地震基本知识与建筑抗震.ppt

土层的卓越周期T可由表土层剪切振动微分方程导出:T=4H/VS 式中H为土层厚度， VS该表层土的剪切波速度，显然层厚越大，剪切波速度低，卓越周期就越长。 巨厚冲积层因为不同性质土层叠置，所以其卓越周期没有较薄的单一土层显著，但其卓越周期显著偏长，因之能引起木结构及高层建筑共振而破坏。 5.5.2.3 非发震断层对震害无明显影响 5.5.2.4 局部地形对震害影响显著 突出孤立的地形使地震动加强，低洼沟谷使地震动减弱。其原因可用山体或山体内体波多次反射来解释。其中位移放大最明显，可达7倍，速度放大3-4倍，加速度放大一般不超过2倍。 5.5.2.5 沙土液化对震害的影响有双重性 （1）强烈液化引起的喷水冒沙往往导致地裂缝、位错、滑坡、不均匀沉降等地基失效现象，从而加剧建筑物的震害。 （2）但当地表2-3米内有较密实的粘土层，能成为荷载小而基础浅的结构物稳定持力层时，在其下伏层沙土液化后，此层仍具有一定强度以支承结构物传来的荷载，此时沙土液化作用却可起隔震作用，使地下强烈震动不再能传至地表。 5.5.3 我国的地震小区划及其演进 5.5.3.1 调整烈度小区划 在位于同一个基本烈度区内的场地内，不同地段水文地质工程地质条件有所不同，据此调整各地段的烈度使之较基本烈度有所增减，分别得出各地段的场地烈度，从而区划出具不同场地烈度的各小区，每一小区按其场地烈应选用相应的地震系数(及)再按静力法确定该小区设计用地震力。故这种小区划实质上是静力的小区划，50年代至60年代初期我国试用过。 区划方法是将场地划分为边长300一2000m的方格．每格内应有一代表性地层剖面和地下水埋深资科。然后根据地基土层的地震刚度(弹性坡传播速度与密度之积)、地下水位的深浅和土层共振特性的不同，确定每格内的烈度增量值。 5.5.3.2 调整反应与小区划 认识到地面震动的频谱特征对建筑物因共振而破坏的重要作用，自本世纪50年代就兴起了结构抗震设计的反应谱理论。它假定结构为单质点弹性体，作用于其基底的地震运动则简化为简谐振动，此时结构系统的动力反应不仅 决定于地面运动的最大加速度和频谱特征，还取决于结构物本身的动力特性，主要是结构的自振周期(T)和阻尼比(ζ)。阻尼是结构物振动过程中由于能量耗散而造成的振动衰减， ζ ＝1时体系转变为不发生振动的衰减运动，此时的阻尼称为临界阻尼， ζ ＜1则是实际阻尼与临界阻尼之比值，称为临界阻尼比或简称阻尼比。对某一特定结构的某一阻尼比而言，其体系的最大加速度与自振周期间的关系表示呈一条曲线，这组曲线就是就是结构的 最大加速度反应谱 5.6 地震区划抗震设计原则 5.6·1 选择场地和地基 选择对抗震设计有利的场地和地基是抗震设计中最重要的一环。最主要的有： (1)尽可能避开产生强烈地基失效及其它加重震害地面效应的场地或地基，用于这类场地或地基的主要有：活断层带．可能产生地震液化的砂层或强烈沉降的淤泥层，厚填土层，可能产生不均匀沉降的地基以及可能受地震引起的崩塌、滑坡等斜坡效应影响的地区，如陡山坡、斜坡及河坎旁。 (2)考虑到地基土石的卓越周期和建筑物的自振周期，尽可能避免结构与地基土石之间产生共振。也就是自振周期长的建筑物尽可能不建在深厚松软沉积之上，而刚性建筑物则不建于卓越周期短的地基上。 (3)岩溶地区地下不深处有大溶洞，地震时可能塌陷的地区不宜作为场地。 (4)避免以加重震害的孤立突出地形作为建筑场地。 对抗震有利的场地条件是；地形开阔平坦；基岩地区岩性均一坚硬或上有较薄的覆盖层；若为较厚的覆盖层则应较密实；地下水埋藏较深；崩塌、滑波泥石流等不发育。 5·6·2 选探适宜的持力层和基础方案 场地如已选定，即应根据详细查明的场地内地质条件，为各类不同建筑物选择适宜的 持力层和基础方案。例如守屋喜久夫(1977)根据地震资料和震害之间关系的研究，预测 了日本各大城市基础不同、持力层不同的各类建筑物的震害情况，从而为防震设计提供持 力层和基础选择方面的对策，其典型实例如图5—53。 一般说来，在地震区的松散层上进行建筑，有地下室的深基础有利；如采用桩基应为支 撑桩而不能用摩擦桩，且桩基不能改变地基土的类别；高层建筑物以采用达到良好持力层 的管桩基础为宣，有的资料认为圆柱形薄壳基础能大大提高地基承强力和减少基础变形，对 抗震有利；在易于产生不均匀沉降的地基上以采用钢筋混疑土条形基础或筏式基础为宜。 5.6.3 建筑物合理布置和结构选型 5.6.3.1 工业民用建筑物 1.选择有利抗震的平面和立面是抗震设计的重要环节，尽量使建筑物的质量中心