抗震第2章-场地、地基和基础
场地地基基础抗震
第2章场地、地基和基础抗震2.1概述场地：工程群体的所在地，其在平面上大体相当于厂区、居民点、自然村或不小于1.0km2的区域范围。
地震作用下，场地下的土层，双重作用。
地震波传播介质，将地震动传给结构物；结构物的地基，具有一定强度和稳定性。
建筑物的震害按照破坏性质可以分成两大类：一类震害是由上部结构振动破坏引起的;一类建筑物的震害是由地基失效引起的.地面振动可使地基土丧失稳定，发生砂土液化或软土震地面振动可使地基土丧失稳定发生砂土液化或软土震陷，引起结构倾斜倒塌。
历史震害资料表明，建筑物震害还与场地的地质条件有关。
2.2.1局部地形的影响震害表明：局部孤突地形对地震有放大作用，震害加重。
1920年宁夏海原地震位于渭河河谷的姚庄烈度为7度2.2工程地质条件对震害的影响1920年宁夏海原地震，位于渭河河谷的姚庄烈度为7度，相距2km的牛家庄，坐落在100m的黄土山嘴上，烈度9度。
1975年辽宁海城地震中，高差58m的两个测点，地面加速度相差1.84倍。
1994年云南昭通地震，芦家湾山梁长150m，顶部宽15m。
一端高60m，一端高50m，中烈度为8度间呈鞍较高端部的最大加速度0.632g, （9度）鞍部为0.257g （7度），较低端部为0.431g （8度）。
烈度为9度烈度为7度高突地形地震反应的总体趋势：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；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。
对条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段，对设计地震动参数产生的放大作用（增大系数）。
局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数6.11<+=ξαλλ---局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数α---局部突出地形地震动参数的增大幅度，见表2.1ξ---附加调整系数H1L L 0.30.61.0ξ5.2/1<H L 5/5.21<≤H L5/1≥H L 2.2.2局部地质构造的影响断裂分为发震断裂和非发震断裂：（1）发震断裂：具有潜在地震活动的断裂，多与地震活动有关，地震时,发震断层可能出现很大的错动,建筑物严重破坏。
建筑抗震设计-第2章-场地、地基与基础
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，
1、液化判别和处理的一般原则：
建
筑 抗 震 设
1）对存在饱和砂土和粉土（不含黄土）的地基， 除6度外，应进行液化判别。对6度区一般情况 下可不进行判别和处理，但对液化敏感的乙类 建筑可按7度的要求进行判别和处理。
计
2）存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类
别、地基的液化等级结合具体情况采取相应的措
上覆非液化土层厚度du=5.5m
db=2m
其下为砂土，地下水位深度
dw=6m
为dw=6m.基础埋深db=2m,该
场地为8度区。确定是否考
建
虑液化影响。
筑 解：按土层液化判别图确定
抗 震
du=5.5m
设
dw=6m
du (m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
须进一步判别区
计
3
需要考虑液化影响。
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。
• 场地土的刚性一般用土的剪切波速表示。
工程结构抗震与防灾习题.docx
《工程结构抗震设计》习题与思考题第一章地震基础知识与工程结构抗震设防1、地震按其成因分为几种类型？按其震源深浅又分为哪几种类型？2、试述构造地震成因的局部机制和宏观背景？3、试分析地震动的空间分布规律及其震害现象4、地震波包含了哪几种波？它们的传播特点是什么？对地面运动影响如何？5、什么是地震震级？什么是地震烈度？两者有何关联？6、地震基本烈度的含义是什么？7、为什么要进行设计地震分组？8、试列出三座城市的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和所属的设计地震分组9、什么是建筑抗震三水准设防目标和两阶段设计方法？10、我国规范根据重要性将抗震类别分为哪几类，不同类别的建筑对应的抗震设防标准是什么？11、什么是建筑抗震概念设计？包括哪些方面的内容？12、根据经验公式，某次地震释放的能量人约是5 X 1024尔格，它对应的里氏震级是多少？第二章场地、地基和基础抗震1、什么是场地，怎样划分场地土类型和场地类别？2、简述选择建筑场地的相关规定3、如何确定地基抗震承载力？简述天然地基抗震承载力的验算方法4、已知某建筑场地的钻孔资料见下表，试计算该场地土层的自振周期，并按《抗震规范》的规定来确定该建筑场地的类别5、什么是砂土液化？液化会造成哪些危害？影响液化的主要因素有哪些？6、怎样判别地基土的液化，如何确定地基土液化的危害程度？7、简述可液化地基的抗液化措施第三章工程结构地震反应分析与抗震验算1、什么是地震作用？如何确定结构的地震作用？2、地震系数和动力系数的物理意义是什么？通过什么途径确定这两个系数？3、影响地震反应谱形状的因素有哪些？设计用反应谱如何反映这些因素影响的？4、简述确定结构地震作用的底部剪力法和振型分解反应谱法的基本原理和步骤？5、何谓求水平地震作用效应的平方和开方法(SRSS),写出其表达式，说明其基本假定和适用范围6、简述计算地震作用的方法和适用范围7、什么叫鞭端效应？设计时如何考虑这种效应？8、什么叫结构的刚心和质心？结构的扭转地震效应是如何产生的？9、哪些结构需要考虑竖向地震作用？如何计算竖向地震作用？10、什么是结构或构件恢复力特征曲线，反映了结构或构件的什么性能？11、地震动的三要素是什么？采用时程分析法选取地震波时如何考虑这三要素？12、抗震设计中如何考虑结构的地震作用？依据的原则是什么？13、什么是承载力抗震调整系数？为什么要引入这一系数？14、什么是楼层屈服强度系数？怎样确定结构薄弱层或部位？15、一单层单跨框架如图1所示。
场地、地基和基础
dw=6m
du=5.5m
dw=6m dw(m)
1 2 3 4
1
2
3
4
d u (m)
5 6
7
8
9
10
须进一步判别区
需要考虑液化影响。
7度
5
6 7 8 9 10
8度
9度
不考虑液化影响区
砂土
2、标准贯入试验判别
钻孔至试验土层上15cm处,用63.5公 斤穿心锤，落距为76cm，打击土层，打 入30cm所用的锤击数记作N63.5，称为标 贯击数。用N63.5与规范规定的临界值Ncr 比较来确定是否会液化。
场地覆盖层厚度两个指标综合确定的。
等效剪切波速 （m/s）
场 Ⅰ 0 Ⅱ
地
类
型 Ⅲ Ⅳ
vse 500
500 vse 250
5m 250 vse 140 3m 3m 140 vse
5m
3~50
50
3~15
15 ~80
80
土层等效剪切波速
vse
d0 n di i 1 v si
du dw 1.5d0 2db 4.5
查液化土特征深度表
dw=6m
饱和土 类别
烈度
7 6m 7m
8 7m 8m
9 8m 9m
粉土 砂土
d 0 8m 1.5d0 2db 4.5 11.5m du d w 11.5m
需要考虑液化影响。
例1 图示为某场地地基剖面图 上覆非液化土层厚度du=5.5m 其下为砂土，地下水位深度 为dw=6m.基础埋深db=2m,该 场地为8度区。确定是否考 虑液化影响。 解：按土层液化判别图确定
建筑结构抗震设计课后习题答案
《建筑结构抗震设计》课后习题解答第1章绪论1、震级和烈度有什么区别和联系？震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。
烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。
一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。
2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？规范将建筑物按其用途分为四类：甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。
1）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
2）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。
同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
4）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度湖度时不应降低。
一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3.怎样理解小震、中震与大震？小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%；中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。
4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。
概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。
他们是一个不可割裂的整体。
抗震结构设计 场地地基基础
例：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。
解：
（1）确定地面下20m表层土 的场地土类型
vse d0 / t
d0 n di
v i1 si
20
9.5 /170 10.5 /130
146.3577m/s
层底深度(m) 土层厚度(m) 土的名称
9.5
9.5
砂
37.8
28.3
场地的卓越周期：指的是引起建筑场地振动最显著的某条或 某类地震波的一个谐波分量的周期，该周期与场地覆土厚度 及土的剪切波速有关。对同一个场地而言，不同类型的地震 波会得出不同的卓越周期。
场地的特征周期：是指抗震设计用的地震影响系数曲线中， 反应地震震级、震中距和场地类型等因素的下降段起始点所 对应的周期值，简称特征周期。 几点说明：
一般地段 不属于有利、不利和危险地段
不利地段 危险地段
软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非 岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、 状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗 埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等
地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发 震断裂带上可能发生地表错位的部位
由多层土组成的厚度很大的沉积层，当深部传来的剪切波通 过它向地面传播时就会发生多次反射，由于波的叠加而增强，使 长周期的波尤为卓越。巨厚冲积层上低加速度的远震，可以使自 振周期较长的高层建筑物遭受破坏的主要原因就是共振。
卓越周期的实质是波的共振，即当地震波的振动周期与地表 岩土体的自振周期相同时，由于共振作用而使地表振动加强。
土层的等效剪切波速（4.1.5条）
vse d0 / t
n
t di / vsi i 1
第2章场地、地基和基础抗震
d0
式中： Vse d0
d4
——土层等效剪切波速（m/s) ——计算深度（m），取覆盖层厚度和20m
两者的较小值
t
——剪切波在地表与计算深度之间传播的时
间（s）
di
《高层建筑结构及抗震设计》 ——土计算深度范围内第i层土的厚度（m）
——计算深度范围内土层的分层数 ——计算深度范围内第i层土的剪切波速（m/s）
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
《高层建筑结构及抗震设计》
三、 天然地基抗震验算
p
步骤：
M
1.根据静力设计的要求确定基础尺寸
对地基进行强度和沉降量的核算
2.地基抗震强度验算 ：
平均压应力分布
p
实际压应力分布
M
（荷载组合；基础底面的压力取为直线分布 ）
基础底面地震作用效应标准组 p f aE 合的平均压力值 基础边缘地震作用效应标准组 pmax 1.2 f aE 合的最大压力值
土层剪切 速范围(m/s)
vs 500
500 vs 250
250 vs 140
fak 200 的粘性土和粉土, f 130 的填土 ak
ak
稍密的的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,可塑黄土,
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，流塑黄土 f 130
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
《高层建筑结构及抗震设计》
三、场地覆盖层厚度
※场地覆盖层厚度定义：
指从地表到地下基岩面的距离。
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
建筑结构抗震第2章
土层剪切波 速范围(m/s) 速范围
vs > 500 500 ≥ vs > 250
稍密的的砾, 除松散外的细, 稍密的的砾,粗,中砂,除松散外的细,粉砂 可 中砂 除松散外的细 粉砂,可 250 ≥ vs > 140 塑黄土, 的粘性土和粉土, 塑黄土f ak ≤ 200 的粘性土和粉土 ak > 130 的填 f 土 淤泥和淤泥质土,松散的砂, 淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉积的粘性土 140 ≥ vs 和粉土, 的填土, 和粉土, f ak ≤ 130 的填土,流塑黄土
n ---土层总数 hi ----i层厚度 ---土层总数
vsi ----i层剪切波速
2. 场地的地震效应 场地土对于从基岩传来的地震波具有防大 滤波作用 防大和 作用. 场地土对于从基岩传来的地震波具有防大和滤波作用. 坚硬土层上的刚性建筑,软弱土上的柔性建筑破坏严重. 坚硬土层上的刚性建筑,软弱土上的柔性建筑破坏严重.
危险地段
水边地的地下 水位较高, 水位较高,土质也 较松软, 较松软,容易在地 震时产生土壤滑动 或地层液化. 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, 松软,地震时容易 塌陷, 塌陷,如果此处有 地下水层, 地下水层,还容易 发生液化. 发生液化.
用另外的土石 来填补地基, 来填补地基,常有 土壤密实度不足情 形,导致建筑物在 地震时产生倾斜, 地震时产生倾斜, 沉陷. 沉陷.
> 80
场地覆盖层厚度的确定: 场地覆盖层厚度的确定: 一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面; 500m/s的土层顶面 1. 一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面; 2. 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍 当地面5 以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2 的下卧土层,且下卧土层的剪切波速不小于400m/s时 400m/s 的下卧土层,且下卧土层的剪切波速不小于400m/s时, 可按地面至该下卧土层顶面的距离确定; 可按地面至该下卧土层顶面的距离确定; 剪切波速大于500m/s的孤石,透镜体,应视同周围土层; 500m/s的孤石 3. 剪切波速大于500m/s的孤石,透镜体,应视同周围土层; 4. 土层中的火山岩硬夹层,应视为刚体,其厚度应从覆盖 土层中的火山岩硬夹层,应视为刚体, 土层中扣除. 土层中扣除.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9.5/1701.05/130
v i1 si
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
例：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。
解：
（1）确定地面下20m表层 土的场地土类型
层底深度(m) 土层厚度(m) 土的名称
9.5
9.5
砂
37.8
28.3
淤泥质粘土
43.6
5.8
比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重 于坚硬场地。
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
场地的地震效应 地震波
场地 （放大器，滤波器）
软弱地基 坚硬地基
以长周期为主。 以短周期为主。
当建筑的自振周期与场地的周期相近时，振动会放大，
使破坏更大，相反则小。 共振效应
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章
场地、地基和基础
§2．1 场地
场地: 是指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征， 其范围大体相当于厂区、居民点和自然村或不小于１ ｋｍ２的平面面积。
工程地质条件对地震破坏的影响很大。
地段类别 有利地段 不利地段
危险地段
地质、地形、地貌
稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等
软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非 岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、 状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗 埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等
第二章 场地与地基
场地土类型的划分
抗震规范将建筑场地划分成四个类别：坚硬、中 硬、中软及软弱。考虑因素为：场地土的坚硬程度 和土层的组成。
土层的坚硬程度可用剪切波的传播速度来确定（ 根据波在坚硬物体中的传播速度大于软弱物体中的 传播速度）。
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
自然地表
v t s3 3
土的类型
岩土名称和性状
坚硬土
稳定岩石、密实的碎石土
中硬土 中软土 软弱土
中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中 砂，的粘性土和粉土，坚硬黄土
稍密的砾、粗、中砂，除松散砂外的细粉砂，
f ak
≤200的粘性土和粉土， f ak
可塑黄土
≥130的填土、
淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土 和粉土,≤130的填土，流塑黄土
第二章 场地与地基
软弱地基上建筑震害较重的原因
1）建筑的破坏有一个过程，当建筑开裂后结构的自振周 期将加大，对于坚硬场地上的建筑来说，由于结构的周 期将远离场地的周期，故结构的地震作用将减小。
2）而软弱场地上的建筑开裂后，自振周期将靠近场地的 周期，使结构的地震作用进一步加大，故破坏严重。
抗震第2章-场地、地基和基础
（1）确定地面下20m表层 土的场地土类型
vsed0 /t
层底深度(m) 土层厚度(m) 土的名称
9.5
9.5
砂
37.8
28.3
淤泥质粘土
43.6
5.8
砂
60.1
16.5
淤泥质粘土
63
2.9
细砂
69.5
6.5
砾混粗砂
剪切波速m/s
170 130 240 200 310 520
nd0di
20
14.365m 77/s
v si ——计算深度范围内第i层土的剪切波速(m／s)；
d i ——第i层土的厚抗震度第2章。-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
对浅层岩土分类时采用如下标准，尤其是对于 重要建筑物更应如此。
判别标准： v sm ＞800m╱s为岩石； 800 ≥ v sm＞500m╱s为坚硬土层；
500≥ v sm ＞250m╱s 为中硬土层； 250≥ v sm ＞150m╱s为中软土层； v sm ≤抗震1第52章0-m场╱地、s地为基和软基础弱土层。
等效剪切
波速（m/s)
Ⅰ0
Vs>800
0
800 ≥Vs>500
500 ≥Vs>250
250≥ Vs>150
Vs ≤150
场地类别
Ⅰ1
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0
-
<5
≥5
<3
3~50
抗震<第32章-场地、地3基~和1基5 础
-
-
-
-
>50
-
15~80
>80
第二章 场地与地基
例：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。 解：
多
层
v t s2 2
岩
土
v t s1 1
层
自然地表
换
算
单
v t sM M
一 岩
土
层
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
单一土层：根据 v sm 由判别标准得出。
多层土层： 式中
vsm n d 0
d i / vsi
i 1
d 0 --计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的较小值；
n——计算深度范围内土层的分层数；
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。
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
2.1.2 场地类别
不同场地上的地震动，其频谱特征有明显的差别，而场 地类别由剪切波速和覆盖层厚度两条件确定；由此条件， 建筑抗震设计规范将场地划分为4个不同的类别，见下表。
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
场地覆盖层厚度
1)一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m／s的坚 硬土层或岩层顶面的距离确定。
2)当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速 2．5倍的土层，且其下卧土层的剪切波速均不小于400m／s 时，大于500m／s的孤石和硬土透镜体应视 同周围土层一样。
地震时可能发抗生震滑第2坡章、-场地崩、塌地、基和地基陷础 、地裂、泥石流等及发 震断裂带上可能发生地表错位的部位
第二章 场地与地基
2．1．1 场地土及场地覆盖层厚度
场地土:场地范围内的地基土。 软弱地基上：柔性结构容易遭受破坏，且破
坏原因可以是结构破坏产生，也可以是地基破坏 产生；
坚硬地基上，柔性结构一般表现较好，破坏 主要是结构的破坏产生。
砂
60.1
16.5
淤泥质粘土
63
2.9
细砂
69.5
6.5
砾混粗砂
剪切波速m/s
170 130 240 200 310 520
vsed0 /t nd0di 9.5/172 010.05/13014.365m 77/s属于软弱土
第二章 场地与地基
由于实际工程中，场地各土层的剪切波速不易 测得或测试费用较高，为此对于丁类建筑和层数不 超过10层且高度在30m以下的丙类建筑，当无实测资 料时，可利用场地的地质勘查资料，根据不同岩性 土层的坚硬程度按下表估计土层的剪切波速：
抗震第2章-场地、地基和基础
第二章 场地与地基
土的类型划分和剪切波速范围