建筑结构抗震设计第2章 场地、地基和基础

岩石的剪切波速或
场地类别
土的等效剪切波速
(m/s)
I0
I1
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
vs>800
0
800≥vs>500
0
500≥vse >250
<5
250≥vse >150
<3
vse≤150
<3
注：表中vs系岩石的剪切波速。
≥5
3~50
>50
3~15
15~80
>80
【例2.1】已知某建筑场地的钻孔地质资料如表2.3所示，试判 定该建筑场地类别。
di——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。
当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状按表2.1划分场地土 的类型，再利用当地经验在表2.1的剪切波速范围内估计各土层的 剪切波速。
表2.1 土的类型划分和剪切波速范围
建筑结构抗震设计第2章 场地、地基 和基础
本章知识点
➢ 1、场地 ➢ 2、天然地基与基础的抗震验算 ➢ 3、液化土与软土地基
§2.1 场地
场地：建造建筑物的地方（大）。 地基：建筑物范围内（小）。
2.1.1 场地的地震动效应 场地的地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。 建筑物震害除与地震类型、结构类型等有关外，还与其下卧层 的构成、场地土覆盖层厚度密切相关，不同场地上的建筑震害 差异十分明显。一般认为，土质愈软，覆盖层愈厚，建筑物震 害愈严重，反之愈轻。
解释： 类共振现象 u 场地覆盖土层的自振周期（固有周期、卓越周期）。 u 覆盖土层将地震波中同周期的分量放大。 u 当建筑物的固有周期与卓越周期相近时，结构的地震反应 将增大。
2.1.2 场地土类型及场地覆盖层厚度 1）场地土类型 场地条件对建筑震害的主要影响因素是：1.场地土的刚度
2.场地覆盖层厚度
2.2.2 天然地基的抗震能力
1）基于地震的偶然性和短时性，地基承载力的安全系数可较静力承 载力有所降低。
2）动荷载作用下的土动力强度比静力强度有所提高。
地基抗震承载力设计值采用静力承载力设计值乘以调整系数，故地 基抗承载力应按下式计算：
faE a fa
（2.3）
式中：faE——调整后的地基抗震承载力； ζa——地基抗震承载力调整系数，应按表2.4采用； fa——深宽修正后的地基承载力特征值，应按现行国家标准 《建筑地基基础设计规范》 （GB50007）采用。
对场地覆盖层厚度的定义：（1）绝对厚度，即从地表到地下基岩 面的距离，也就是基岩的埋深；（2）相对厚度，即定义两相邻土
层剪切波速比vs下/vs上大于某一定值的埋深为覆盖层厚度。
2.1.3 建筑场地类别
按照表层土的剪切波速和场地覆盖层厚度两个因素，将建筑场地分 为Ⅰ～Ⅳ四种类别，见表2.2所示：
表2.2 各类建筑场地的覆盖层厚度(m)
表2.3 建筑场地的钻孔地质资料
土层底部深度(m)
岩土名称
土层厚度(m) 土层剪切波速(m/s)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1.5
杂填土
1.5
180
3.5
粉土
2.0
240
7.5
细砂
4.0
310
15.5
砾砂
8.0
520
【解】 (1)确定覆盖层厚度
因为地表下7.5m以下土层的vs=520 m/s>500 m/s，故场地 覆盖层厚度d0v=7.5m。
表2.4 地基抗震承载力调整系数
岩土名称和性状
ζa
岩石，密实的碎石土，密实的砾、粗、中砂，fak ≥300kPa的黏性土和粉土
1.5
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≤fak <300kPa的黏性土和粉土，坚硬黄土
1.3
稍密的细、粉砂，100 kPa≤fak <150kPa的黏性土和粉土，可塑黄土
2）可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的建筑：
① 《抗震规范》规定可不进行上部结构抗震验算的建筑； ② 地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑： a.一般的单层厂房和单层空旷房屋； b.砌体房屋； c.不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋； d.基础荷载与c项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。
土的类型
岩土名称和性状
岩石
坚硬、较硬且完整的岩石
坚硬土或软质岩 破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩石，密实的碎石土 石
中硬土
中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，
fak>150的黏性土和粉土，坚硬黄土
中软土
稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂，fak≤150 的黏性土和粉土，fak >130的填土，可塑黄土
(2)计算等效剪切波速
因为场地覆盖层厚度小于20m，所以取土层计算深度d0＝7.5m，
按式(2.1)和式(2.2)有：
ti n1(di/vs)i1 1.58 2 2 0 .04 3 4 0 .01 0 0 .02(s)96
v s ed 0 /t 7 .5 /0 .02 29 .4 5 ( m / 6 s ) 3
查表2.2，vse位于250～500之间，且d0v＞5m，故该建筑场地类
别属于Ⅱ类。
§2.2 天然地基与基础的抗震验算
2.2.1 地基基础抗震设计的一般要求 1）地基和基础的抗震设计应符合下列要求： ① 同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。 ② 同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基；当采用不同 基础类型或基础埋深显著不同时，应根据地震时两部分地基基础的 沉降差异，在基础、上部结构的相关部位采取相应措施。 ③ 地基为软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时，应根 据地震时地基不均匀沉降和其他不利影响，采取相应的措施。
对于场地土类型的划分，应根据常规勘探资料，按其等效剪切波
速vse或参照一般土性状描述来分类,其中vse应按下式计算：
vse d0 t
(2.1)
n
t (d i vsi ) i 1
(2.2)
式中：vse——土层等效剪切波速(m/s)； d0——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；
软弱土
淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的黏性土和粉土，
fak≤130的填土，流塑黄土
土层剪切波速范围 (m/s)
vs >800 800≥vs>500
500≥vs>250
250≥vs >150
vs≤150
注：fak为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa)；vs为岩土剪切波速。
2）场地覆盖层厚度