結(jié)構(gòu)抗震第二精品課件

1、結(jié)構(gòu)抗震第二第1頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二2.1 地震破壞作用 從破壞性質(zhì)和工程對策角度，地震對場地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。 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(zāi)害的。第2頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 為此要確定工程場地的設(shè)計地震動參數(shù)。 場地的地震動作用：是指由于強烈地面運動引起地面設(shè)施振動而產(chǎn)生的破壞作用。 減輕它所產(chǎn)生的地震災(zāi)害的主要途徑

2、是合理的進(jìn)行抗震和減震設(shè)計和采取減震措施。2.2 建筑地段的選擇工程地質(zhì)條件對地震破壞的影響很大。常有地震烈度異?，F(xiàn)象，即“重災(zāi)區(qū)里有輕災(zāi)，輕災(zāi)區(qū)里由重災(zāi)”產(chǎn)生的原因是局部地區(qū)的工程地質(zhì)條件不同。第3頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二地段劃分 地段類別 地質(zhì)、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(zhì)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)

3、震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯位的部位第4頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 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。 山坡地在地震時會產(chǎn)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(dǎo)致建筑物在地震時產(chǎn)生傾斜、沉陷。 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。 第5頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二臨近懸崖，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6頁，共37頁，

4、2022年，5月20日，19點13分，星期二地段選擇1.選擇有利地段； 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?.不在危險地段建設(shè)。烈度為9度烈度為8度烈度為7度1994年云南昭通地震，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。局部突出地形的影響第7頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二一、局部突出地形的影響 1.高突地形距離基準(zhǔn)面的高度愈大，高處的反應(yīng)愈大； 2.離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離大，反應(yīng)相對減??； 3.在同樣地形條件下

5、，土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比巖質(zhì)結(jié)構(gòu)大； 4.高突地形頂面愈開闊，遠(yuǎn)離邊緣的中心部位的反應(yīng)明顯減小; 5.邊坡愈陡，其頂部的放大效應(yīng)相應(yīng)加大。第8頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二如1920年寧夏海原8.5級地震時，位于渭河谷地的姚莊烈度為7度，而2Km外的牛家山莊因位于高出百米的黃土梁上，烈度則達(dá)9度。云南通海地震、東川地震等調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，位于陡坡或小山包上的建筑物，震害趨于加重，孤立突出的條帶狀山嘴，震害也明顯加重。海城地震時，孤突地形上的地面最大加速度較山腳下的平均高出1.84倍。一般說，當(dāng)局部地形高差大于3050m時，震害有明顯的差異，位于高處的建筑震害加重。綜上述，孤突的

6、山梁、山包、條狀山嘴、高差較大的臺地、陡坡及河道岸邊等，均對抗震不利。第9頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二二、局部地質(zhì)構(gòu)造的影響 局部地質(zhì)構(gòu)造主要指斷裂帶。斷裂帶為地質(zhì)構(gòu)造的薄弱環(huán)節(jié)，可將其分為發(fā)震斷裂帶和非發(fā)震斷裂帶。 具有潛在地震活動的斷裂帶稱為發(fā)震斷裂帶;如1906年美國舊金山大地震，圣安德烈斯斷裂帶兩側(cè)相對錯動達(dá)36m。 與地震活動沒有成因聯(lián)系的，在地震作用下不會產(chǎn)生新的錯動，稱非發(fā)震斷裂帶。多數(shù)淺源地震均與發(fā)震斷裂活動有關(guān)。第10頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 地震時，發(fā)震斷裂附近地表可能發(fā)生新的錯動，若建筑物位于其上，將會遭到嚴(yán)

7、重破壞。在選擇場地時，應(yīng)盡量使房屋或工程設(shè)施遠(yuǎn)離斷裂帶及破碎地帶，不宜將建筑物橫跨在斷裂帶上，以免可能發(fā)生的錯動或不均勻沉降帶來危害。第11頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二發(fā)震斷裂的影響與地下斷裂構(gòu)造直接相關(guān)的地裂與發(fā)震斷裂間接相關(guān)的受應(yīng)力場控制所產(chǎn)生的地裂第12頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時，應(yīng)對斷裂的工程影響進(jìn)行評價，并應(yīng)符合下列要求： 1、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(shè)防烈度小于8度； 2）非全新世活動斷裂； 3）抗震設(shè)防烈度為8度和9度時，前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆

8、蓋厚度分別大于60m和90m。第13頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 2. 對不符合本條1款規(guī)定的情況，應(yīng)避開主斷裂帶。其避讓距離不宜小于下表對發(fā)震斷裂最小避讓距離的規(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(shè)防類別烈度發(fā)震斷裂的最小避讓距離(m)第14頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二三、地下水位的影響 地震時，地下水位對建筑物的危害程度有明顯不同。水位越淺震害愈重。地下水位深度在5m以內(nèi)時，對震害影響最明顯；當(dāng)水位較深時，其影響就很小。 對不同類別的地基土，地下水位的影響程度也

9、有所差別。對軟弱土層，如粉砂、細(xì)砂、淤泥質(zhì)土等，其影響最大，對粘性土影響次之，對碎石、角礫等影響較小。 綜上述，工程地質(zhì)條件對震害是有較大影響的，因此，在設(shè)計時要按抗震設(shè)計的原則和要求選擇建筑場地。第15頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二2.3 建筑場地的類別劃分一、場地土 建筑場地指建筑所在地。大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民點和自然村的區(qū)域范圍。場地土是指場地范圍內(nèi)的地基土。 歷次震害表明，即使在同一烈度區(qū)內(nèi)，由于場地土質(zhì)條件的不同，建筑物的破壞程度也有很大差異。一般規(guī)律是：在同一地震和同一震中距時，軟弱地基與堅硬地基相比，軟弱地基地面的自振周期長、振幅大，振動持續(xù)時間長、震害

10、也重。第16頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 其一，表現(xiàn)在對地基穩(wěn)定和變化的影響上，軟弱地基在振動的情況下容易產(chǎn)生不穩(wěn)定狀態(tài)和不均勻沉陷，甚至?xí)l(fā)生液化、滑動、開裂等嚴(yán)重現(xiàn)象，而堅硬地基則沒有這種危險。 其二，表現(xiàn)在改變建筑物的動力特性上，因為地基和上部結(jié)構(gòu)是不可分割的整體，所以，地基土質(zhì)勢必影響結(jié)構(gòu)的整體性能。軟弱地基對建筑物有增長周期、改變振型和增大阻尼的作用。經(jīng)研究，在厚的軟弱土層上建造的高層建筑，其地震反應(yīng)比在硬土層上的大34倍。第17頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 震害還表明，場地土土層的組成不同對震害的影響也不同。如唐山地震時，

11、天津某地區(qū)地表下10m左右處有低剪切波速的淤泥質(zhì)亞粘土夾層，與地質(zhì)條件大體相同的區(qū)域相比，其震害就重得多。由上述，場地土的影響主要取決于土的堅硬程度。場地土可根據(jù)常規(guī)堪察資料，按土的剪切波速分類。第18頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 對丁類建筑及層數(shù)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)巖土名稱和性狀按下表劃分土的類型，再利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗在下表的剪切波速范圍內(nèi)估計各土層的剪切波速。淤泥和淤泥質(zhì)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(xì)、粉砂,可塑黃土, 的粘性土和粉土, 的填土中軟土中密

12、、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(biāo)準(zhǔn)值第19頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二二、場地覆蓋層厚度 場地覆蓋層厚度：從地面到堅硬土層（剪切波速大于500m/s的土層）頂面的距離。 據(jù)抗震規(guī)范，場地覆蓋層厚度的確定： 1、一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面的距離確定； 2、當(dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的土層，且其下臥土層的剪切波速不小于400m/s時， 可按地面至該土層頂面的距離確定；

13、 3、剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層； 4、土層中的火山巖硬夾層應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋土層中扣除。第20頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 一般地，建筑物的震害隨覆蓋土層厚度的增加而加重。 如1976年唐山地震時，市區(qū)西南部基巖深度達(dá)500800m，房屋倒塌率近100，而市區(qū)東北部大城山層一帶，則因覆蓋層較薄，多數(shù)廠房雖也位于極震區(qū)，但房屋倒塌率僅為50%。 又如1923年日本關(guān)東地震中，房屋的破壞率明顯隨沖積層厚度的加大而增高。1967年委內(nèi)瑞拉地震時，也發(fā)現(xiàn)同一地區(qū)覆蓋層厚度不同震害有差異的現(xiàn)象，特別是912層房屋在厚的沖填土上破壞率高得

14、多。場地條件對建筑物震害影響的主要因素： 場地土的剛度和場地覆蓋層的厚度第21頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二三、土層的等效剪切波速 土層的等效剪切波速按下式計算： 式中：-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(nèi)第i土層的厚度(m)-計算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速(m/s)-計算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)第22頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二四、建筑場地類別 據(jù)抗震規(guī)范，建筑場地類別應(yīng)根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度劃分為、四類。如下表。 建筑場地類別劃分

15、 80 315 3050 0 等效剪切波速（m/s）場 地 類 型 第23頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二層底深度(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(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520解：（1）確定地面下20m表層土的場地土類型屬于中軟土例：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。第24頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二式中：d0 為計算深度，取值為20，d0min（2）確定場地覆蓋層厚度（3）確定

16、建筑場地類別由及查表屬于類場地第25頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二2.4 天然地基和基礎(chǔ)的抗震驗算 地基在地震作用下的穩(wěn)定性對基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布是比較敏感的，因此確保地震時地基基礎(chǔ)能夠承受上部結(jié)構(gòu)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(chǔ)抗震設(shè)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(zhì)土在地震中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結(jié)構(gòu)的傾斜或破壞；第26頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 2.雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質(zhì)松軟且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開裂

17、； 3.溝、坑、古河道、坡地辦挖半填等非勻質(zhì)地基在地震中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結(jié)構(gòu)破壞。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(jié)構(gòu)類型等采取合理的結(jié)構(gòu)布局、地基抗震措施。第27頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二三、 地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計 1）同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土層上； 2) 同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基而另外部分采用樁基； 地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計是通過選擇合理的基礎(chǔ)體系和抗震驗算來保證其抗震能力的。1. 地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計的一般要求 3) 地基有軟弱土、

18、可液化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻土層時，宜加強基礎(chǔ)的整體性和剛性；第28頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 4) 根據(jù)具體情況，選擇對抗震有利的基礎(chǔ)類型，在抗震驗算 時應(yīng)盡量考慮結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的相互作用影響，使之能反映地基基礎(chǔ)在不同階段上的工作狀態(tài)。 2. 可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)抗震驗算的范圍由震害調(diào)查得到下面結(jié)論： 只有少數(shù)房屋是由地基的原因而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的破壞。 導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞的地基大多是液化地基、易產(chǎn)生震陷的軟土地基和嚴(yán)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)因地基承載力不夠而產(chǎn)生震害。第29頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期

19、二 我國抗震設(shè)計規(guī)范對量大面廣的一般地基和基礎(chǔ)不作抗震驗算，對容易產(chǎn)生地基基礎(chǔ)震害的液化地基，軟土地基和嚴(yán)重不均勻地基規(guī)定了相應(yīng)的抗震措施，以避免或減輕震害。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： 一般的單層廠房和單層空曠房屋； 不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋； 基礎(chǔ)荷載與2）項相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。3) 規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。第30頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二3. 天然地基地震作用下的承載力驗算采用“擬靜力法” 規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)底面平均壓力和邊緣最大壓力應(yīng)符合下式要求式中-基礎(chǔ)底面平均壓力（kPa

20、)-基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力(kPa)-地基土抗震允許承載力(kPa)第31頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；其它建筑，基礎(chǔ)底面與地基土之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。4. 地基土抗震承載力確定地基抗震承載力在靜力設(shè)計承載力基礎(chǔ)上調(diào)整。 調(diào)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，強度較靜載下要高。第32頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二地基土抗震承載力調(diào)整公式式中-調(diào)整后的地基抗震承載力設(shè)計值（kPa）-地基抗震承

21、載力調(diào)整系數(shù)-深寬修正后的地基承載力特征值，按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007采用地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)1.0淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.1稍密的細(xì)、粉砂， 的粘性土和粉土，可塑黃土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(xì)、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 巖土名稱和性狀第33頁，共37頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二2.5 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結(jié)構(gòu)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(nèi)，這種急劇上升的空隙水壓力來不及消散，使原有土顆