1、2.1 地震破壞作用 從破壞性質和工程對策角度，地震對結構的破壞作用可分為兩種類型：場地、地基的破壞作用和場地的震動作用。 場地和地基的破壞作用一般是指造成建筑破壞的直接原因是由于場地和地基穩(wěn)定性引起的。為此要確定工程場地的設計地震動參數(shù)。第二章 場地、地基和基礎 場地和地基的破壞作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等。 這種破壞作用一般是通過場地選擇和地基處理來減輕地震災害的。 場地的地震動作用是指由于強烈地面運動引起地面設施振動而產生的破壞作用。 減輕它所產生的地震災害的主要途徑是合理的進行抗震和減震設計和采取減震措施。第二章 場地、地基和基礎 2.1 地震的破壞作用2.2 建筑地段的選擇工程地

2、質條件對地震破壞的影響很大。常有地震烈度異?，F(xiàn)象，即產生的原因是局部地區(qū)的工程地質條件不同。“重災區(qū)里有輕災，輕災區(qū)里由重災”地段劃分 地段類別 地質、地形、地貌有利地段穩(wěn)定基巖，堅硬土，開闊、平坦、密實、均勻的中硬土等不利地段軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質的陡坡，河岸和邊坡的邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（如故河道、疏松的斷破裂帶、暗埋的塘浜溝谷和半填半挖地基）等危險地段地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯位的部位第二章 場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇 水邊地的地下水位較高，土質也較松軟，容易在地震時產

3、生土壤滑動或地層液化。 山坡地在地震時會產生土壤滑動 用另外的土石來填補地基，常有土壤密實度不足情形，導致建筑物在地震時產生傾斜、沉陷。 沖積地的土質松軟，地震時容易塌陷，如果此處有地下水層，還容易發(fā)生液化。 第二章 場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇臨近懸崖，容易滑落 谷地或低地，這里的建筑物容易在地震發(fā)生時，受土石崩塌破壞。 薩爾瓦多地震引發(fā)了一巨大的泥石流，數(shù)百戶人家被埋在泥石里，估計有1200多人遇難地裂第二章 場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇地段選擇1.選擇有利地段；2.避開不利地段，當無法避開時，應采取適當?shù)目拐鸫胧?.不在危險地段建設。局部突出地形的影響1994年

4、云南昭通地震，蘆家灣某村坐落于山梁上，山梁長150m，頂部最寬15m，最窄5m，高60m.距震中18km。突出端部的最大加速度為0.632g,鞍部為0.257g，大山根部為0.431g。烈度為9度烈度為8度烈度為7度第二章 場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇局部突出地形的影響1.高突地形距離基準面的高度愈大，高處的反應愈大；2.離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離大，反應相對減小；3.在同樣地形條件下，土質結構的反應比巖質結構大；4.高突地形頂面愈開闊，遠離邊緣的中心部位的反應明 顯減小;5.邊坡愈陡，其頂部的放大效應相應加大。第二章 場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇局部突出地形頂部的地震

5、影響系數(shù)的放大系數(shù)-局部突出地形頂部的地震影響系數(shù)的放大系數(shù)-局部突出地形地震動參數(shù)的增大幅度-附加調整系數(shù) 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巖質地層非巖質地層突出地形的高度(m)局部突出臺地邊緣的側向平均坡降(H/L)局部突出地形地震影響系數(shù)的增大幅度 0.3 0.6 1.0第二章 場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇發(fā)震斷裂的影響與地下斷裂構造直接相關的地裂與發(fā)震斷裂間接相關的受應力場控制所產生的地裂第二章 場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇 斷裂帶是地質上的薄弱環(huán)節(jié)，淺源地震多與斷裂活動有

6、關。 發(fā)震斷裂帶附近地表，在地震時可能產生新的錯動，使建筑物遭受較大的破壞，屬于地震危險地段。 建設時應避開。 發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯位的地段主要在高烈度區(qū)，全新世以來經(jīng)?；顒拥臄嗔焉厦妗５诙?場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇 場地內存在發(fā)震斷裂時，應對斷裂的工程影響進行評價，并應符合下列要求：對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯動對地面建筑的影響： 1）抗震設防烈度小于8度； 2）非全新世活動斷裂； 3）抗震設防烈度為8度和9度時，前第四紀基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于60m和90m。2. 對不符合本條1款規(guī)定的情況，應避開主斷裂帶。其避讓距離不宜小于下表對發(fā)震斷裂最

7、小避讓距離的規(guī)定。 _ 300m 500m 專門研究 9 _ 200m 300m 專門研究 8 丁 丙 乙 甲建筑抗震設防類別烈度發(fā)震斷裂的最小避讓距離(m)第二章 場地、地基和基礎 2.2 建筑地段的選擇2.3 建筑場地的類別劃分 建筑場地指建筑所在地。大體相當于廠區(qū)、居民點和自然村的區(qū)域范圍。建筑場地按地震對建筑的影響劃分為4類。 建筑場地分類的指標是以場地土的類型和覆蓋層的厚度。場地土層的固有周期的簡化計算公式為單一土層時多層土時-覆蓋層厚度-土的剪切波速-土層總數(shù)-i層厚度-i層剪切波速一、場地土層的固有周期與場地的地震效應1. 場地土層的固有周期第二章 場地、地基和基礎 2.3 建筑

8、場地的類別劃分2. 場地的地震效應場地土對于從基巖傳來的地震波具有防大作用。堅硬土層上的剛性建筑、軟弱土上的柔性建筑破壞嚴重。二. 建筑場地的類別場地土的類型淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土， 的填土，流塑黃土軟弱土稍密的的礫、粗、中砂,除松散外的細、粉砂,可塑黃土, 的粘性土和粉土, 的填土中軟土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂， 的粘性土和粉土，堅硬黃土中硬土穩(wěn)定巖石，密實的碎石土堅硬土或巖石土層剪切波速范圍(m/s) 巖土名稱和性狀土的類型-地基土靜承載力標準值第二章 場地、地基和基礎 2.3 建筑場地的類別劃分場地類別場地覆蓋層厚度的確定：1. 一般情況下，

9、應按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面；2. 當?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍 的下臥土層，且下臥土層的剪切波速不小于400m/s時， 可按地面至該下臥土層頂面的距離確定；3. 剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應視同周圍土層；4. 土層中的火山巖硬夾層，應視為剛體，其厚度應從覆蓋 土層中扣除。 80 315 3050 0 等效剪切波速（m/s）場 地 類 型第二章 場地、地基和基礎 2.3 建筑場地的類別劃分土層的等效剪切波速-土層的等效剪切波速-計算深度（m)，取覆蓋層厚度和20m二者的較小值-剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間-計算深度范圍內第i土層

10、的厚度(m)-計算深度范圍內第i土層的剪切波速(m/s)-計算深度范圍內土層的分層數(shù)場地類別 80 315 3050 0 等效剪切波速（m/s）場 地 類 型第二章 場地、地基和基礎 2.3 建筑場地的類別劃分例：已知某建筑場地的鉆孔土層資料如表所示，試確定該建筑場地的類別。層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥質粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質粘土200632.9細砂31069.56.5礫混粗砂520解：（1）確定地面下20m表層土的場地土類型淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土， 的填土，流塑黃土軟弱土稍

11、密的的礫、粗、中砂,除松散外的細、粉砂,可塑黃土, 的粘性土和粉土, 的填土中軟土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂， 的粘性土和粉土，堅硬黃土中硬土穩(wěn)定巖石，密實的碎石土堅硬土或巖石土層剪切波速范圍(m/s) 巖土名稱和性狀土的類型第二章 場地、地基和基礎 2.3 建筑場地的類別劃分例：已知某建筑場地的鉆孔土層資料如表所示，試確定該建筑場地的類別。層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥質粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質粘土200632.9細砂31069.56.5礫混粗砂520解：（1）確定地面下20m表層土的

12、場地土類型 80 315 3050 0 等效剪切波速（m/s）場 地 類 型（2）確定覆蓋層厚度（3）確定建筑場地類別屬于中軟土屬于類場地第二章 場地、地基和基礎 2.3 建筑場地的類別劃分2.4 天然地基和基礎 地基在地震作用下的穩(wěn)定性對基礎及上部結構的內力分布是比較敏感的，因此確保地震時地基基礎能夠承受上部結構傳下來的豎向和水平地震作用以及傾覆力矩而不發(fā)生過大變形和不均勻沉降是地基基礎抗震設計的基本要求。一、天然地基的震害特點1.高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質土在地震 中產生不同程度的震陷，造成上部結構的傾斜或破壞；2.雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質松軟 且承載力較低，

13、易產生沉陷，使結構開裂；3.溝、坑、古河道、坡地辦挖半填等非勻質地基在地震 中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結構破壞。第二章 場地、地基和基礎 2.4 天然地基和基礎二. 天然地基的抗震措施1.軟弱粘性土地基采用樁基，地基加固；2.雜填土地基換土夯實；地基加固；3.不均勻地基綜合建筑體型、荷載、烈度、結構類型等采取合理的結構布局、地基抗震措施。地基加固處理方法換土墊層法重錘夯實法擠密樁法沉井預壓法第二章 場地、地基和基礎 2.4 天然地基和基礎三、 地基基礎抗震設計1）同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土層上；2) 同一結構單元不宜部分采用天然地基而另外部分采用樁基；3) 地基有軟弱土、可

14、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時， 宜加強基礎的整體性和剛性；4) 根據(jù)具體情況，選擇對抗震有利的基礎類型，在抗震驗算 時應盡量考慮結構、基礎和地基的相互作用影響，使之能 反映地基基礎在不同階段上的工作狀態(tài)。 地基基礎抗震設計是通過選擇合理的基礎體系和抗震驗算來保證其抗震能力的。1. 地基基礎抗震設計的一般要求第二章 場地、地基和基礎 2.4 天然地基和基礎2. 可不進行地基基礎抗震驗算的范圍由震害調查得到下面結論：只有少數(shù)房屋是由地基的原因而導致上部結構的破壞。 導致上部結構破壞的地基大多是液化地基、易產生震陷的軟土地基和嚴重不均勻地基。 大量的一般性地基具有良好的抗震性能，極少發(fā)現(xiàn)因地基

15、承載力不夠而產生震害。 我國抗震設計規(guī)范對量大面廣的一般地基和基礎不作抗震驗算，對容易產生地基基礎震害的液化地基，軟土地基和嚴重不均勻地基規(guī)定了相應的抗震措施，以避免或減輕震害。第二章 場地、地基和基礎 2.4 天然地基和基礎2. 可不進行地基基礎抗震驗算的范圍1) 砌體房屋；2) 地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層的下列建筑： 1）一般的單層廠房和單層空曠房屋； 2）不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋； 3）基礎荷載與2）項相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房。3) 規(guī)范規(guī)定可不進行上部結構抗震驗算的建筑。第二章 場地、地基和基礎 2.4 天然地基和基礎3. 天然地基地震作用下的承載力驗算采用

16、“擬靜力法” 規(guī)范規(guī)定：基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下式要求式中p-基礎底面平均壓力（kPa)pmax基礎底面邊緣最大壓力(kPa)faE-地基土抗震允許承載力 高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎底面不宜出現(xiàn)拉應力；其它建筑，基礎底面與地基土之間零應力區(qū)面積不應超過基礎底面面積的15%。第二章 場地、地基和基礎 2.4 天然地基和基礎4. 地基土抗震承載力確定地基抗震承載力在靜力設計承載力基礎上調整。 調整的出發(fā)點： 1）地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時降低； 2）多數(shù)土在有限次的動載下，強度較靜載下紹高。第二章 場地、地基和基礎 2.4 天然地基和基礎4. 地基

17、土抗震承載力確定式中faE-調整后的地基抗震承載力設計值 -地基抗震承載力調整系數(shù)fa -深寬修正后的地基承載力特征值，按建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007采用1.0淤泥，淤泥質土，松散的砂，填土1.1稍密的細、粉砂， 的粘性土和粉土，新近沉積的粘性土和粉土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實和中密的細、粉砂， 的粘性土和粉土1.5巖石，稍密的碎石土，密實的礫、粗、中砂， 的粘性土和粉土 巖土名稱和性狀地基土抗震承載力調整系數(shù)第二章 場地、地基和基礎 2.4 天然地基和基礎2.5 場地土的液化與抗液化措施一. 場地土的液化現(xiàn)象與震害 處于地下水位以下的飽和砂土和粉土的土顆粒

18、結構受到地震作用時將趨于密實，使空隙水壓力急劇上升，而在地震作用的短暫時間內，這種急劇上升的空隙水壓力來不及消散，使原有土顆粒通過接觸點傳遞的壓力減小，當有效壓力完全消失時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全失去抗剪強度而顯示出近于液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。液化的宏觀標志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。 第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施 唐山地震時，嚴重液化地區(qū)噴水高度可達8米，廠房沉降可達1米。 天津地震時，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個噴水冒砂口成群出現(xiàn)，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可達5立方米。有時地面運動停止后，噴水現(xiàn)象可持續(xù)30分鐘。液化的震害：噴水

19、冒砂淹沒農田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施液化使建筑物產生下列震害： 1.地面開裂下沉使建筑物產生過渡下沉或整體傾斜； 2.不均勻沉降引起建筑物上部結構破壞，使梁板等 水平構件及其節(jié)點破壞，使墻體開裂和建筑物體 形變化處開裂； 3.室內地坪上鼓、開裂，設備基礎上浮或下沉。影響場地土液化的主要因素： 1.土層的地質年代； 2.土層的土粒的組成和密實程度； 3.砂土層埋置深度和地下水位深度； 4.地震烈度和地震持續(xù)時間。第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施二. 液化判別與危害程度估計 1、

20、液化判別和處理的一般原則： 1）對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基， 除6度外，應進行液化判別。對6度區(qū)一般情況 下可不進行判別和處理，但對液化敏感的乙類 建筑可按7度的要求進行判別和處理。 2）存在液化土層的地基，應根據(jù)建筑的抗震設防類 別、地基的液化等級結合具體情況采取相應的措 施。第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施2、液化判別和危害性估計方法 對一般工程項目砂土或粉土液化判別及危害程度估計可按以下步驟進行：1）初判 以地質年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。（1）地質年代為第四紀晚更新世（Q3）及以前時，7、8 度可判為不液化；（2）當粉

21、土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分 率在7、8和9度時分別大于10、13和16可判為不液化；第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施（3）采用天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度和 地下水位深度符合下列條件之一時，可不考慮液 化影響。-上覆非液化土層厚度（m)，計算時宜將淤泥和淤泥 質土層扣除；-基礎埋置深度(m),不超過2m時采用2m；-地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內年平均最 高水位采用，也可按近期內年最高水位采用；-液化土特征深度（m)， 按右表采用。9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化

22、措施-上覆非液化土層厚度（m)；-基礎埋置深度(m)；-地下水位深度（m)；-液化土特征深度(m).上面判別式（db=2)亦可用下圖表示：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)粉土7度9度8度7度8度9度db2時，在du 、dw中減去（db-2)后再查圖確定。第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施查液化土特征深度表例1 圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為砂土，地下水位深度 為

23、dw=6m.基礎埋深db=2m,該 場地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施例1 圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為砂土，地下水位深度 為dw=6m.基礎埋深db=2m,該 場地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土

24、7度8度9度du=5.5mdw=6m第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施查液化土特征深度表解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別不滿足判別式，需要進一步判別是否考慮液化影響。例2 圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為沙土，地下水位深度 為dw=6m.基礎埋深db=2.5m, 該場地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施例2 圖示為某場地地基剖面圖 上覆非液化土層厚度du=5.5m 其下為沙土，地下水位深度 為dw=6m.基礎埋深

25、db=2.5m, 該場地為8度區(qū)。確定是否考 慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定 需要進一步判別是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土7度8度9度第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施2） 細判采用標準貫入試驗判別 鉆孔至試驗土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘，落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作N63.5，稱為標貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值Ncr比較來確定是否會液化。1-穿心錘2-錘墊3-觸探桿4-貫入器頭5-出水孔

26、6-貫入器身7-貫入器靴第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施規(guī)范規(guī)定當飽和可液化土的標貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時，判為液化，否則判為不液化。-地下水位深度（m)-飽和土標準貫入試驗點深度（m)-液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值，按下表采用。-粘粒含量百分率，當小于3或是砂土時，均應取3。括號內數(shù)值用于設計基本地震加速度為0.15和0.3g的地區(qū) 12(15) - 8（10)第二、三組 16 10(13) 6（8） 第一組 9 8 7設計地震分組烈度第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施3. 液化場地危害程度的確定采用土層柱狀液化等級判定。-判別深度內每

27、一個鉆孔標準貫入試驗點總數(shù)；-分別為i點標準貫入錘擊數(shù)的實測值和臨界 值，當實測值大于臨界值時取臨界值的取值；-第i點所代表的土層厚度（m)；-第i層考慮單位土層厚度的層位影響權系數(shù) 。若判別深度為15m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于15m時應取零值,515m時應按線性內插值法取值;若判別深度為20m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于20m時應取零值，520m時應按線性內插值法取值。液化指數(shù)第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施由液化指數(shù)，按下表確定液化等級判別深度20m時的液化指標判別深度15m時的液化指標 嚴重 中等 輕微 液化等級液化等級與相應的震害液化等級 地面噴水冒砂情況 對建筑物的危害情況輕微地面無噴水冒砂，或僅在洼地、訶邊有零星的噴水冒砂點危害性小，一般不致引起明顯的震害中等噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴重均有，多數(shù)屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開裂，有時不均勻沉陷可達200mm嚴重一般噴水冒砂都很嚴重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于200mm，高重心結構可能產生不允許的傾斜第二章 場地、地基和基礎 2.5場地土的液化與抗液化措施三、 抗液化措施及選擇當液化土層較平坦、均勻時，可按下表選用抗液化措施地基和上部結構處理，或其它經(jīng)濟的措施可不采取措施可不采取措施