1_场地、地基和基础抗震

危险地段
2.3场地

场地选择原则：
1）尽量选择对结构抗震有利的地段 2）尽可能避开对结构抗震不利的地段 3）除非特殊需要，不得在抗震危险地段上建造工程结 构
2.4地基基础抗震验算
2.4.1地基不验算的范围 震害表明： 1）只有少数房屋是由地基失效而导致上部结构破坏。 2）导致上部结构破坏的地基大多是可液化地基、易产 生震陷的软土地基和严重不均匀地基。 3）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导致上部结构破坏的震害现象。 《抗震规范》对量大面广的一般地基和基础不作抗震验 算，对液化地基，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。
d i ----计算深度范围内第i土层的厚度(m) vsi ----计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s) n ----计算深度范围内土层的分层数
2.3场地

根据土的等效剪切波速，土的类型分为4类：
土的 类型 坚硬土 或岩石 中硬土 中软土 软弱土
岩土名称和性状
稳定岩石，密实的碎石土 中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中 f ak 200 的粘性土和粉土，坚硬黄土 砂，
2.4.3天然地基抗震验算
注意事项： 1)高宽比大于4的高层建筑，基底不宜出现拉应力 2)其他建筑，基础底面与地基土之间零应力区面 积不应超过基底面积的15%。

2.5地基液化

2.5.1砂土液化机理及影响液化的因素 砂土液化机理
处于地下水位以下的饱和砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用 时将趋于密实，使空隙水压力急剧上升，而在地震作用的短暂时 间内，这种急剧上升的空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。
2 场地、地基和基础抗震

2.1概述
场地：工程群体的所在地，其在平面上大体相当于厂区、 居民区、自然村或不小于1.0km2的区域范围。 场地土的作用：地震波的传播介质 结构物地基 建筑物震害程度：场地的地形、地貌、土层性质、水文 条件密切相关
2.1概述
建筑物震害原因 a:场地的震动作用。 b:场地、地基的破坏作用 场地的震动作用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 如：结构承载力不足等 处理方法：合理的进行抗震设计和采取减震措施。 场地、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稳定性（地基失效）引起的。 如：砂土液化、软土震陷等 量少 有区域性 难以修复 处理方法：场地选择和地基处理
140 vs
f ak ---地基土静承载力标准值
2.3场地
2.3.3场地覆盖层厚度：从地表到地下基岩面的距离 《抗震规范》，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 的距离确定； 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。

2.4.1地基不验算范围

《抗震规范》规定，下列建筑可不进行天然地基及基 础的抗震承载力验算： 1、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： 1)一般的单层厂房； 2)单层空旷房屋； 3)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋 及 基础荷载相当的多层框架厂房。 3、可不进行上部结构抗震验算的建筑
淤泥，淤泥质土，松散的砂，填土
2.4.2地基土抗震承载力调整
地基抗震承载力调整原因 1）除十分软弱土之外，多数土在有限次的动载下，动 承载力比静承载力稍高。 2）考虑地震作用的偶然性、短暂性及工程经济等因素， 地基在地震作用下的可靠性应比静力作用下的可靠性 有所降低，即地基抗震承载力安全系数可比静载时降 低；

2.2工程地质条件对震害的影响

2.2.1局部地形的影响 震害表明：局部孤突地形对震害有较大影响 ——对地震强度有放大作用 1920年宁夏海原8.5级地震中，位于渭河 河谷的姚庄烈度为7度，相距仅2km的牛家山 庄，坐落在高出河谷100m左右的黄土山嘴上， 烈度为9度。 1975年辽宁海城地震中，高差58m的两个 测点，地面加速度相差1.84倍。
L1 / H 5
0.3
H L
L1
2.2.2局部地质构造的影响


局部地质构造：断裂 (发震断裂和非发震断 裂） 发震断裂：具有潜在 地震活动的断裂 浅源地震多与断裂活动 有关 地震时,发震断层可能 出现很大的错动,建筑 物严重破坏
2.2.2局部地质构造的影响
发震断裂的活动特点:
(1)地震震级愈高，出露于地表的断裂错动与断裂长度愈 大 (2)覆盖层厚度愈大，出露于地表的断裂错动与断裂长度 愈小 (3)地质年代愈久远，断裂的活动性愈小 《抗震规范》规定：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；
岩土名称和性状
岩石，稍密的碎石土，密实的砾、粗、中砂，
a
f k 300kPa的粘性土和粉土
1.5 1.3 1.1 1.0
中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂， 150kPa f k 300kPa 的粘性土和粉土
稍密的细、粉砂，100kPa f k 150kPa的粘性土和粉土，新近沉积的粘性土和粉土

2.3场地



场地的地震效应 场地土对从基岩上传来的地震波有放大作用 地震动的卓越周期：从震源传来的地震波是由许 多频率不同的分量组成，其中在振幅谱中幅值最 大的频率分量对应的周期。 地震动的卓越周期取决于场地的固有周期 土层的过滤特性和放大作用 场地固有周期的简化计算公式为：T＝4H/ν H为场地覆盖层厚度；ν为土的剪切波速
5m
30~50 3~15
50
15
~80
80
2.3场地

2.3.5场地选择 建筑场地的地质条件和地形地貌对建筑物震害有显 著影响 规范根据场地上建筑物的震害程度，地段划分
地段类别 有利地段 不利地段 地质、地形、地貌 稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等 软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非 岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、 状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗 埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等 地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发 震断裂带上可能发生地表错位的部位
2.3场地

2.3.2场地土类型 土的类型取决于土的刚度，按土的等效剪切波速 划分 n 土的等效剪切波速： vse d0 / t t d i / vsi
i 1
vse ----土层的等效剪切波速 d 0 ----计算深度（m)，取覆盖层厚度和20m二者的较小值
t ----剪切波在地面至计算深度之间的传播时间
2.2.1局部地形的影响

高突地形地震反应的总体趋势：
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。 对条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡 坡、河岸和边坡边缘等不利地段，应估计不利地段 对设计地震动参数产生的放大作用（增大系数）。
2.2.1局部地形的影响

局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数
1 1.6
---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，见表2.1
---附加调整系数

L1 / H 2.5 2.5 L1 / H 5
1.0 0.6
2.5地基液化
液化的宏观标志是在地表出现喷水冒砂 液化产生的震害 1）地面开裂、下沉使建筑物产生过度下沉或整体倾斜。 2）地基不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁、 板等水平构件及节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形 变化处开裂。 3）淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、 滑移等 震害调查表明：在各种由于地基失效引起的震害中， 80％是因土体液化造成的

2.3场地

2.3.4场地类别划分 《规范》根据土层剪切波速和场地覆盖层厚度按下表 划分为4类。
表：各类建筑场地的覆盖层厚度
等效剪切波速 （m/s） 场
Ⅰ 0 Ⅱ
地
类
Ⅲ
型
Ⅳ
vse 500
500 vse 250
5m 250 vse 140 3m 3m 140 vse
2.2.2局部地质构造的影响
3）抗震设防烈度为8度和9度时，前第四纪基岩隐伏断
裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。 若不符合上述情况，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。
发震断裂的最小避让距离(m) 烈度
8
建筑抗震设防类别
甲
专门研究
乙
300m
丙
200m
丁
__
9
2.4.2地基土抗震承载力调整

地基土的抗震承载力
f aE a f a
faE---调整后的地基抗震承载力设计值 a ---地基抗震承载力调整系数 fa -----深宽修正后的地基承载力特征值，按 《建筑地基基础设计规范》GB50007采用
2.4.2地基土抗震承载力调整
地基土抗震承载力调整系数
专门研究
源自文库500m
300m
__
2.2.2局部地质构造的影响

工程上最常遇到的是非发震断裂 非发震断裂：与地震活动没有成因联系的断层 地震作用下一般不会产生新的错动,对建筑物破坏无明 显影响 不宜将建筑物横跨在断层上,以免可能发生的错动或 不均匀沉降带来的危害
2.2.3地下水位的影响
地下水位对建筑物的震害有明显影响 1）水位越浅，震害越严重 地下水位深度在5m以内时，震害影响最明显 2）地基土的类型不同，地下水位的影响程度亦不同 软弱土层影响最大：粉砂、细砂、淤泥质土等 粘性土次之 坚硬土影响最小：碎石、角砾、卵砾石等
土层剪切波 速范围(m/s)
vs 500
500 vs 250
稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,可塑 250 vs 140 黄土, f ak 200 的粘性土和粉土, f ak 130 的填土 淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土 和粉土， f ak 130 的填土，流塑黄土

2.5地基液化



影响场地土液化的因素 土层的地质年代：地质年代越古老，土层的固结度、 密实度和结构性越 好，越不易液化； 第四纪晚更新世（Q3）以及以前的饱和土层未见发生 液化 土的组成：级配良好的砂土不易液化 细砂、粉砂渗透性低，较粗砂易液化 粉土的粘粒含量越高，越不易液化 土层的相对密度：土的密实程度越大，越不易液化
2.5地基液化



土层的埋深：土的埋深越大, 有效覆盖层压力越大， 越不易液化 土层液化深度很少超过20m 地下水位的深度：地下水位越深，越不易液化 砂土：一般地下水位小于4m时易液化 粉土:7,8,9度时,地下水位小于1.5m,2.5m和6m易液化 地震烈度和地震持续时间：地震烈度越高,持续时间越 长，饱和砂土越易液化。 一般液化主要发生在烈度为7度及以上地区

2.4.3天然地基抗震验算
采用“拟静力法” ——即假定地震作用如同静力荷载恒定作用在 地基基础上。 • 规范规定：基础底面平均压力和边缘最大压力应 符合下式要求

p f aE pmax 1.2 f aE
式中 p----基础底面平均压力（kPa) pmax—基础底面边缘最大压力(kPa) faE---地基土抗震允许承载力

2.3场地
2.3.1场地条件对震害的影响 场地条件对建筑物震害影响的主要因素： 1）场地土的刚度 2）场地覆盖层的厚度 震害表明： 1）在同一地震和同一震中距离时，软弱地基地面的自 震周期长，振幅大，震动持续时间长，震害也重。 2）软弱地基上，柔性建筑易遭到破坏，刚性建筑表现 较好；坚硬地基上，柔性建筑表现较好，刚性建筑表 现不一。 总体：在软弱地基上建筑物的震害比刚性地基上的要 严重 3）建筑物的震害随覆盖土层厚度的增加而加重