工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計1第二章場地、地基與基礎(chǔ)第一節(jié)工程地質(zhì)條件對震害的影響一、局部地形的影響1．局部地形高差大于30~50m，高處震害重。2．局部孤突基巖地形震害重。二、局部地質(zhì)構(gòu)造的影響局部地質(zhì)構(gòu)造主要指斷層。斷層可分發(fā)震斷層與非發(fā)震斷層。發(fā)震斷層為具有潛在地震活動的斷層。場地選擇：應(yīng)盡量使建筑遠(yuǎn)離斷層及其破碎帶。第二章場地、地基與基礎(chǔ)2三、地下水位的影響水位越淺震害越重。四、地段類別的劃分1.建筑場地劃分為三種地段：有利地段、不利地段、危險地段2．建筑物選址時（1）應(yīng)選擇對抗震有利的地段；（2）避開不利地段，當(dāng)無法避開時，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?；?）不應(yīng)在危險地段建造建筑物。三、地下水位的影響3按建筑物震害程度有利場地不利場地危險場地堅硬土中硬土軟弱土山丘山嘴液化土滑坡泥石流地裂按建筑物震害程度有利不利危險堅硬土中硬土軟弱土山丘液化土滑坡4水邊地的地下水位較高，土質(zhì)也較松軟，容易在地震時產(chǎn)生土壤滑動或地層液化。

用另外的土石來填補地基，常有土壤密實度不足情形，導(dǎo)致建筑物在地震時產(chǎn)生傾斜、沉陷。

山坡地在地震時會產(chǎn)生土壤滑動。沖積地的土質(zhì)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。

不利的場地條件

水邊地的地下水位較高，土質(zhì)也較松軟，容易在地震時產(chǎn)生土壤滑動5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。

不利的場地條件

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。6

不利的場地條件

斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)，淺源地震多與斷裂活動有關(guān)。不利的場地條件斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)，淺7第二節(jié)場地一、場地概念場地：工程群體所在地，在平面上大體相當(dāng)廠區(qū)、居民點或自然村的區(qū)域范圍。場地土：場地范圍內(nèi)的地基土。場地條件對震害的影響因素：（1）場地土的剛度（堅硬程度）（2）場地覆蓋層厚度第二節(jié)場地8為何用剪切波速而非壓縮波來判定土的類型？泊松比μ對剪切波速度影響不太大，相對穩(wěn)定，而對壓縮波影響很大（例如μ=0.2→0.48時）。這種變化特征對于現(xiàn)場測試VP時的要求很高，而實際上很難做到。土可以認(rèn)為是由骨架（礦物、砂粒等）與填充物（氣體、液體等）組成。剪切波不能在氣體或液體中傳播，即VS只與土的骨架性質(zhì)有關(guān)，而與填充特性無關(guān)。巖土的骨架和顆粒之間的連接形式，是在一定的歷史時期形成的，它相對穩(wěn)定。壓縮波可以在任何介質(zhì)中傳播，VP除了與土的壓實程度和彈性常數(shù)有關(guān)外，還和巖土的含水量和人類活動等因素有關(guān)，因此，用VS則更能客觀地反映土的性質(zhì)。為何用剪切波速而非壓縮波來判定土的類型？9二、場地土的類型1．對單一性質(zhì)土由場地土的剪切波速確定式中，G為土的剪切模量，為土的密度。2．多層土由多層土等效剪切波速確定二、場地土的類型式中，G為土的剪切模量，為土的密度。10vs1vs2vsivsnd1d2didn1d0自然地面vsed0自然地面■等效剪切波速Vse的確定方法vs1vs2vsivsnd1d2didn1d0自然地面vse11等效原則：地震波通過多層土的時間與通過折算土層時間相等。式中Vsi——第i層土的剪切波速，m/s

di——第i層土的厚度，m

d0

——

場地土計算厚度，取地面下20m，但不深于場地覆蓋層厚度，m

n——土層數(shù)目Vs2VsnVs1d1d2didndVsed0自然地面自然地面(a)原來土層(b)折算土層Vsi等效原則：地震波通過多層土的時間與通過折算土層時間相等。式中123．對丁類建筑及不超過10層且高度不超過30m的丙類建筑，當(dāng)無實測剪切波速時，可根據(jù)巖土名稱和性狀，先估計各土層剪切波速，再計算等效剪切波速。三、場地覆蓋層厚度定義：從地面至堅硬場地土頂面的距離。四、場地類別場地類別劃分為四類，劃分依據(jù)：

（1）場地土等效剪切波速（或場地土類型）（2）場地覆蓋層厚度3．對丁類建筑及不超過10層且高度不超過30m的丙類建筑，當(dāng)13例題：已知某建筑場地的鉆孔資料如下表1所示，試確定該場地的類別。土層底部深度（m）土層厚度（m）土的名稱土層剪切波速（m/s）1.51.5雜填土1803.52.0粉土2407.54.0細(xì)砂31015.58.0礫砂520表1鉆孔資料例題：已知某建筑場地的鉆孔資料如下表1所示，試確定該場地的14解：（1）確定覆蓋層厚度因為地表以下7.5m土層的剪切波速Vs=520m/s>500m/s，故覆蓋層厚度dov=7.5m。（2）計算剪切波速覆蓋層厚度dov<20m，故取計算深度d0=7.5mVse位于250-500m/s，且覆蓋層深度dov>5m，故屬于II類場地。m/s解：（2）計算剪切波速Vse位于250-500m/15例題：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。(2)地面下20m以上場地土等效剪切波速解：(1)確定覆蓋層厚度(3)確定建筑場地類別屬于Ⅲ類場地層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切波速m/s9.59.5砂19037.828.3淤泥質(zhì)粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質(zhì)粘土200632.9細(xì)砂31069.56.5礫混粗砂520dov=63m例題：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16【例題】已知某擬建辦公寫字樓的建筑場地，其鉆孔地質(zhì)資料如表1所示，試確定該場地的類別。土層底部深度（m）土層厚度（m）巖土名稱土層剪切波速vsi(m/s)2.002.00雜填土2004.502.50粉土2808.403.90中砂38016.708.20碎石土540表1某建筑場地鉆孔地質(zhì)資料【例題】已知某擬建辦公寫字樓的建筑場地，其鉆孔地質(zhì)資料如17五、場地土的固有周期基本方程2.簡化公式

式中：dov—覆蓋層厚度，即從基巖算起至地面的的厚度。

式中：vsi、hi—覆蓋層中第i層土的剪切波速和土層厚度；

n—場地覆蓋層中的土層總數(shù)。（2）多層土（1）單一土層五、場地土的固有周期基本方程2.簡化公式18第三節(jié)地基基礎(chǔ)的抗震驗算一、驗算原則僅驗算地基承載力，不驗算地基變形。二、不進(jìn)行天然地基抗震承載力驗算的建筑1．砌體房屋；2．地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：（1）一般單層廠房、單層空曠房屋；（2）不超過8層且高度25m以下的一般民用框架房屋；（3）基礎(chǔ)荷載與（2）相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房；3．可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。第三節(jié)地基基礎(chǔ)的抗震驗算19三、天然地基在地震作用下的抗震驗算式中faE——調(diào)整后的地基土抗震承載力特征值s——地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)fa——修正后的地基土靜承載力特征值，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》采用。1．地基土抗震承載力三、天然地基在地震作用下的抗震驗算式中1．地基土抗震承載力20

2．地震作用下天然地基的抗震驗算

驗算天然地基地震作用下的豎向承載力時，可認(rèn)為其在基礎(chǔ)底面所產(chǎn)生的壓力是直線分布的。按地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下列各式要求：pmaxp地基反力示意圖

2．地震作用下天然地基的抗震驗算驗算天然地基地震作用下21第四節(jié)地基土的液化一、地基土液化的原因及其危害1．原因地震時，飽和砂土或粉土顆粒在強烈振動下發(fā)生相對位移，顆粒結(jié)構(gòu)有壓密趨勢，如其本身滲透系數(shù)較小，短時間內(nèi)空隙水排泄不走而受到擠壓，空隙水壓力急劇增加，當(dāng)空隙水壓力增加到與剪切面上的法向壓應(yīng)力接近或相等時，砂土或粉土受到的有效壓應(yīng)力下降乃至喪失，砂土顆粒局部或全部處于懸浮狀態(tài)。此時，土體抗剪強度等于零，形成有如“液體”的現(xiàn)象，即稱為“液化”。第四節(jié)地基土的液化222．危害地面噴水冒砂，地基不均勻沉陷，地裂滑坡，從而造成建筑物的破壞。2．危害23二、影響地基土液化的因素砂土、粉土、飽和度、振動是產(chǎn)生液化的必要條件。影響地基土液化的主要因素：1．地質(zhì)年代。年代愈久抗液化能力愈強。2．土的組成。（1）細(xì)砂較粗砂易液化，顆粒均勻的較顆粒級配良好的易液化。（2）粘性顆粒含量多不易液化，含量越少越易液化。二、影響地基土液化的因素24不液化粉土粘粒含量界限值：

烈度 粘粒含量c（%） 7 10 813 9163．土的相對密度。相對密度越小越易液化。4．上覆土層的厚度。厚度越大越不易液化。5．地下水位。地下水位淺時較深時易液化。6．地震烈度和地震持續(xù)時間。烈度越高越易液化；地震持時長易液化。不液化粉土粘粒含量界限值：3．土的相對密度。相對密度越小越易25三、液化的判斷6度時，一般不考慮液化影響。液化判別可分二步進(jìn)行：第一步：初步判斷。飽和的砂土或粉土當(dāng)符合下列條件之一時，可初步判斷為不液化或不考慮液化的影響1．地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世（Q3）及其以前時，可判為不液化土。2．粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒）含量百分率c（%）在7度、8度、9度分別不小于10、13、16時，應(yīng)判為不液化土。三、液化的判斷263．采用天然地基的建筑，當(dāng)其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du

d0+db2dw

d0+db3

du+dw

1.5d0+2db4.5式中dw——地下水位深度（m）du——上覆非液化土層厚度（m）db——基礎(chǔ)埋置深度（m），不超過2m時應(yīng)采用2md0——液化土特征深度（m），查表采用3．采用天然地基的建筑，當(dāng)其上覆非液化土層厚度和地下水位深度27第二步：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)貫入器、觸探桿、重63.5kg的穿心錘。操作方法：實測標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N63.5計算標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值NcrN63.5<Ncr時，應(yīng)判為可液化土，否則為不液化土。第二步：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗判別。N63.5<Ncr時282．液化等級根據(jù)液化指數(shù)劃分液化指數(shù)0IlE66IlE18 18IlE液化等級 輕微 中等 嚴(yán)重3．液化危害描述液化宏觀現(xiàn)象：地面噴水冒砂，地基不均勻沉陷，地裂滑坡四、液化地基的評價1．液化指數(shù)

=10i15m10m(15m)15m(20m)權(quán)函數(shù)圖形2．液化等級四、液化地基的評價=10i15m1029工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計30第二章場地、地基與基礎(chǔ)第一節(jié)工程地質(zhì)條件對震害的影響一、局部地形的影響1．局部地形高差大于30~50m，高處震害重。2．局部孤突基巖地形震害重。二、局部地質(zhì)構(gòu)造的影響局部地質(zhì)構(gòu)造主要指斷層。斷層可分發(fā)震斷層與非發(fā)震斷層。發(fā)震斷層為具有潛在地震活動的斷層。場地選擇：應(yīng)盡量使建筑遠(yuǎn)離斷層及其破碎帶。第二章場地、地基與基礎(chǔ)31三、地下水位的影響水位越淺震害越重。四、地段類別的劃分1.建筑場地劃分為三種地段：有利地段、不利地段、危險地段2．建筑物選址時（1）應(yīng)選擇對抗震有利的地段；（2）避開不利地段，當(dāng)無法避開時，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧唬?）不應(yīng)在危險地段建造建筑物。三、地下水位的影響32按建筑物震害程度有利場地不利場地危險場地堅硬土中硬土軟弱土山丘山嘴液化土滑坡泥石流地裂按建筑物震害程度有利不利危險堅硬土中硬土軟弱土山丘液化土滑坡33水邊地的地下水位較高，土質(zhì)也較松軟，容易在地震時產(chǎn)生土壤滑動或地層液化。

用另外的土石來填補地基，常有土壤密實度不足情形，導(dǎo)致建筑物在地震時產(chǎn)生傾斜、沉陷。

山坡地在地震時會產(chǎn)生土壤滑動。沖積地的土質(zhì)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。

不利的場地條件

水邊地的地下水位較高，土質(zhì)也較松軟，容易在地震時產(chǎn)生土壤滑動34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。

不利的場地條件

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。35

不利的場地條件

斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)，淺源地震多與斷裂活動有關(guān)。不利的場地條件斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)，淺36第二節(jié)場地一、場地概念場地：工程群體所在地，在平面上大體相當(dāng)廠區(qū)、居民點或自然村的區(qū)域范圍。場地土：場地范圍內(nèi)的地基土。場地條件對震害的影響因素：（1）場地土的剛度（堅硬程度）（2）場地覆蓋層厚度第二節(jié)場地37為何用剪切波速而非壓縮波來判定土的類型？泊松比μ對剪切波速度影響不太大，相對穩(wěn)定，而對壓縮波影響很大（例如μ=0.2→0.48時）。這種變化特征對于現(xiàn)場測試VP時的要求很高，而實際上很難做到。土可以認(rèn)為是由骨架（礦物、砂粒等）與填充物（氣體、液體等）組成。剪切波不能在氣體或液體中傳播，即VS只與土的骨架性質(zhì)有關(guān)，而與填充特性無關(guān)。巖土的骨架和顆粒之間的連接形式，是在一定的歷史時期形成的，它相對穩(wěn)定。壓縮波可以在任何介質(zhì)中傳播，VP除了與土的壓實程度和彈性常數(shù)有關(guān)外，還和巖土的含水量和人類活動等因素有關(guān)，因此，用VS則更能客觀地反映土的性質(zhì)。為何用剪切波速而非壓縮波來判定土的類型？38二、場地土的類型1．對單一性質(zhì)土由場地土的剪切波速確定式中，G為土的剪切模量，為土的密度。2．多層土由多層土等效剪切波速確定二、場地土的類型式中，G為土的剪切模量，為土的密度。39vs1vs2vsivsnd1d2didn1d0自然地面vsed0自然地面■等效剪切波速Vse的確定方法vs1vs2vsivsnd1d2didn1d0自然地面vse40等效原則：地震波通過多層土的時間與通過折算土層時間相等。式中Vsi——第i層土的剪切波速，m/s

di——第i層土的厚度，m

d0

——

場地土計算厚度，取地面下20m，但不深于場地覆蓋層厚度，m

n——土層數(shù)目Vs2VsnVs1d1d2didndVsed0自然地面自然地面(a)原來土層(b)折算土層Vsi等效原則：地震波通過多層土的時間與通過折算土層時間相等。式中413．對丁類建筑及不超過10層且高度不超過30m的丙類建筑，當(dāng)無實測剪切波速時，可根據(jù)巖土名稱和性狀，先估計各土層剪切波速，再計算等效剪切波速。三、場地覆蓋層厚度定義：從地面至堅硬場地土頂面的距離。四、場地類別場地類別劃分為四類，劃分依據(jù)：

（1）場地土等效剪切波速（或場地土類型）（2）場地覆蓋層厚度3．對丁類建筑及不超過10層且高度不超過30m的丙類建筑，當(dāng)42例題：已知某建筑場地的鉆孔資料如下表1所示，試確定該場地的類別。土層底部深度（m）土層厚度（m）土的名稱土層剪切波速（m/s）1.51.5雜填土1803.52.0粉土2407.54.0細(xì)砂31015.58.0礫砂520表1鉆孔資料例題：已知某建筑場地的鉆孔資料如下表1所示，試確定該場地的43解：（1）確定覆蓋層厚度因為地表以下7.5m土層的剪切波速Vs=520m/s>500m/s，故覆蓋層厚度dov=7.5m。（2）計算剪切波速覆蓋層厚度dov<20m，故取計算深度d0=7.5mVse位于250-500m/s，且覆蓋層深度dov>5m，故屬于II類場地。m/s解：（2）計算剪切波速Vse位于250-500m/44例題：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。(2)地面下20m以上場地土等效剪切波速解：(1)確定覆蓋層厚度(3)確定建筑場地類別屬于Ⅲ類場地層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切波速m/s9.59.5砂19037.828.3淤泥質(zhì)粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質(zhì)粘土200632.9細(xì)砂31069.56.5礫混粗砂520dov=63m例題：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45【例題】已知某擬建辦公寫字樓的建筑場地，其鉆孔地質(zhì)資料如表1所示，試確定該場地的類別。土層底部深度（m）土層厚度（m）巖土名稱土層剪切波速vsi(m/s)2.002.00雜填土2004.502.50粉土2808.403.90中砂38016.708.20碎石土540表1某建筑場地鉆孔地質(zhì)資料【例題】已知某擬建辦公寫字樓的建筑場地，其鉆孔地質(zhì)資料如46五、場地土的固有周期基本方程2.簡化公式

式中：dov—覆蓋層厚度，即從基巖算起至地面的的厚度。

式中：vsi、hi—覆蓋層中第i層土的剪切波速和土層厚度；

n—場地覆蓋層中的土層總數(shù)。（2）多層土（1）單一土層五、場地土的固有周期基本方程2.簡化公式47第三節(jié)地基基礎(chǔ)的抗震驗算一、驗算原則僅驗算地基承載力，不驗算地基變形。二、不進(jìn)行天然地基抗震承載力驗算的建筑1．砌體房屋；2．地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：（1）一般單層廠房、單層空曠房屋；（2）不超過8層且高度25m以下的一般民用框架房屋；（3）基礎(chǔ)荷載與（2）相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房；3．可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。第三節(jié)地基基礎(chǔ)的抗震驗算48三、天然地基在地震作用下的抗震驗算式中faE——調(diào)整后的地基土抗震承載力特征值s——地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)fa——修正后的地基土靜承載力特征值，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》采用。1．地基土抗震承載力三、天然地基在地震作用下的抗震驗算式中1．地基土抗震承載力49

2．地震作用下天然地基的抗震驗算

驗算天然地基地震作用下的豎向承載力時，可認(rèn)為其在基礎(chǔ)底面所產(chǎn)生的壓力是直線分布的。按地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下列各式要求：pmaxp地基反力示意圖

2．地震作用下天然地基的抗震驗算驗算天然地基地震作用下50第四節(jié)地基土的液化一、地基土液化的原因及其危害1．原因地震時，飽和砂土或粉土顆粒在強烈振動下發(fā)生相對位移，顆粒結(jié)構(gòu)有壓密趨勢，如其本身滲透系數(shù)較小，短時間內(nèi)空隙水排泄不走而受到擠壓，空隙水壓力急劇增加，當(dāng)空隙水壓力增加到與剪切面上的法向壓應(yīng)力接近或相等時，砂土或粉土受到的有效壓應(yīng)力下降乃至喪失，砂土顆粒局部或全部處于懸浮狀態(tài)。此時，土體抗剪強度等于零，形成有如“液體”的現(xiàn)象，即稱為“液化”。第四節(jié)地基土的液化512．危害地面噴水冒砂，地基不均勻沉陷，地裂滑坡，從而造成建筑物的破壞。2．危害52二、影響地基土液化的因素砂土、粉土、飽和度、振動是產(chǎn)生液化的必要條件。影響地基土液化的主要因素：1．地質(zhì)年代。年代愈久抗液化能力愈強。2．土的組成。（1）細(xì)砂較粗砂易液化，顆粒均勻的較顆粒級配良好的易液化。（2）粘性顆粒含量多不易液化，含量越少越易液化。二、影響地基土液化的因素53不液化粉土粘粒含量界限值：

烈度 粘粒含量c（%） 7 10 813 9163．土的相對密度。相對密度越小越易液化。4．上覆土層的厚度。厚度越大越不易液化。5．地下水位。地下水位淺時