工程结构抗震设计精品课件

第三节 地基基础的抗震验算
危险 场地
坚硬土
中硬土
软弱土
液化土
山丘 山嘴
滑坡
地裂
泥石流
不利的场地条件
水边地的地下水位 较高，土质也较松 软，容易在地震时 产生土壤滑动或地 层液化。
山坡地在地震时会 产生土壤滑动。冲 积地的土质松软， 地震时容易塌陷， 如果此处有地下水 层，还容易发生液 化。
用另外的土石來填 补地基，常有土壤 密实度不足情形， 导致建筑物在地震 时产生倾斜、沉陷。
解：(1)确定覆盖层厚度 dov=63m (2)地面下20m以上场地土等效剪 切波速
9.5 37.8 43.6 60.1 63 69.5
vse d 0 / t
d0 20 n 152.9m/s d i 9.5 / 190 10.5 / 130 i 1 vsi
(3)确定建筑场地类别
1.5 2.0 4.0 v se 7.5 253.6 m/s 180 240 310
Vse位于250-500m/s，且覆盖层深度dov>5m，故属于II类 场地。
例题：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建 筑场地的类别。
层底深度 (m) 土层厚度 (m) 9.5 28.3 5.8 16.5 2.9 6.5 土的名称 砂 淤泥质粘土 砂 淤泥质粘土 细砂 砾混粗砂 剪切波速 m/s 190 130 240 200 310 520
三、场地覆盖层厚度
定义：从地面至坚硬场地土顶面的距离。
四、场地类别
场地类别划分为四类，划分依据： （1）场地土等效剪切波速（或场地土类型） （2）场地覆盖层厚度
例题 ：已知某建筑场地的钻孔资料如下表1所示， 试确定该场地的类别。
表1 钻孔资料 土层底部深度 土层厚度 （ m） （ m）
1.5 3.5 1.5 2.0
不利的场地条件
谷地或低地，这里的建筑物容易 在地震发生时，受土石崩塌破坏。
临近悬崖,容易滑落。
不利的场地条件
断裂带是地质上的薄弱环节，浅 源地震多与断裂活动有关。
第二节 场 地
一、场地概念
场地：工程群体所在地，在平面上大体相当厂区、 居民点或自然村的区域范围。 场地土：场地范围内的地基土。 场地条件对震害的影响因素： （1）场地土的刚度（坚硬程度） （2）场地覆盖层厚度
属于Ⅲ类场地
【例题】 已知某拟建办公写字楼的建筑场地，其钻 孔地质资料如表1所示，试确定该场地的类别。
表1 某建筑场地钻孔地质资料
土层底部深度（m） 2.00 4.50 8.40 16.70 土层厚度（m） 2.00 2.50 3.90 8.20 岩土名称 杂填土 粉土 中砂 碎石土 土层剪切波速 vsi(m/s) 200 280 380 540
土的名称
杂填土 粉土
土层剪切波速 （m/s）
180 240
7.5
15.5
4.0
8.0
细砂
砾砂
310
520
解： （1）确定覆盖层厚度 因为地表以下7.5m土层的剪切波速Vs=520m/s>500m/s， 故覆盖层厚度dov=7.5m。 （2）计算剪切波速 覆盖层厚度dov<20m，故取计算深度d0=7.5m
n
d2
vsi
d
i 1 n
n
di
i
vsn
di i 1 vsi
dn
等效原则：地震波通过多层土的时间与通过折算土 层时间相等。
di t i 1 V si
n
自然地面
Vs1 Vs2 d1 d2 d di dn
自然地面
Vsi
Vse
d0
V se d 0 t
Vsn
(a) 原来土层
(b) 折算土层
为何用剪切波速而非压缩波来判定土的类型？ 泊松比μ对剪切波速度影响不太大，相对稳定，而对压缩 波影响很大（例如μ=0.2→0.48时）。这种变化特征对于现场测 试VP时的要求很高，而实际上很难做到。

土可以认为是由骨架（矿物、砂粒等）与填充物（气体、 液体等）组成。剪切波不能在气体或液体中传播，即VS只与土 的骨架性质有关，而与填充特性无关。岩土的骨架和颗粒之间 的连接形式，是在一定的历史时期形成的，它相对稳定。 压缩波可以在任何介质中传播，VP除了与土的压实程度 和弹性常数有关外，还和岩土的含水量和人类活动等因素有关， 因此，用VS则更能客观地反映土的性质。
工程结构抗震设计
第二章 场地、地基与基础
第一节 工程地质条件对震害的影响
一、局部地形的影响
1．局部地形高差大于30~50m，高处震害重。 2．局部孤突基岩地形震害重。
二、局部地质构造的影响
局部地质构造主要指断层。 断层可分发震断层与非发震断层。 发震断层为具有潜在地震活动的断层。
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场地选择：应尽量使建筑远离断层及其破碎带。
五、场地土的固有周期
1.基本方程
K x 0 M x
2. 简化公式 （1）单一土层
4d ov T vs
式中：dov—覆盖层厚度，即从基岩算起至地面的的厚度。
（2） 多层土
4hi T i 1 v si
n
式中：vsi、hi—覆盖层中第i层土的剪切波速和土层厚度； n—场地覆盖层中的土层总数。
二、场地土的类型
1．对单一性质土 由场地土的剪切波速确定
Vs G
式中，G为土的剪切模量，为土的密度。
2．多层土 由多层土等效剪切波速确定
■ 等效剪切波速Vse的确定方法
自然地面 vs1 自然地面
1 d 1
d0 di
i 1
n
vs2
d0
d0
vse
di t i 1 vsi
d0 vse t
三、地下水位的影响
水位越浅震害越重。
四、地段类别的划分
1. 建筑场地划分为三种地段：
有利地段、不利地段、 危险地段
2．建筑物选址时 （1）应选择对抗震有利的地段； （2）避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的 抗震措施； （3）不应在危险地段建造建筑物。
按建筑 物震害 程度
有利 场地
不利 场地
式中 Vsi——第i层土的剪切波速，m/s di ——第i层土的厚度，m d0 —— 场地土计算厚度，取地面下20m，但不 深于场地覆盖层厚度，m n —— 土层数目
3 ．对丁类建筑及不超过 10 层且高度不超过 30m 的丙类 建筑，当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性
状，先估计各土层剪切波速，再计算等效剪切波速。