建筑结构抗震设计课件第2章1-3节

1.0
0.6
0.3
H
L L1
局部突出地形地震影响系数的增大幅度α
突出地形 非岩质地层
H 5
5 H 15 15 H 25 H 25
的高度(m) 岩质地层
H 20 20 H 40 40 H 60 H 60
局部突出 H / L 0.3
0
0.1
台地边缘 的侧向平
0.3 H / L 0.6
显减小; 5.边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大（1.1-1.6）。
局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数λ（4.1.8）
1
---局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数 ---局部突出地形地震动参数的增大幅度
---附加调整系数
L1 / H 2.5 2.5 L1 / H 5 L1 / H 5
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 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；
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 土层中扣除。
烈度为7度
突出端部的最大加速度为 0.632g,鞍部为0.257g，大山根 部为0.431g。
烈度为9度
局部突出地形的影响（4.1.8条，强条）
局部突出地形主要是指山包、山梁和悬崖、陡坎等 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
建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖层 厚度为准。（4.1.2条）
4.1.6条：我国将建筑场地分成四个大类，新规范将I类分为I0 和I1两个亚类，其中I0类剪切波速大于800m/s（硬质岩石）， I1类剪切波速在500-800m/s（坚硬土或软质岩石）之间。
场地覆盖层厚度的确定（4.1.4条）
2. 对不符合本条1款规定的情况，应避开主断裂带。其避让 距离不宜小于下表对发震断裂最小避让距离的规定。
发震断裂的最小避让距离(m)
烈度
甲
建筑抗震设防类别
乙
丙
丁
8
专门研究
200m
100m
__
9
专门研究
400m
200m
__
规范4.1.9条，强制性条文及说明：
场地岩土工程勘察，应根据实际需要划分的对建筑有利、 一般、不利和危险的地段，提供建筑的场地类别和岩土地 震稳定性（含滑坡、崩塌、液化和震陷特性）评价，对需 要采用时程分析补充计算的建筑，尚应根据设计要求提供 土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。 说明： 1.场地地段的划分，是在选择建筑场地的勘察阶段进行的， 要根据地震活动情况和工程地震资料进行综合评价。对于 软弱土、液化土等不利地段，要根据规范的相关规定提出 相应的措施。 2.勘察内容应根据实际的土层情况确定：有些地段，既不 属于有利地段也不属于不利地段，而属于一般地段；不存 在饱和砂土和饱和粉土时，不判别液化，若判别为不考虑 液化时，也不属于不利地段；无法避开的不利地段，要在 详细查明地质、地貌、地形条件的基础上，提供岩土稳定 性评价报告和相应的抗震措施。
(1)地震地面运动的卓越周期是指地震功率谱中能量占主 要部分的周期。
(2)卓越周期与场地的关系：硬土的卓越周期短；软土的 卓越周期长。
(3)卓越周期T与特征周期Tg间的关系应理解为：二者都 是场地固有周期T0的不同预测值，因预测方法不同而冠以不 同的名称。
2. 场地的地震效应 场地土对于从基岩传来的地震波具有放大作用。 坚硬土层上的刚性建筑、软弱土上的柔性建筑破坏严重。
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
例：已知某建筑场地的钻孔 层底深度(m) 土层厚度(m) 土的名称
土层资料如表所示，试确定 9.5
9.5
砂
该建筑场地的类别。
37.8
28.3
淤泥质粘土
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。
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
工程建设时，断裂带应予以避开。
发震断裂带上可能发生地表错位的地段主要在高烈度 区，全新世以来经常活动的断裂上面。
4.1.7条：场地内存在发震断裂时，应对断裂的工程影响进 行评价，并应符合下列要求：
1. 对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地 面建筑的影响：
1）抗震设防烈度小于8度； 2）非全新世活动断裂； 3）抗震设防烈度为8度和9度时，前第四纪基岩隐伏断 裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。
解：
43.6
5.8
砂
（1）确定地面下20m表层土 60.1
16.5
的场地土类型
63
2.9
69.5
6.5
vse d0 / t
d0 n di
20
146.3577m/s
9.5 /170 10.5 /130
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：
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 震害最严重。
基岩上覆盖层越厚，场地卓越（自振）周期越长。
卓越周期（predominant period ）： 地震时，从震源发出的地震波在土层中传播时，经过不同性
质地质界面的多次反射，将出现不同周期的地震波。若某一周期 的地震波与地基土层固有周期相近，由于共振的作用，这种地震 波的振幅将得到放大，此周期称为卓越周期。
二. 建筑场地的类别(强条4.1.6）
场地土的类型 4.1.3条
1.场地（site）：工程群体所在地，具有相似的反应谱特征。其 范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0k㎡的平面面 积。
2.覆盖层厚度：从地表面到地下基岩面的距离。即：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。
一、场地土层的固有周期与场地的地震效应
1. 场地土层的固有周期 场地土层的固有周期的简化计算公式为：
单一土层时 T 4H vs
多层土时
n
T
4hi
v i 1
si
H ---覆盖层厚度 vs ---土的剪切波速 n ---土层总数 hi ----i层厚度 vsi----i层剪切波速
地震波是一种波形十分复杂的行波，根据谐波分析原理，可将 其看作由n个简谐波叠加而成。场地土对基岩传来的各种谐波分 量都有放大作用，但对其中有的放大得多，有的放大得少，也 就是说，不同的场地土对地震波有不同的放大作用。亦即：当 地震波的某个谐波分量的周期刚好与场地的卓越周期（或自振 周期）相等时，覆盖层地面的振动将最显著。
卓越周期按地震记录统计得到，地基土随软硬程度的不同有 不同的卓越周期，可划分为四级：
一级——稳定基岩，卓越周期是0.1-0.2s，平均为0.15s。 二级——一般土层，卓越周期为0.21-0.4s，平均为0.27s。 三级为松软土层，卓越周期在二级和四级之间。 四级——为异常松软的土层，卓越周期为0.3-0.7s，平均为 0.5s.
水边地，其地下水 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 密实度不足的情形， 导致建筑物在地震 时产生倾斜、沉陷。
临近悬崖， 容易滑落
第二章 场地、地基和基础
§2.1 地震破坏作用：地表破坏、结构物破坏、次生灾害
从破坏性质和工程对策角度，地震对结构的破坏作用可 分为两种类型：场地、地基的破坏作用和场地的震动作用。
1）场地和地基的破坏作用一般是指造成建筑破坏的直接原因， 是由于场地和地基稳定性引起的。
场地和地基的破坏作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等。 这种破坏作用一般是通过场地选择和地基处理来减轻地 震灾害的。 2）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。 减轻它所产生的地震灾害的主要途径是合理地进行抗震、 减震设计和采取减震措施。