抗震防灾第2章

1、第2章 场地、地基与基础主要内容主要内容2.1 2.1 场地场地 2.2 2.2 天然地基与基础的抗震验算天然地基与基础的抗震验算2.32.3 地基液化及其防治地基液化及其防治2.4 2.4 桩基的抗震设计桩基的抗震设计2.1 场场 地地场地的重要性场地的重要性从破坏性质和工程对策角度从破坏性质和工程对策角度看，地震对结构的破看，地震对结构的破坏作用可分为两种类型：坏作用可分为两种类型：地基失效地基失效和和场地的振动作用场地的振动作用。地基失效地基失效：一般是指造成建筑破坏的直接原因是：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。由于场地和地基稳定性引起的。场地和地基的破坏场地

2、和地基的破坏作用大致有地面破裂、滑坡、作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等。坍塌等。一般可通过一般可通过场地选择和地基处理场地选择和地基处理来减轻。来减轻。2.1 场场 地地场地的重要性场地的重要性从破坏性质和工程对策角度从破坏性质和工程对策角度看，地震对结构的破看，地震对结构的破坏作用可分为两种类型：坏作用可分为两种类型：地基失效地基失效和和场地的振动作用场地的振动作用。地基失效地基失效：一般是指造成建筑破坏的直接原因是：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。由于场地和地基稳定性引起的。场地和地基的破坏场地和地基的破坏作用大致有地面破裂、滑坡、作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌

3、等。坍塌等。一般可通过一般可通过场地选择和地基处理场地选择和地基处理来减轻。来减轻。2.1 场场 地地场地的重要性场地的重要性从破坏性质和工程对策角度从破坏性质和工程对策角度看，地震对结构的破看，地震对结构的破坏作用可分为两种类型：坏作用可分为两种类型：地基失效地基失效和和场地的振动作用场地的振动作用。场地的振动作用场地的振动作用：是指由于强烈地面运动引起地：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。面设施振动而产生的破坏作用。一般可通过一般可通过合理的进行抗震和减震设计合理的进行抗震和减震设计和和采取减采取减震措施震措施来减轻。来减轻。为此，要确定为此，要确定工程场地工程场地的设

4、计地震动参数的设计地震动参数2.1.1 建筑场地选用建筑场地选用工程地质条件对地震破坏的影响很大。工程地质条件对地震破坏的影响很大。常有地震烈度异常的现象，即常有地震烈度异常的现象，即“重灾区里有轻灾，轻灾重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾区里有重灾”。其原因就是局部地区的工程地质条件不同。其原因就是局部地区的工程地质条件不同。一、建筑场地划分一、建筑场地划分建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范表表4.1.1 有利、一般、不利和危险地段的划分有利、一般、不利和危险地段的划分水边地的地下水位较高，水边地的地下水位较高，土质也较松软，容易在地土质也较松软，容易在地震时产生土壤滑动或地层震时产生土壤滑动或地

5、层液化。液化。山坡地在地震时会产生山坡地在地震时会产生土壤滑动。冲积地的土质土壤滑动。冲积地的土质松软，地震时容易塌陷，松软，地震时容易塌陷，如果此处有地下水层，还如果此处有地下水层，还容易发生液化。容易发生液化。谷地或低地，这里的建谷地或低地，这里的建筑物容易在地震发生时，受筑物容易在地震发生时，受土石崩塌破坏。土石崩塌破坏。临近悬崖容易滑落临近悬崖容易滑落地裂地裂萨尔瓦多地震引发了一萨尔瓦多地震引发了一巨大的泥石流，数百户人家巨大的泥石流，数百户人家被埋在泥石里，估计有被埋在泥石里，估计有1200多人遇难。多人遇难。用另外的土石來填补用另外的土石來填补地基，常有土壤密实度地基，常有土壤密实

6、度不足情形，导致建筑物不足情形，导致建筑物在地震时产生倾斜、沉在地震时产生倾斜、沉陷。陷。 选择有利地段；选择有利地段； 避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施；措施； 不在危险地段建设。不在危险地段建设。地段选择地段选择 高突地形距离基准面的高度愈大，高处的高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈大；反应愈大； 离陡坎和边坡顶部中心部位越远，反应相离陡坎和边坡顶部中心部位越远，反应相对减小；对减小； 在同样地形条件下，土质结构的反应比岩在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大；质结构大； 高突地形顶面越开阔，远离边缘的中心部高突地形

7、顶面越开阔，远离边缘的中心部位的反应明显减小；位的反应明显减小； 边坡愈陡，其顶部的放大效应相应愈大。边坡愈陡，其顶部的放大效应相应愈大。二、局部突出地形的影响二、局部突出地形的影响2.1.1 建筑场地选用建筑场地选用三、发震断裂的影响三、发震断裂的影响2.1.1 建筑场地选用建筑场地选用断裂带是地质上的薄弱环节断裂带是地质上的薄弱环节，发震断裂带，发震断裂带附近地表，在地震时可能产生新的错动，使附近地表，在地震时可能产生新的错动，使建筑物遭受较大的破坏，属于地震危险地段。建筑物遭受较大的破坏，属于地震危险地段。建设时应避开。发震断裂带上可能发生地表建设时应避开。发震断裂带上可能发生地表错位的

8、地段主要在高烈度区，全新世以来经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。常活动的断裂上面。场地内存在发震断裂时，应对断裂的工程影响进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：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：错动对地面建筑的影响：1）抗震设防烈度小于）抗震设防烈度小于8度；度；2）非全新世活动断裂；）非全新世活动断裂；3）抗震设防烈度为）抗震设防烈度为8度和度和9度时，前第四纪基岩度时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大

9、于60m和和90m。年代名称年代名称年代符号年代符号 距今年数距今年数主要现象主要现象新新生生代代第四纪第四纪全新世全新世Q41万年万年更新世更新世Q3200万年万年冰川广布，黄土生成冰川广布，黄土生成晚第三纪晚第三纪上新世上新世N2600万年万年西部造山运动，东部低平，西部造山运动，东部低平，湖泊广布湖泊广布中新世中新世N12200万年万年早第三纪早第三纪渐新世渐新世E33800万年万年哺乳类分化哺乳类分化始新世始新世E25500万年万年蔬果繁盛，哺乳蔬果繁盛，哺乳 类急速发类急速发展展古新世古新世E16500万年万年（我国无古新世地层发现）（我国无古新世地层发现）场地内存在发震断裂时，应对

10、断裂的工程影响进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：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：错动对地面建筑的影响：1）抗震设防烈度小于）抗震设防烈度小于8度；度；2）非全新世活动断裂；）非全新世活动断裂；3）抗震设防烈度为）抗震设防烈度为8度和度和9度时，前第四纪基岩度时，前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和和90m。场地内存在发震断裂时，应对断裂的工程影响进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：行

11、评价，并应符合下列要求：2. 对不符合本条对不符合本条1款规定的情况，应避开主断裂款规定的情况，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。距离的规定。建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范表表4.1.7发震断裂的最小避让距离发震断裂的最小避让距离2.1.1 建筑场地选用建筑场地选用2.1.2 场地类别场地类别建筑建筑场地场地指建筑所在地，大体相当于厂区、居民指建筑所在地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围。点和自然村的区域范围。建筑场地按地震对建筑的影响划分为建筑场地按地震对建筑的影响划分为4类，建筑场类，建筑场地分类指标是

12、场地剪切波速（或场地土类型）和覆盖地分类指标是场地剪切波速（或场地土类型）和覆盖层厚度。层厚度。一、场地土层的卓越周期与场地的地震效应一、场地土层的卓越周期与场地的地震效应1.场地土层的固有周期（自振周期）场地土层的固有周期（自振周期）场地土层的固有周期的简化计算公式为场地土层的固有周期的简化计算公式为s4vHT nisiivhT14单一土层单一土层多层土多层土H: 覆盖层厚度；覆盖层厚度；vs: 土的剪切波速。土的剪切波速。2.场地的地震效应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和滤波场地土对于从基岩传来的地震波具有放大和滤波作用。坚硬土层上的刚性建筑、作用。坚硬土层上的刚性建筑

13、、软弱土上的柔性建筑软弱土上的柔性建筑破坏严重破坏严重。一、场地土层的卓越周期与场地的地震效应一、场地土层的卓越周期与场地的地震效应二、建筑场地的类别二、建筑场地的类别场地场地土的类型土的类型fak: 地基土静承载力标准值。地基土静承载力标准值。场地类别场地类别1.场地覆盖层厚度的确定：场地覆盖层厚度的确定：1)一般情况，应按地面至剪切波速大于一般情况，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面；的土层顶面；2)当地面当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速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倍的下卧土层，且下卧土层的剪切波速不小于40

14、0m/s时，可按时，可按地面至该下卧土层顶面的距离确定；地面至该下卧土层顶面的距离确定；3)剪切波速大于剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层；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。层中扣除。场地类别场地类别2.土层的等效剪切波速：土层的等效剪切波速：tdv0senisiivdt1d0: 计算深度计算深度(m)，取覆盖层厚度和，取覆盖层厚度和20m二者的较小值二者的较小值;t : 剪切波剪切波在在从从地面至计算深度地面至计算深度之间的传播时间之间的传播时间;di: 计算深

15、度范围内第计算深度范围内第i土层的厚度土层的厚度(m);vsi: 计算深度范围内第计算深度范围内第i土层的剪切波速土层的剪切波速(m/s)；n: 计算深度范围内土层的分层数。计算深度范围内土层的分层数。2.土层的等效剪切波速：土层的等效剪切波速：tdv0senisiivdt1d0: 计算深度计算深度(m)，取覆盖层厚度和，取覆盖层厚度和20m二者的较小值二者的较小值;t : 剪切波剪切波在在从从地面至计算深度地面至计算深度之间的传播时间之间的传播时间;di: 计算深度范围内第计算深度范围内第i土层的厚度土层的厚度(m);vsi: 计算深度范围内第计算深度范围内第i土层的剪切波速土层的剪切波速(

16、m/s)；n: 计算深度范围内土层的分层数。计算深度范围内土层的分层数。vs1vs2vsivsnd2didnd1d0自然地面自然地面vsed0自然地面自然地面2.2 天然地基与基础的抗震验算天然地基与基础的抗震验算地基地基在地震作用下在地震作用下的稳定性的稳定性对基础及上部结构的对基础及上部结构的内力分布是比较敏感的，因此确保地震时地基基础能内力分布是比较敏感的，因此确保地震时地基基础能够承受上部结构传下来的够承受上部结构传下来的竖向竖向和和水平地震作用水平地震作用以及以及倾倾覆力矩覆力矩而而不发生过大变形不发生过大变形和和不均匀沉降不均匀沉降是地基基础抗是地基基础抗震设计的基本要求。震设计的

17、基本要求。一、天然地基的震害特点一、天然地基的震害特点1.高压缩性饱和软粘土和承载力较低的淤泥质土高压缩性饱和软粘土和承载力较低的淤泥质土在地震中产生不同程度的震陷，造成上部结构的倾在地震中产生不同程度的震陷，造成上部结构的倾斜或破坏；斜或破坏；2.杂填土、回填土和冲填土等松软填土地基，土杂填土、回填土和冲填土等松软填土地基，土质松软且承载力较低，易产生沉陷，使结构开裂；质松软且承载力较低，易产生沉陷，使结构开裂；3.沟、坑、古河道、坡地沟、坑、古河道、坡地半挖半填等非匀质地基半挖半填等非匀质地基在地震中的不均匀沉降或地裂缝引起上部结构破坏。在地震中的不均匀沉降或地裂缝引起上部结构破坏。一、天

18、然地基的震害特点一、天然地基的震害特点1.软弱粘性土地基软弱粘性土地基 采用桩基，地基加固；采用桩基，地基加固；2.杂填土地基杂填土地基 换土夯实；地基加固；换土夯实；地基加固；3.不均匀地基不均匀地基 综合建筑体型、荷载、烈度、结构类型等采综合建筑体型、荷载、烈度、结构类型等采取合理的结构布局、地基抗震措施。取合理的结构布局、地基抗震措施。二、天然地基的抗震措施二、天然地基的抗震措施地基加固处理方法：地基加固处理方法：换土垫层法换土垫层法重锤夯实法重锤夯实法挤密桩法挤密桩法沉井预压法沉井预压法一、天然地基的震害特点一、天然地基的震害特点二、天然地基的抗震措施二、天然地基的抗震措施三、地基基础

19、的抗震设计三、地基基础的抗震设计地基基础抗震设计是通过地基基础抗震设计是通过选择合理的基础体系选择合理的基础体系和和抗震验算抗震验算来保证其抗震能力的。来保证其抗震能力的。1.地基基础抗震设计的一般要求；地基基础抗震设计的一般要求；2.可不进行地基基础抗震验算的范围；可不进行地基基础抗震验算的范围；3.天然地基地震作用下的承载力验算；天然地基地震作用下的承载力验算；4.地基土抗震承载力确定。地基土抗震承载力确定。一、天然地基的震害特点一、天然地基的震害特点二、天然地基的抗震措施二、天然地基的抗震措施三、地基基础的抗震设计三、地基基础的抗震设计地基基础抗震设计是通过地基基础抗震设计是通过选择合理的基