第二章场地、地基和基础
第二章场地、地基和基础
第三讲2.1场地划分与场地区划三2.2地基抗震验算
2.1 场地划分与场地区划 2.2 地基抗震验算 第 三 讲
82.1场地划分与场地区划几个不能混淆的概念：场地一指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2的平面面积。场地土指场地范围内的地基士地基一建筑基础下受力范围内的士层。多次震害调查发现，在具有不同工程地质条件的建筑场地上，建筑物在地震中破坏程度明显不同的。为了合理地选择建筑场地和合理估计场地的动力放大效应以达到经济和安全的目的，必须对场地所在地段的抗震危险性及场地梅北市东星大楼河吃人高德教医养真中之居民类别进行划分。Taipei City
几个不能混淆的概念： 场 地——指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征， 其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2 的平面面积。 场地土——指场地范围内的地基土。 地 基——建筑基础下受力范围内的土层。 多次震害调查发现，在具 有不同工程地质条件的建 筑场地上，建筑物在地震 中破坏程度明显不同的。 为了合理地选择建筑场地 和合理估计场地的动力放 大效应以达到经济和安全 的目的，必须对场地所在 地段的抗震危险性及场地 类别进行划分。 §2.1 场地划分与场地区划
2.1.1场地及其地震效应定义场地：建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范围>14层影响建筑物震害的因素：88R889889（%）地震类型、结构类型、下卧层的构成、覆盖层厚度1014层3~5层5~9层400200300100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比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地
场地：建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范围 地震类型、结构类型、 下卧层的构成、覆盖层厚度 2.1.1 场地及其地震效应 房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大 ； 比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地 3 5层 >14层 10 14层 5 9层 max max 土层厚度 (m) 零应力区 结构破坏百分率(%) 定义 影响建筑物震害的因素: 1967年委内瑞拉加拉加斯地震
场地土对建筑抗震的影响根据震害调香，即使在同一烈度区内，由于场地土质条件的不同，建筑物的震害也有很大差异。对地面运动的影响J一在同一地震和同一震中距离时，软弱地基与坚硬地基相比地基土的振动特征：软弱地基一一地面自振周期长，振幅大（放大）、振动持时长，震害较重（但并不绝对）坚硬地基一地面自振周期较短、振幅小、持时短，震害一般较轻（但并不绝对）一些短周期结构，比如砖砌体结构可能破坏较重主要原因地基稳定和变化方面软弱地基土在振动情况下容易产生不稳定状态和不均匀沉降（陷），甚至会发生液化、滑动、开裂等严重现象、而坚硬地基则没有这种危险。亚粘土质夹层，与地质条件大体相同的区域相比，其震害就轻得多
根据震害调查，即使在同一烈度区内，由于场地土质条 件的不同，建筑物的震害也有很大差异。 对地面运动的影响——在同一地震和同一震中距离时， 软弱地基与坚硬地基相比： 地基土的振动特征： 软弱地基——地面自振周期长，振幅大(放大)、振动持 时长，震害较重（但并不绝对）。 坚硬地基——地面自振周期较短、振幅小、持时短，震 害一般较轻（但并不绝对）——一些短周期结构，比如 砖砌体结构可能破坏较重。 主要原因 地基稳定和变化方面——软弱地基土在振动情况下容易 产生不稳定状态和不均匀沉降（陷），甚至会发生液 化、滑动、开裂等严重现象、而坚硬地基则没有这种危 险。亚粘土质夹层，与地质条件大体相同的区域相比， 其震害就轻得多。 场地土对建筑抗震的影响
土-结构共同作用在改变建筑物的动力特性上，因为地基和上部结构是不可分给的整体，所以地基士的性质势必影响到结构的整体性能。一般，软弱地基对建筑物有增长周期、改变阵型和增大阻尼的作用。建造在厚的软弱土层上的高层建筑，其地震反应要比建造在硬土上的反应大3~4倍。此外，震害调查还表明：在软弱地基上，柔性结构最容易遭到破坏，刚性结构则表现较好，这时有的破坏是由于结构破坏所产生（放大），而有的破坏则是由于地基破坏所产生（不稳定）；在坚硬地基上，柔性结构一般表现较好，而刚性结构有的表现较差，有的又表现较好，常常会出现矛盾情况，这时建筑物的破坏通常是因结构破坏所产生的。就地面建筑物总的破坏环现象来看，在软弱地基上的破坏要比坚硬地基上的严重，并且场地上土层部面的组成不同建筑物的震害也不相同。例如唐山地震时，天津某区地表下10m左右处有低剪切波速的淤泥、结果震害严重
土-结构共同作用——在改变建筑物的动力特性上，因为 地基和上部结构是不可分给的整体，所以地基土的性质势 必影响到结构的整体性能。一般，软弱地基对建筑物有增 长周期、改变阵型和增大阻尼的作用。建造在厚的软弱土 层上的高层建筑，其地震反应要比建造在硬土上的反应大 3~4倍。 此外，震害调查还表明： 在软弱地基上，柔性结构最容易遭到破坏，刚性结构则表 现较好，这时有的破坏是由于结构破坏所产生(放大)，而 有的破坏则是由于地基破坏所产生(不稳定)； 在坚硬地基上，柔性结构一般表现较好，而刚性结构有的 表现较差，有的又表现较好，常常会出现矛盾情况，这时 建筑物的破坏通常是因结构破坏所产生的。 就地面建筑物总的破坏现象来看，在软弱地基上的破坏要 比坚硬地基上的严重，并且场地上土层剖面的组成不同， 建筑物的震害也不相同。例如唐山地震时，天津某区地表 下10m左右处有低剪切波速的淤泥、结果震害严重
定义地震动的卓越周期：在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大地震波通过覆盖土层传向地表另一些频率波群将被衰减其至被完全过滤掉因此，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，震害也会加重多层土的地震效应主要取决于三个基本因素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
定义 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 多层土的地震效应主要取决于三个基本因素 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 另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉 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，震害也会加重 覆盖土层厚度 土层剪切波速 岩土阻抗比 影响地震动的频谱特性 —— 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*工程上的判定：当下部土层的剪切波速达到上部层剪切波速的2.5倍，且下部士层中没有剪切波速小于400m/s的岩士层时，该下部士层就可以近似看作基岩我国建筑抗震设计规范：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，称为“覆盖层厚度
2.1.2 覆盖层厚度 ＊原意：从地表面至地下基岩面的距离 定 义 ＊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，且下部土层中 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 ＊我国建筑抗震设计规范： 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，称为 “覆盖层厚度
场地覆盖层厚度的影响震害随覆盖层厚度增加而加重1923年日本关东大地震中，木结构房屋的破坏率明显随着冲积层厚度的增加而加重：1967年委内瑞拉地震，同一地区不同覆盖层上的震害明显差异，9～12层的房屋在冲积层上的破坏率高；1975年海城地震（7.3级）海城与营口砖烟的破环率相当，而海城一般砖房的破坏率则比营口高得多。1976年唐山地震时，市区西南部基岩深度达500～800m，房屋倒塌率近100%，而市区东北部大城山带，则因覆盖层较薄，多数厂房（如422水泥厂、唐山钢厂、建筑陶瓷厂等）虽然也位于极震区，但房屋倒塌率仅为50%
震害随覆盖层厚度增加而加重 1923年日本关东大地震中，木结构房屋的破坏率明显 随着冲积层厚度的增加而加重； 1967年委内瑞拉地震，同一地区不同覆盖层上的震害 明显差异，9～12层的房屋在冲积层上的破坏率高； 1975年海城地震（7.3级）,海城与营口砖烟囱的破坏率 相当，而海城一般砖房的破坏率则比营口高得多。 1976年唐山地震时，市区西南部基岩深度达500～ 800m，房屋倒塌率近100％，而市区东北部大城山一 带，则因覆盖层较薄，多数厂房（如 422水泥厂、唐 山钢厂、建筑陶瓷厂等）虽然也位于极震区，但房屋 倒塌率仅为50％。 场地覆盖层厚度的影响
日墨西哥地震场地影响的最典型实例1.远震地面运动的长周期特征、软士场地的卓越周期与十几层的高层建筑的自振周期比较接近，从而出现结构与地震波共振，使数百栋高层建筑遭到严重破坏或倒塌2.软土上摩擦桩的损坏，城中心位于新近代沉积盆地（松、软、厚度大）、是有名的火山灰堆积层、土质特差因此大多数5~15层的结构都采用磨擦桩基，此次地震中不少磨擦桩产生突然的不均匀沉降与倾斜、甚至倾覆，某14层高楼的桩基在地震下产生3m多震陷
墨西哥地震——场地影响的最典型实例 1.远震地面运动的长周期特征、软土场地的卓越周期与十 几层的高层建筑的自振周期比较接近，从而出现结构与地 震波共振，使数百栋高层建筑遭到严重破坏或倒塌。 2. 软土上摩擦桩的损坏， 城中心位于新近代沉积盆地 （松、软、厚度大）、是有名的火山灰堆积层、土质特差， 因此大多数5～15层的结构都采用磨擦桩基，此次地震中 不少磨擦桩产生突然的不均匀沉降与倾斜、甚至倾覆，某 14层高楼的桩基在地震下产生3m多震陷