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建筑结构抗震设计Seismic design of buildings 主讲：张美霞 中国地质大学（武汉）工程学院土木系 第2章 场地、地基与基础 2.1 场地 （重点掌握） 2.2 天然地基与基础的抗震验算 （重点掌握） 2.3 液化土与软土地基 （重点掌握） 2.4 桩基的抗震设计（了解内容） 2.1 场地 几个不能混淆的概念： 场 地——指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征， 其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2 的平面面积。 场地土——指场地范围内的地基土。 地 基——建筑基础下受力范围内的土层。 多次震害调查发现，同一烈度区，不同场地上的建 筑的震害不同，工程地质条件对地震破坏的影响很大。常 有地震烈度异常现象，即“重灾区里有轻灾，轻灾区里有 重灾” 。 为了合理地选择建筑场地和合理估计场地的动力放大 效应以达到经济和安全的目的，必须对场地所在地段的抗 震危险性及场地类别进行划分。 2.1 场地——续 地段划分 《抗震规范》按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地 划分为对建筑抗震有利、不利和危险的地段。 地段选择 1.选择有利地段； 2.宜尽量避开不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施； 3.不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。 2.1.1 　场地土及场地覆盖层厚度 1、场地土的类型 根据震害调查，即使在同一烈度区内，由于场地土质条件的不同，建筑物的震害也有很大差异。在软弱的地基上，柔性结构（长周期）破坏较重，刚性好的表现较好；在坚硬的地基上，柔性结构表现较好，而刚性结构表现不一。在坚硬的地基上，一般是结构破坏，在软弱的地基上有结构破坏，也有地基破坏。 多层土时，如夹有硬土层，使土层自振周期缩短，刚性建筑震害重；如夹有软土层，则相反。 2.1.1 　场地土及场地覆盖层厚度——续 场地土类型：为确定场地类别而对场地土刚度所作的类型划分。主要研究地面以下20m且不超过场地覆盖层厚度以内的各层土。 场地土对建筑物震害的影响，主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关，而对于场地土类型的划分，则或。 两种划分方法： 　基本划分法——定量指标，根据常规勘探资料按其等效剪切波速划分； 　综合划分法——定性指标，参照一般岩土状态描述来分类。 2.1.1 　场地土及场地覆盖层厚度——续 2.1.1 　场地土及场地覆盖层厚度——续 2.1.1 　场地土及场地覆盖层厚度——续 2.1.1 　场地土及场地覆盖层厚度——续 ２、场地覆盖层厚度 覆盖层厚度：是指从地表到地下基岩面的垂直距离，也就是基岩的埋深。 覆盖层厚度的大小直接影响地面反应谱的周期及强度。当基岩埋深小时，对地面运动中的短周期分量有明显放大作用；相反，基岩埋深大时，能使地面运动中的长周期分量有所加强。 震害随场地覆盖层厚度的增加而加重。 2.1.1 　场地土及场地覆盖层厚度——续 我国规范取值规定： 一般情况下，地面到剪切波速大于500m/s的坚硬土层顶面的距离为场地覆盖层厚度。 当地面5m以下存在剪切波速大于上层土剪切波速2.5倍的土层且下卧岩土层的剪切波速不小于400m/s时，也可取地面至该土层顶面的距离作为覆盖层厚度。 土层中夹有剪切波速大于500m/s的孤石等，应视同周围土层。 土层中的火山岩硬夹层应视为刚体，其厚度应从覆盖层厚度中扣除。 2.1.2　　场地类别 建筑场地类别是场地条件的基本表征，地震效应与场地有关，为了进行抗震设计，有必要对场地进行分类，以便区别对待。 《抗震规范》指出：建筑场地类别应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为4类(见下表)。 　　　　　　各类建筑场地的覆盖层厚度 例题 2.2 天然地基与基础的抗震验算 天然地基的震害特点： 1）一般情况下，地基具有较好的抗震能力，震害较少。 一般天然地基在静力作用下具有相当大的安全储备，地基承载能力在长期自重作用下有所提高； 地震时，荷载增大，但短时效应使其承载能力也有提高。 2）不同基础类型，震害差异明显。 桩基比筏基好，深基比浅基好，条基比独基好 3）但高压缩性饱和软粘土和强度较低的淤泥质土，在地震中发生不同程度的震陷、倾斜。杂填土、回填土，在地震中也会发生震陷。还有较严重的是地基的液化。 地基一旦发生破坏，震后的修复加固就相当困难，有时甚至是不可能的，所以也应对地基的震害现象进行深入分析，并在设计时采取相应的抗震措施。 2.2.1 不进行天然地基及基础抗震验算的建筑 我国抗震设计规范对量大面广的一般地基和基础不作抗震验算，对容易产生地基基础震害的液化地基，软土地基和严重不均匀地基规定了相应的抗震措施，以避免或减轻震害。 可不进行地基基础抗震验算的范围 （1）砌体房屋。 （2）地基主要受力