地基和基础的抗震验算

《抗震规范》规定，地基土抗震承载力按下式计算
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对上部结构或地基采取一定的抗震措施来弥补。一般地基是由Ⅰ、
Ⅱ、Ⅲ类场地土构成的，这类场地土具有良好的抗震性能。可作
为天然地基。天然地基土的抗震承载力验算，一般采用“拟静力
法”。
此法假定地震作用如同静力作用，然后在静力作用条件下验
算地基及基础的承载力和稳定性。验算天然地基地震作用下的竖 向承载力时，作用于建筑物上的各类荷载与地震作用(一般只考 虑水平地震作用)组合后，在基础底面所产生的压力可认为呈直 线分布。其平均压力P和边缘最大压力Pmax应符合下列要求,如图 3-1所示：
1、天然地基的抗震验算
在地震作用下，为了保证上部结构的安全，仅对地基的有关
要求而言，和静力计算一样，应该同时满足地基变形和承载力两
个条件要求。但是，由于在地震作用下地基变形过程十分复杂，
目前还没有条件进行这方面的定量计算，因此《抗震规范》只要
求对地基土进行抗震承载力验算，至于地面变形验算，则是通过
地基和基础的抗震验算
第三章 地基与基础的抗震设计
§3-1 建筑场地
地震对建筑物的破坏作用是通过场地、地基和基础 传递给上部结构的；同时，场地与地基在地震时又支撑 着上部结构，因此具有双重作用。任何一个建筑物，都 坐落和嵌固在建设场地的岩土地基上。研究工程在地震 作用的震害形态、破坏机理，以及抗震设计等问题，都 离不开对场地土和地基的研究，而研究场地和地基在地 震作用下的反应及其对上部结构的影响，正是场地抗震 评价的重要任务。通过对地震地质、工程地质、地形地 貌以及岩土工程环境等场地条件的分析，研究场地条件 对基础和上部结构震害的影响，从而合理地选择有利建 筑场地以及地基或结构抗震措施，避免和减轻地震对建 筑物或工程设施的破坏。
从我国历次强震中遭受破坏的建筑来看，只有少数建筑物是 因为地基的原因而导致上部结构破坏的，而且这类地基主要是液 化地基、易产生震陷的软弱粘性土地基和严重不均匀地基。大量 的一般地基具有良好的抗震性能，极少发现因地基承载力不足而 导致上部结构破坏的震害现象。基于上述事实，我国《抗震规范》 对于量大面广的一般地基，地基和基础都不做抗震验算。而对于 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， 则规定了相应的抗震措施，以避免或减轻震害。《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：
一、场地
什么是场地呢?
场地是指建筑物所在地，在平面上大体相当于厂区， 居民区或自然村以及一平方公里大小的区域范围。在此 范围内，岩土的性状和土层覆盖厚度大致相近。
场地土则是指场地范围内的地基上。
历次震害现象表明，不同工程地质条件的场地上， 建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的。
另一方面，由于建设用地受到地震以外的许多因素 的限制，除了极不利和有严重危险性的场地以外往往是 不能排除其作为建设用场地的。这样就有必要按照场地、 地基对建筑物所受地震破坏作用的强弱和特征进行分类， 以便按照不同场地特点采取抗震措施，这就是地震区场 地选择与分类的目的。
各类பைடு நூலகம்筑场地的覆盖层厚度（m）
§3-2 地基和基础的抗震设计 地基在地震作用下的稳定性对基础结构乃至上部结构的内力
分布是比较敏感的。因此，确保地震时地基基础始终能够承受上 部结构传来的竖向地震作用，水平地震作用以及倾覆力矩，而不 发生过大的沉陷或不均匀沉陷是地基基础抗震设计的一个基本要 求。
根据震害规律，地基和基础的抗震设计是通过选择合理的基 础体系、地基土的抗震承载力验算、地基基础抗震措施来保证其 抗震能力。 一、可不进行地基基础抗震验算的范围
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一般单层厂房、 单层空矿房屋和不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房 屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房；
3、本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。(6度时，建 造于Ⅳ类场地土上较高的高层建筑与高耸结构以外的建筑)
二、天然地基抗震承载力验算
(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。 3、土层等效剪切波速
地表土层的组成通常较为复杂，只有单一性质场地的情况是 很少见的，所以场地土的类型，可按土层剪切波速的平均采用更 有物理意义的等效剪切波速的公式计算。
式中： Vse——土层等效剪切波速(m/s) dO——计算深度(取覆盖层厚度和20m二者的较小者)(m) t——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间。 di——计算深度范围内第i层土的厚度(m) Vsi——计算深度范围内第i层土的剪切波速(m/s) n——计算深度范围内土层的分层数。
P≤faE
式中：
Pmax≤1.2faE
P—基础底面平均压力(KPa)
Pmax—基础底面边缘最大压力(KPa) faE—调整后的地基抗震承载力特征值。
图3-1 地震作用标准组合作用下基础底面压力
2、地基土抗震承载力确定
世界上多数国家抗震规范在验算地基上的抗 震强度时，抗震允许承载力都采用在静力设计承 载力的基础上乘以一个系数的方法加以调整，考 虑调整的出发点是：(1)地震是偶发事件，是特殊 荷载，历时短暂因而地基抗震承载力安全系数可 比静载时降低；(2)地震是有限次数不等幅的随机 荷载，其等效循环荷载不超过十几次到几十次， 而多数土在有限次数的动载下强度较静载下稍高。 基于这两方面原因，新规范延续采用抗震承载力 与静力允许承载力的比值作为地基土承载力调整 系数，其值也可通过动静强度之比求得：
4、场地类别
场地条件对地震的影响已为多次大地震所证 实，场地类别是场地条件的表征。为了便于正确 的选择场地，减轻震害，同时场地分类也是为了 反映不同场地上设计反应谱，在地震作用下定量 考虑场地条件对设计参数的影响，《抗震规范》 提出：建筑的场地类别应根据土层等效剪切波速 和场地覆盖层厚度划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类。