建筑结构抗震设计课件第2章13节

1、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。为此要确定工程场地的设计地震动参数。第二章 场地、地基和基础 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。2.2 建筑地段的选择工程地质条件对地

2、震破坏的影响很大。常有地震烈度异常现象，即：产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。“重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾”地段划分：新规范增加了“一般地段”（4.1.1条） 地段类别 地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等一般地段不属于有利、不利和危险地段不利地段软弱土，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）等危险地段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水边地，其地下水位较高，土质也较

3、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 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。 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。 临近悬崖，容易滑落谷地或低地，这里的建筑物容易在地震发生时，受土石崩塌破坏。 萨尔瓦多地震引发了一次巨大的泥石流，数百户人家被埋在泥石里，估计有1200多人遇难地裂地段选择1.选择有利地段；2.避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施；3.不在危险地段建设。局部突出地形的影响1994年云南昭通地震，芦家湾某村坐落于山梁上，山梁长150m，顶部最宽15m，最窄

4、5m，高60m.距震中18km。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度烈度为8度烈度为7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 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（4.1.8）-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

5、形地震动参数的增大幅度-附加调整系数 0.6 0.5 0.4 0.3 0.5 0.4 0.3 0.2 0.4 0.3 0.2 0.1 0.3 0.2 0.1 0岩质地层非岩质地层突出地形的高度(m)局部突出台地边缘的侧向平均坡降(H/L)局部突出地形地震影响系数的增大幅度 0.3 0.6 1.0发震断裂的影响与地下断裂构造直接相关的地裂与发震断裂间接相关的受应力场控制所产生的地裂 断裂带是地质上的薄弱环节，浅源地震多与断裂活动有关。 发震断裂带附近的地表，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。 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

6、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：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。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。 _ 200m 400m 专门研究 9 _ 100m 200m 专门研究 8 丁 丙 乙 甲建筑抗震设防类别烈度发震断裂的最小避让距离(m)规范4.1.9条，强制性条文

7、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；

8、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。思考题请查阅相关文献资料：说明近断层地震的特殊性及其对建筑物的影响2.3 建筑场地的类别划分 建筑场地指建筑所在地。大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围。建筑场地按地震对建筑的影响划分为4类。 建筑场地的分类应以土层等效剪切波速和场地覆盖层的厚度为准（4.1.2条，双参数评定指标）。场地土层的固有周期的简化计算公式为：单一土层时多层土时-覆盖层厚度-土的剪切波速-土层总数-i层厚度-i层剪切波速一、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地震波是一种波形十分复杂的行波，根

9、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。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

10、种地震波的振幅将得到放大，此周期称为卓越周期。 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。 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

11、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. 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：(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

12、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。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。3.土层剪切波速的确定（4.1.3条）1）不超过10层和高度24m的丙类及丁类多层建筑，当无实测剪切波速时，可按4.

13、1.3确定场地土的类型，并利用当地经验由表中的剪切波速范围估算其剪切波速。2）场地初步勘察阶段，对大面积的同一地质单元，测试土层剪切波速的钻孔数量不宜少于3个；在场地详细勘察阶段，对单幢建筑，不宜少于2个，测试数据变化大时，可适量增加；对小区中处于同一地质单元内的密集建筑群，测试土层剪切波速的钻孔数量可适量减少，但每幢高层建筑和大跨空间结构的钻孔数量均不得少于1个。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500-80

14、0m/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）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。土层的等效剪切波速（4.1.5条）-土层的等效剪切波速-计算深度（m)，取覆盖层厚度和20m二者的较小值-剪切波在地面至计算深度之间的传播时间-计算深度范围内第i土层的厚度(m)-计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s)-计算深度范围内土层的分层数例：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。层底深度(m)土层厚度(m)土的名称剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥质粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥质粘土200632.9