型等采取合理的结构布局、地基抗震措施。,地基加固处理方法 换土垫层 重锤夯实、挤密桩法、振冲加密、振动加密 化学加固 沉井预压,4.液化地基,2. 可不进行地基基础抗震验算的范围,（1) 地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层(789,80100120) 的下列建筑：1）一般的单层厂房和单层空旷房屋；2）不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋和框架-抗震墙房屋；3）基础荷载与2）项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋；4）砌体房屋,（2) 规范规定可不进行上
11、部结构抗震验算的建筑。,3. 天然地基地震作用下的承载力验算,采用“拟静力法”,规范规定：基础底面平均压力和边缘最大压力（地震作用效应标准组合）应符合下式要求,高宽比大于4的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现拉应力；其它建筑，基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。,4. 地基抗震承载力确定,地基抗震承载力在静力设计承载力基础上调整。,调整的出发点：,1）地震是偶发事件，地基抗震承载力安全系数可比静载时降低；,2）多数土在有限次的动载下，强度较静载下较高。,4. 地基抗震承载力确定,式中,faE-调整后的地基抗震承载力-地基抗震承载力调整系数 fa -深宽修正后的地基
12、承载力特征值，按建筑地基基础设计规范GB50007采用,2.5 场地土的液化与抗液化措施,一. 场地土的液化现象与震害,处于地下水位以下的饱和砂土或粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实，短时间内孔隙水排不出而受到挤压（渗透系数小），使孔隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散，使原有土颗粒通过接触点传递的压力减小，当有效压力完全消失时，土颗粒处于悬浮状态之中。这时，土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。,液化的宏观标志是在地表出现喷水冒砂。,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
13、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。,液化的震害：喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏，等。,液化使建筑物产生下列震害：,1.地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；,2.不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂；,3.室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。,影响场地土液化的主要因素：,1.土层的地质年代；第四纪晚更新世,2.土层的土粒的组成和密实程度；颗粒均匀、松砂、细砂、黏粒含
14、量少,3.埋置深度和地下水位深度；浅,4.地震烈度和地震持续时间。,二. 液化判别,1、液化判别和处理的一般原则：,1）对存在饱和砂土和粉土（不含黄土）的地基， 对6度区一般情况下可不进行判别和处理，但对液化敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理。7-9度时，乙类建筑可按本地区的抗震设防烈度进行液化判别和处理。,2）存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级结合具体情况采取相应的措施。,2、液化判别,1）初步判别,以地质年代、黏粒含量、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）当粉土的黏粒（
15、粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分 率在7、8和9度时分别不小于于10、13和16可判为不液化；,（3）采用天然地基的建筑，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。,-上覆非液化土层厚度（m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除；,-基础埋置深度(m),不超过2m时采用2m；,-地下水位深度（m)，按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；,-液化土特征深度（m)，按右表采用。,查液化土特征深度表,例1 图示为某场地地基剖面图上覆非液化土层厚度du=5.5m其下为砂土，地下水位深度为dw=6.5m.基础埋深db=2m,该场地为8度区。确定是否
16、考虑液化影响。,解：按判别式确定,不需要考虑液化影响。,查液化土特征深度表,解：按判别式确定,不满足判别式，需要进一步判别是否考虑液化影响。,2）标准贯入试验判别,钻孔至试验土层（地面下20，15米内）上15cm处,用63.5公斤穿心锤，打至标高位置，落距为76cm，打击土层，打入30cm所用的锤击数记作N63.5，称为实测标准贯入锤击数。用N63.5与规范规定的液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr比较来确定是否会液化。,1-穿心锤 2-锤垫 3-触探杆 4-贯入器头 5-出水孔 6-贯入器身 7-贯入器靴,抗震规范规定,当饱和可液化土的标准贯入锤击数N63.5的值小于Ncr值时，判为液化，否则判为不液化。,-地下水位深度（m),-饱和土标准贯入试验点深度（m),-液化判别标准贯入锤击数基准值，按下表采用。,-黏粒含量百分率，当小于3或是砂土时，均应取3。,调整系数：设计地震第一组0.8，第二组0.95，第三组1.05,三. 液化地基的评价,采用液化等级判定。,-判别深度范围内钻孔标准贯入试验点总数；,
