建筑结构抗震 第二章

vs 1
d1
vs 2
vs3
vs4
d2
d3 d0
d4
2.1.3 场地的类别
土的类型划分和剪切波速范围
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， 稳定岩石，密实的碎石土
中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、 中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂， 中砂， f ak > 200 的粘性土和粉土，坚硬黄土 的粘性土和粉土， 稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,可塑黄土 稍密的的砾、 中砂 除松散外的细、粉砂 可塑黄土, 除松散外的细 可塑黄土 f ak ≤ 200 的粘性土和粉土, f ak > 130 的填土 的粘性土和粉土 淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土， 淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土， 的填土， f ≤ 130 的填土，流塑黄土 ak
定义 地基：建筑物基础下面受力层范围内的土层。 地基：建筑物基础下面受力层范围内的土层。
＊松软土地基和不均匀地基： 松软土地基和不均匀地基：
在地震区 不能不加处理地直接 用作建筑物的天然地基
饱和的淤泥和淤泥质土 冲填土和杂填土 不均匀地基土
处理方法： 处理方法： 地基处理措施：置换、加密、 地基处理措施：置换、加密、强夯等 桩基等深基础 上部结构的处理措施
土层剪切波 速范围(m/s) 速范围
适用于： 适用于： 10层和 10层和 高度30m以下的 高度30m以下的 30m
vs > 500 500 ≥ vs > 250 250 ≥ vs > 140
丙类建筑及 丁类建筑
140 ≥ vs
f ak
---由荷载试验等方法得到的地基土静承载力特征值 ---由荷载试验等方法得到的地基土静承载力特征值
的场地 场地固有周期等值线
场地等效剪切波速等值线
场地固有周期T的计算： 场地固有周期T的计算： （剪切波重复反射理论 ） 场 地 区 划
4d i T =∑ i =1 Vsi
n
场地等效剪切波速等值线 场地固有周期等值线
n
Vsi
di
计算 i i
的 的剪切波速 的
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§2.2 地基抗震验算
2.2.1 地基抗震设计原则
250 ≥ vse > 140
se
> 50
15~80
> 80
查表得， 查表得， Vse 位于250～500m/s之间，且 故属于Ⅱ 故属于Ⅱ类场地
d 0 >5m,
2.1.4 场地区划
场地设计地震动的区域划分给出的结果： 场地设计地震动的区域划分给出的结果： 城区范围内的场地类别区域划分（又称场地小区划） 城区范围内的场地类别区域划分（又称场地小区划） 设防地震动参数区划 场地地面破坏潜势区划等 场地区划的基本方法与过程： 场地区划的基本方法与过程：
性土和粉土， 性土和粉土，可塑黄土
ξs
1.5 1.3 1.1 1.0
淤泥、淤泥质土，松散的砂、填土，新近堆积黄土及流塑黄土 淤泥、淤泥质土，松散的砂、填土，
2.2.3 地基抗震验算
p
步骤： 步骤：
M
1.根据静力设计的要求确定基础尺寸 1.根据静力设计的要求确定基础尺寸 根据 对地基进行强度和沉降量的核算
覆盖土层厚度
影响地震动的频谱特性
土层剪切波速 岩土阻抗比
—— 影响共振放大效应
2.1.2 覆盖层厚度
定义
＊原意：从地表面至地下基岩面的距离 从地表面至地下基岩面的距离
工程上的判定： ＊工程上的判定：
当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波速的2.5倍 当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波速的2.5倍，且下部土层中 2.5 没有剪切波速小于400m/s的岩土层时， 没有剪切波速小于400m/s的岩土层时，该下部土层就可以近似看作基岩 400m/s的岩土层时
结构破坏百分率(%) %)
影响建筑物震害的因素: 影响建筑物震害的因素
>14层
3 5层
10 14层 5 9层
土层厚度 (m)
房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大 ；
1967年委内瑞拉加拉加斯地震 1967年委内瑞拉加拉加斯地震
比较而言， 比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地
定义
地震动的卓越周期： 地震动的卓越周期：在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期
2.1.3 场地的类别
例题[2例题[2-1] [2
已知某建筑场地的钻孔地质资料如表2-3所示，试确定该场地的类别 所示， 已知某建筑场地的钻孔地质资料如表 所示
[ 解]
(1) 确定覆盖层厚度
因为地表下7.5m以下土层的 因为地表下7.5m以下土层的 Vs = 520m/s>500m/s, 7.5m 故 d 0 = 7.5m
等效剪切波速 （m/s） ） 场
Ⅰ 0 Ⅱ
地
类
型
Ⅲ Ⅳ
(2)计算等效剪切波速，按式（ m (2)计算等效剪切波速，按式（2-1）有 计算等效剪切波速 < 5m 500 ≥ v > 250 ≥5
se
vse > 500
1.5 2.0< 3m4.0 3~50 Vse = 7.5 /(140 ≥ v+ ) 3~15 <+ m 3 180 240 310 = 253.6
液化的宏观标志是在地表出现喷砂冒水
砂土液化机理
地震 饱和砂土、 饱和砂土、粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移 颗粒间孔隙水来不及排泄而受到挤压 孔隙水压力急剧增加
颗粒结构趋于压密
2.3.1 地基土液化及其危害
定义：砂土液化（地基土液化） 定义：砂土液化（地基土液化）
饱和松散的砂土或粉土（不含黄土），地震时易发生液化现象， 饱和松散的砂土或粉土（不含黄土），地震时易发生液化现象，地基承 ），地震时易发生液化现象 载力丧失或减弱，甚至喷水冒砂， 载力丧失或减弱，甚至喷水冒砂，这种现象一般称为砂土液化或地基 土液化。 年美国Alaska和日本新澙地震中大量出现。 和日本新澙地震中大量出现。 土液化。1964年美国 年美国 和日本新澙地震中大量出现
xa fa
岩土名称和性状 岩石，密实的碎石土，密实的砾， 300kpa的粘性 岩石，密实的碎石土，密实的砾，粗、中砂，f ak ≥300kpa的粘性 中砂， 土和粉土 中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、 中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密 中砂， 的细、粉砂， <300kpa的粘性土和粉土 的粘性土和粉土， 的细、粉砂，150kpa≤ f ak <300kpa的粘性土和粉土，坚硬黄土 稍密的细、粉砂， 的粘性土和粉土， 稍密的细、粉砂，100kpa≤ f ak<150kpa 的粘性土和粉土，新近沉积的粘
n
适用于： 适用于：
> 80
剪切波速随深度 递增的一般情况 当计算深度以下 有明显的软弱土夹层时 应适当提高场地类别
土层等效剪切波速 Vse 计算 ： Vse = d o / ∑ (d i / Vsi )
i =1
式中
——计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的较小值； 计算深度 20m两者的较小值 d 0 ——计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的较小值； ——计算深度范围内土层的分层数； 计算深度范围内土层的分层数 n ——计算深度范围内土层的分层数； ——第 层土的剪切波速； Vsi ——第i层土的剪切波速； ——第 层土的厚度。 d i ——第i层土的厚度。
收集城区范围内的工程地质、水文地质、 收集城区范围内的工程地质、水文地质、地震地质资料 作出所考虑区域的控制剖面图 适当进行补充的工程地质勘探和剪切波速测试工作 按照钻孔地质资料统计， 按照钻孔地质资料统计，给出不同类别土的剪切波速随深度变化的经验关系 计算控制点的浅层岩土（地表下20m）等效剪切波速， 计算控制点的浅层岩土（地表下20m）等效剪切波速，并决定各控制点覆盖层厚度 20m 根据等效剪切波速和覆盖层厚度对城区范围内的场地作出小区划分
地裂危害的防治
应采取防地裂措施的情况 软弱场地土上的建筑物，当基本烈度为7 软弱场地土上的建筑物，当基本烈度为7度以上时 中软场地土上的建筑物，当基本烈度为9 中软场地土上的建筑物，当基本烈度为9度时
防地裂措施: 防地裂措施:
砖结构房屋——在承重砖墙的基础内设置现浇钢筋混凝土圈梁 砖结构房屋——在承重砖墙的基础内设置现浇钢筋混凝土圈梁 —— 单层钢筋混凝土柱厂房——沿外墙一圈设置现浇整体基础墙梁 单层钢筋混凝土柱厂房——沿外墙一圈设置现浇整体基础墙梁 —— 或有现浇接头的装配整体式基础墙梁
消除土的动力不稳定性 避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响
＊一般土地基： 一般土地基：
建造于一般土质天然地基上的房屋遭遇地震时 极少有因地基强度不足或较大沉陷导致的上部结构破坏
可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的地基： 可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的地基： （1）砌体房屋 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑： （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）一般的单层厂房和单层空旷房屋； 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； 不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋； 25m以下的一般民用框架房屋 3）基础荷载与2）项相当的多层框架厂房。 基础荷载与2 项相当的多层框架厂房。 （3）规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。 规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。
地震波通过覆盖 土层传向地表 与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大 另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉
因此， 场地的固有周期 因此，地表地震动的 卓越周期 与 场地的固有周期 接近时 建筑物的振动会加大，相应地， 建筑物的振动会加大，相应地，震害也会加重