建筑抗震设计-第2章-场地、地基与基础

• 凡建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或接近 时，建筑物的震害都有加重的趋势。在抗震设计中应
使建筑物的自振周期避开场地的卓越周期以免发生共
抗
递给上部结构的；同时，场地与地基在地震时又支承
震
着上部结构，因此具有双重作用。
设 • 场地条件对建筑震害的影响主要因素是：场地土的刚
计
性（即坚硬或密实程度）大小和场地覆盖层厚度。
• 土质越软，覆盖层越厚，建筑物震害越严重。
2 场地、地基与基础 场地抗震评价
• 抗震设计规范中场地抗震评价，就是通过对工程地质
建
、地形地貌以及岩土工程环境等场地条件的分析，研
筑
究场地条件对基础和上部结构震害的影响，从而合理
抗
地选择有利建筑场地以及地基或结构抗震措施，避免
震
和减轻地震对建筑物或工程设施的破坏。
设
计
当选择建筑场地时，应避开对建筑抗震不利地段。
2 场地、地基与基础
场地土的刚性大小（坚硬程度）影响
• 一般说来，在软弱地基上，柔性结构物较容易遭受破
建
筑
抗
震 设
局部突出地形的影响
计 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。
2 场地、地基与基础 局部地质构造的影响
• 场地分类的作用:
•
是在地震作用计算中定量考虑场地条件对设计
参数的影响。
2 场地、地基与基础
场地类别划分标准
建
•
根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类 ：
筑 抗 震
等效剪切
波速（m/s） Ⅰ 类
场地类别
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
设 vs>500
0m
计
500≥ vs >250
5m
5m
250≥ vs >140 3m
应视同周围土层一样。 • 4)剪切波速大于500m／s 的硬夹层(火山岩夹层)当做
绝对刚体看待，其厚度应从覆盖土层中扣除。
2 场地、地基与基础
• 场地覆盖层厚度是指地下基岩或剪切波速大于500m／ s的坚硬土层至地表面的距离。
建 • 场地土对建筑物震害的影响，主要取决于土的坚硬程
筑
度(刚性)，因为剪切波速是最能反映场地土动力性能
土
fak <130的填土，流塑黄土
2 场地、地基与基础
2.1地震时地面运动特性
• 场地的卓越周期： 指地表振动的频度—周期关系曲线
建
上频度最大值对应的周期。
筑 • 基岩上的覆盖层越厚，场地的卓越周期越长。
抗 • 计算公式 震 设
T 4d0 vse
计 • 地震动的卓越周期与场地土的固有周期基本相同。
第i层土的厚度(m)；
• n----计算深度范围内土层的分层 数目；
计
• vsi----计算深度范围内，第i层土
的剪切波速（m/s ）；
2 场地、地基与基础
场地土的类型划分
• 注： fak 为地基土静承载力标准值(kPa)
建
土的 土层剪切
筑
类型 波速（m/s）
岩土名称和性状
抗
坚硬
vs>500
稳定岩石，密实的碎石土
震
土
设 计
中硬 土
中软
500≥ vs >250 250≥ vs >140
中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂， fak>200的粘性土和粉土，坚硬黄土
稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂， fak
土
≤200的粘性土和粉土， fak ≥130的填土 ，可塑黄土
软弱 vs ≤140
淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，
建
坏，而刚性结构物表现较好；在坚硬地基上，柔性结
筑
构物震害较轻，而刚性结构物有时(如土层浅薄)破坏
抗
会加重。
震 • 在软弱地基上，建筑物的破坏有时是结构破坏所造成
设
，有时是由于沙土液化、软土震陷和地基不均匀沉降
计
等造成的地基失效所致。
• 就地面建筑物总的破坏现象来说，在软弱地基上的比 坚硬地基上的要严重。
抗 震
的重要动力参数，所以土的刚性一般用土的剪切波速 vs来表示。
设 • 地表土层的组成通常较为复杂，只有单一性质场地土
计
的情况是很少见的，所以一般分层场地土的剪切波速 按土层等效剪切波速vse来表示。
• 等效剪切波速是根据地震波通过计算深度范围内多层
土层的时间等于该波通过计算深度范围内单一土层所
需时间的条件求得的。
天津城建大学
TIANJIN CHENGJIAN UNIVERSITY
建
筑 抗
建筑抗震设计
震
设
计
主讲人：王庆鹏
•目录
1
2
建
筑
3
抗
震
4
设
计
5
6
7
抗震设计原则 场地、地基与基础 地震作用与结构抗震验算 框架、抗震墙与框架-抗震墙 多层砌体房屋 底部框架-抗震墙、多层内框架砖砌房屋 单层钢筋混凝土柱厂房
2 场地、地基与基础
断裂带是地质上的薄弱环节，浅源地震多与断裂活
建 动有关。
筑
发震断裂带附近地表，在地震时可能产生新的错动，
抗 使建筑物遭受较大的破坏，属于地震危险地段。
震
设
计 地下水位的影响
2 场地、地基与基础
2.1场地
• 场地即指建筑物所在地，场地土则是指场地范围内的
建
地基土，即场地表层土的简称。
筑 • 地震对建筑物的破坏作用是通过场地、地基和基础传
2 场地、地基与基础
场地类别划分 场地类别根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度分为4类。
建 筑
场地类别划分的目的和作用
抗 • 为了考虑场地条件对设计反应谱的影响，通常的做法
震
是将场地按某些指标和描述划分为若干类，以便采取
设
合理的设计参数和有关的抗震构造措施。
计 • 场地分类的目的:
•
确定不同场地上设计反应谱;
3~50m
50m
vs ≤1来自百度文库0
3m
3~15m 15~80m
80m
2 场地、地基与基础
土层等效剪切波速的计算
• Vse----土层等效剪切波速（m/s）
n
• d0----场地土计算深度，取地面
建 筑 抗 震 设
vse d 0 /
(di / vsi )
下20m和场地覆盖层厚度两者的
较小值；
i 1
• di----场地土计算深度范围内，
• 场地土的刚性一般用土的剪切波速表示。
2 场地、地基与基础
场地覆盖层厚度的确定
建 • 1)一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m／s的 筑 坚硬土层或岩层顶面的距离确定。 抗 • 2)当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波 震 速2．5倍的土层，且其下卧土层的剪切波速均不小于 设 400m／s时，可按地面至该土层顶面的距离确定。 计 • 3)场地土剪切波速大于500m／s的孤石和硬土透镜体