抗震全套課件

建築結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)

1.1災(zāi)害的類型

災(zāi)害的含義

災(zāi)害是指那些由於自然的、人為的或人與自然的原因，對(duì)人類的生存和社會(huì)發(fā)展造成損害的各種現(xiàn)象。災(zāi)害是事物運(yùn)動(dòng)、變化、發(fā)展的一種極端的表現(xiàn)形式，其特點(diǎn)是損害人類的利益、威脅人類的生存和持續(xù)發(fā)展。

災(zāi)害的類型自然災(zāi)害：給人類生存和發(fā)展帶來(lái)各種禍害的自然現(xiàn)象。人為災(zāi)害：由於人為因素和社會(huì)行為失調(diào)或失控而產(chǎn)生的危害人類自身利益的社會(huì)現(xiàn)象。兩者關(guān)係：有時(shí)兩者密切相聯(lián)，如人為自然災(zāi)害（水庫(kù)誘發(fā)地震、地球溫室效應(yīng)等）火災(zāi)、污染（大氣、水、海洋）、核洩漏、戰(zhàn)爭(zhēng)等地震、熱帶風(fēng)暴（颶風(fēng)、颱風(fēng)）、洪澇、雷暴與龍捲風(fēng)、雪暴、火山爆發(fā)、滑坡、泥石流、潮汐與海嘯1.1災(zāi)害的類型從過(guò)程特性看自然災(zāi)害突變型:地震、泥石流發(fā)展型:暴雨、颱風(fēng)、洪水持續(xù)型:旱災(zāi)、澇災(zāi)、傳染病演變型:沙漠化、水土流失潛在損失增加影響的長(zhǎng)期性增加可預(yù)見性增加1.2自然災(zāi)害的危害主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：危及人類的生命和健康造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失破壞資源和環(huán)境，威脅國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展1.3防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)

防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)是一個(gè)由多種減災(zāi)措施組成的有機(jī)整體：災(zāi)害監(jiān)測(cè)：災(zāi)害預(yù)報(bào)：防災(zāi)：抗災(zāi)：救災(zāi)災(zāi)後重建與恢復(fù)生產(chǎn)防災(zāi)措施近期預(yù)報(bào)、中期預(yù)報(bào)、長(zhǎng)期預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)目的:認(rèn)識(shí)災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律和進(jìn)行預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)方式:衛(wèi)星與航空遙感監(jiān)測(cè)等工程結(jié)構(gòu)抗災(zāi)災(zāi)後檢測(cè)與加固1.4土木工程防災(zāi)減災(zāi)土木工程防災(zāi)減災(zāi)的主要內(nèi)容：土木工程規(guī)劃性防災(zāi)工程性防災(zāi)工程結(jié)構(gòu)抗災(zāi)工程技術(shù)減災(zāi)工程結(jié)構(gòu)在災(zāi)後的檢測(cè)與加固災(zāi)前工作災(zāi)後工作關(guān)於防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程專業(yè)防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程學(xué)科是土木工程學(xué)科中的交叉學(xué)科，其核心內(nèi)容為抗震、抗風(fēng)、抗火和抗爆工程及災(zāi)後修復(fù)與加固等。學(xué)科的主要任務(wù)是：研究和發(fā)展工程結(jié)構(gòu)和工程系統(tǒng)抵禦自然災(zāi)害和人為災(zāi)害的科學(xué)理論、設(shè)計(jì)方法和工程措施，最大限度地減輕未來(lái)災(zāi)害可能造成的破壞，保證人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全，保障災(zāi)後經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和發(fā)展的能力，提高國(guó)家重大工程的防災(zāi)能力。關(guān)於防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程專業(yè)防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程實(shí)質(zhì)上是研究“結(jié)構(gòu)工程”學(xué)科中的抗災(zāi)防災(zāi)問題，與“結(jié)構(gòu)工程”內(nèi)容交叉、相互促進(jìn)，其研究的內(nèi)容大多為結(jié)構(gòu)工程中的前沿科學(xué)問題。主要研究領(lǐng)域?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)（包括抗震、抗風(fēng)、抗火等）理論及應(yīng)用技術(shù)的研究。包括：工程結(jié)構(gòu)在地震（風(fēng)、火）等荷載作用下的破壞機(jī)理及抗災(zāi)設(shè)計(jì)對(duì)策；新型抗震材料和抗震結(jié)構(gòu)體系；特殊和複雜高層建築結(jié)構(gòu)抗災(zāi)設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用等。其中，抗震領(lǐng)域的研究範(fàn)圍最廣，研究方向最多。第二章結(jié)構(gòu)抗震基本知識(shí)

地震的類型及成因

地震的基本概念

地震震害

工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防

抗震設(shè)計(jì)的基本要求科學(xué)界多年的研究成果形成了一門學(xué)科——地震工程學(xué)。它包含工程地震和結(jié)構(gòu)抗震兩方面內(nèi)容。工程地震主要研究：地震危險(xiǎn)性分析、地震區(qū)劃、潛在震源區(qū)地震活動(dòng)規(guī)律、地震動(dòng)工程參數(shù)的選擇及估計(jì)等。結(jié)構(gòu)抗震主要研究：建築場(chǎng)地動(dòng)力性能與抗震設(shè)計(jì)關(guān)係、構(gòu)件與結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、結(jié)構(gòu)動(dòng)力破壞機(jī)制、結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析理論與抗震設(shè)計(jì)方法等。

地震是指因地球內(nèi)部緩慢積累的能量突然釋放而引起的地球表層的振動(dòng)。

地球上每天都在發(fā)生地震，一年約有500萬(wàn)次。其中約5萬(wàn)次人們可以感覺到；能造成破壞的約有1000次；7級(jí)以上的大地震平均一年有十幾次。目前記錄到的世界上最大地震是9.0級(jí)，發(fā)生於2011年3月11日的日本地震。2.1地震的類型及成因

地球的構(gòu)造

地殼

陸地:花崗巖層,玄武巖層海洋:玄武巖層地幔:橄欖巖層，具粘彈性，溫度隨深度增加而升高.地幔內(nèi)部物質(zhì)

地核熱狀態(tài)不均衡壓力外核(2100km):液態(tài)內(nèi)核(1400km):固態(tài)殼局部變形—爆發(fā)地震各部分壓力差別引起地地震多發(fā)於地殼內(nèi)

地震的類型及成因天然地震火山地震塌陷地震構(gòu)造地震（破壞性地震主要屬於此類，約占世界地震總數(shù)的90%以上）誘發(fā)地震：主要是由於人工爆破、礦山開採(cǎi)及工程活動(dòng)（如興建水庫(kù)）所引發(fā)的地震火山地震由於火山作用，如巖漿活動(dòng)、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震，這類地震只占全世界地震的7%左右。1914年日本鹿兒島海灣東面的櫻島火山爆發(fā)，產(chǎn)生的震動(dòng)相當(dāng)於一個(gè)6.7級(jí)地震，噴發(fā)的大量海底熔巖流使火山與陸地相連。塌陷地震由於地下水溶解可溶性巖石，或由於地下採(cǎi)礦形成的巨大空洞，造成地層崩塌陷落而引發(fā)的地震，稱為陷落地裂。這類地震次數(shù)少，約占地震總數(shù)的3%左右，震級(jí)也都比較小。誘發(fā)地震在特定的地區(qū)因某種地殼外界因素誘發(fā)而引起的地震，稱為誘發(fā)地震。如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動(dòng)。大隕石衝擊地面可能引起隕石衝擊地震。在深井中進(jìn)行高壓注水以及大水庫(kù)蓄水後增加了地殼的壓力，有時(shí)也會(huì)誘發(fā)地震。世界上自20世紀(jì)30年代以來(lái)，有40多個(gè)國(guó)家與地區(qū)約有百餘座水庫(kù)誘發(fā)了地震;其中有4座大型水庫(kù)誘發(fā)了大於6.0級(jí)以上的地震，占水庫(kù)誘發(fā)地震總數(shù)的3.6%。最大一次地震是印度柯依納水庫(kù)1961年12月10日發(fā)生的6.5級(jí)地震。我國(guó)發(fā)生水庫(kù)誘發(fā)地震20餘例，最大一次為1962年3月19日04時(shí)18分53秒新豐江水庫(kù)誘發(fā)6.1級(jí)地震。構(gòu)造地震

板塊構(gòu)造理論：六大板塊

板塊之間處?kù)独瓘?、擠壓和剪切狀態(tài)，產(chǎn)生地應(yīng)力，應(yīng)力產(chǎn)生變形、積聚能力，當(dāng)變形過(guò)大、能力釋放，導(dǎo)致巖層破裂而產(chǎn)生地震。斷層理論：地球內(nèi)部不斷運(yùn)動(dòng)，造成地殼巖層不停變化，不斷發(fā)生變形，產(chǎn)生地應(yīng)力，當(dāng)變形超過(guò)巖層的極限應(yīng)變，巖層就會(huì)在薄弱處（新斷層、舊斷層或其交會(huì)處）發(fā)生斷裂和錯(cuò)動(dòng)，形成地震。構(gòu)造地震的產(chǎn)生由地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生——地球板塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，板塊之間的相互作用力會(huì)使地殼中的巖層發(fā)生變形。當(dāng)這種變形積聚到超過(guò)巖石所能承受的程度時(shí)，該處巖體就會(huì)發(fā)生突然斷裂或錯(cuò)動(dòng)，從而引起地震。1995-2001年全球4級(jí)以上地震震中分佈圖全世界地震主要分佈於以下兩個(gè)帶：（1）環(huán)太平洋地震帶：包括南北美洲的太平洋沿岸和從阿留申群島、堪察加半島、經(jīng)千島群島日本列島南下至我國(guó)臺(tái)灣省，再經(jīng)菲律賓群島轉(zhuǎn)向東南，直到新西蘭。

（2）喜馬拉雅——地中海地震帶：從印度、尼泊爾經(jīng)緬甸至我國(guó)橫斷山脈、喜馬拉雅山區(qū)，越帕米爾高原，經(jīng)中亞細(xì)亞到地中海及其附近。我國(guó)正好介於地球的兩大地震帶之間。2.2地震的基本概念

地震術(shù)語(yǔ)震源震中震中距震源距極震區(qū)震源深度等震線

淺源地震:震源深度在70km內(nèi)中源地震:震源深度在70~300km深源地震:震源深度超過(guò)300km地震按震源深度分為

目前有記錄的最深震源達(dá)720公里。

淺源地震波及範(fàn)圍小，但破壞力大；深源地震波及範(fàn)圍大，但破壞力小。

2002年6月29日晨1時(shí)20分發(fā)生於吉林的7.2級(jí)地震，震源深度為540km，無(wú)破壞。1960年2月29日發(fā)生於摩洛哥艾加迪爾城的5.8級(jí)地震，深度為3km。震中破壞極為嚴(yán)重，但破壞僅局限在震中8km範(fàn)圍內(nèi)。一、地震時(shí)，地下巖體斷裂、錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)，並以波的形式從震源向外傳播，這就是地震波。二、地震波分為體波和面波。其中在地球內(nèi)部傳播的波稱為體波，沿地球表面?zhèn)鞑サ牟ń凶雒娌ā?/p>

地震波體波分為縱波（P波）與橫波（S波）縱波是壓縮波，週期短、振幅小、波速快（200～1400m/s）橫波是剪切波，週期長(zhǎng)、振幅大、波速慢（100～800m/s）面波分為瑞雷波（Raleighwave，R波）和樂夫波（Lovewave，L波）

瑞雷波：質(zhì)點(diǎn)在波的傳播方向和地表面法向組成的平面內(nèi)（圖中xz平面）作橢圓運(yùn)動(dòng)，傳播時(shí)在地面上呈滾動(dòng)形式。這種運(yùn)動(dòng)形式被認(rèn)為是形成地面晃動(dòng)的主要原因。樂夫波：質(zhì)點(diǎn)在與波傳播方向垂直的水準(zhǔn)方向（圖中y方向）運(yùn)動(dòng)，即地面水平運(yùn)動(dòng)，傳播時(shí)在地面上呈蛇形運(yùn)動(dòng)形式。

地震波地震波體波面波（L波）縱波（P波）橫波（S波）瑞雷波（R波）洛夫波（L波）內(nèi)部傳播表面?zhèn)鞑P>VS振動(dòng)方向與傳播方向一致振動(dòng)方向與傳播方向垂直滾動(dòng)形式蛇行運(yùn)動(dòng)形式地震觀測(cè)地震儀:觀測(cè)記錄地震的儀器地震記錄:一般為地震時(shí)的地面運(yùn)動(dòng)加速度記錄地震臺(tái)網(wǎng)：地震記錄儀組成的觀測(cè)陣列地震加速度記錄通常記錄水準(zhǔn)兩個(gè)方向（東西、南北向）及豎向（上、下向）。地震波與地震現(xiàn)象及震害的關(guān)係由於縱波傳播速度最快、橫波次之，面波最慢，所以地震時(shí)震中區(qū)人們的感覺是先上下顛簸，後左右搖晃。當(dāng)橫波或面波到達(dá)時(shí)，地面振動(dòng)最為猛烈。面波波長(zhǎng)大，振幅強(qiáng)，能量大於體波，對(duì)結(jié)構(gòu)物和地表造成的破壞以面波為主。由於地震波在傳播過(guò)程中逐漸減弱，離震中較遠(yuǎn)的地方地面振動(dòng)減弱，破壞作用也逐漸減輕。雜波P波開始S波開始面波開始

地震震級(jí)與地震烈度地震震級(jí)

表徵地震本身大小的尺度，與地震釋放出的能量有關(guān)，通常用裏氏震級(jí)，以M表示：

M=lgAA—標(biāo)準(zhǔn)地震儀在距震中100km處記錄的以

m（微米）為單位的最大水平地動(dòng)位移。

震級(jí)與地震能量關(guān)係運(yùn)算式:

lgE=11.8+1.5M

震級(jí)每差一級(jí)，地震釋放能量相差32倍!震級(jí)與發(fā)生頻率——摘自維基百科不同裏氏震級(jí)（ML）的年均發(fā)生次數(shù)和對(duì)震中地區(qū)的影響程度裏氏震級(jí)地震影響發(fā)生頻率極微2.0以下很小，沒感覺約每天8,000次甚微2.0～2.9人一般沒感覺，設(shè)備可以記錄約每天1,000次微小3.0～3.9經(jīng)常有感覺，但是很少會(huì)造成損失約每年49,000次弱4.0～4.9室內(nèi)東西搖晃出聲，不太可能有大量損失。當(dāng)?shù)卣饛?qiáng)度超過(guò)4.5時(shí)，已足夠讓全球的地震儀監(jiān)測(cè)得到。約每年6,200次中5.0～5.9可在社區(qū)域內(nèi)對(duì)設(shè)計(jì)/建造不佳的建築物造成大量破壞，但對(duì)設(shè)計(jì)/建造優(yōu)良的建築物則只會(huì)有少量損害。每年800次強(qiáng)6.0～6.9可摧毀方圓100英里以下的居住區(qū)。每年120次甚強(qiáng)7.0～7.9可對(duì)更大的區(qū)域造成嚴(yán)重破壞。每年18次極強(qiáng)8.0～8.9可摧毀方圓數(shù)百英里的區(qū)域。每年1次超強(qiáng)9.0以上每20年1次數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局。需要注意的是由於地震影響還受當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件等因素的影響，表中描述的是極端影響。歷史紀(jì)錄中最強(qiáng)烈的地震是1960年5月22日的智利大地震，裏氏規(guī)模震級(jí)（ML）8.9級(jí)，地震矩規(guī)模（MW）9.5級(jí)。

地震烈度定義：某一地區(qū)的地表和各類建築物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度.一般而言，震級(jí)越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小則烈度高，反之烈度就低。影響烈度的因素，除了震級(jí)、震中距外，還與震源深度、地震傳播介質(zhì)和地基條件相關(guān)，與建築物本身動(dòng)力特性、施工品質(zhì)也有很大關(guān)系。對(duì)於某次地震而言，震級(jí)只有一個(gè)，但不同的地區(qū)會(huì)有不同的烈度。地震烈度表：評(píng)定地震烈度大小的標(biāo)準(zhǔn)和尺度

以描述震害宏觀現(xiàn)象為主，即根據(jù)建築物損壞程度、地貌變化特徵、地震時(shí)人的感覺、傢俱動(dòng)作反應(yīng)等進(jìn)行區(qū)分，另以地面加速度峰值和速度峰值作為參考物理指標(biāo)。各國(guó)所規(guī)定的地震烈度表往往是不同的，我國(guó)目前採(cǎi)用的《中國(guó)地震烈度表》GB/T17742－2008將地震烈度分為Ⅰ～Ⅻ度《中國(guó)地震烈度表》GB/T17742－2008烈度在地面上人的感覺房屋震害程度其他震害現(xiàn)象水準(zhǔn)向地面運(yùn)動(dòng)震害現(xiàn)象平均震害指數(shù)峰值加速度m/s2

峰值速度m/sⅠ無(wú)感

Ⅱ室內(nèi)個(gè)別靜止中人有感覺

Ⅲ室內(nèi)少數(shù)靜止中人有感覺門、窗輕微作響

懸掛物微動(dòng)

Ⅳ室內(nèi)多數(shù)人、室外少數(shù)人有感覺，少數(shù)人夢(mèng)中驚醒門、窗作響

懸掛物明顯擺動(dòng)，器皿作響

Ⅴ室內(nèi)普遍、室外多數(shù)人有感覺，多數(shù)人夢(mèng)中驚醒門窗、屋頂、屋架顫動(dòng)作響，灰土掉落，抹灰出現(xiàn)微細(xì)烈縫，有簷瓦掉落，個(gè)別屋頂煙囪掉磚

不穩(wěn)定器物搖動(dòng)或翻倒0.31（0.22-0.44）0.03（0.02-0.04）表中的數(shù)量詞：“個(gè)別”為10%以下；“少數(shù)”為10%～50%；“多數(shù)”為50%～70%；“大多數(shù)”為70%～90%；“普遍”為90%以上。烈度在地面上人的感覺房屋震害程度其他震害現(xiàn)象水準(zhǔn)向地面運(yùn)動(dòng)震害現(xiàn)象平均震害指數(shù)峰值加速度m/s2

峰值速度m/sⅥ多數(shù)人站立不穩(wěn)，少數(shù)人驚逃戶外損壞－牆體出現(xiàn)裂縫，簷瓦掉落，少數(shù)屋頂煙囪裂縫、掉落0～0.10河岸和鬆軟土出現(xiàn)裂縫，飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水；有的獨(dú)立磚煙囪輕度裂縫0.63（0.45～0.89）0.06（0.05～0.09）Ⅶ大多數(shù)人驚逃戶外，騎自行車的人有感覺，行駛中的汽車駕乘人員有感覺輕度破壞－局部破壞，開裂，小修或不需要修理可繼續(xù)使用0.11～0.30河岸出現(xiàn)坍方；飽和砂層常見噴砂冒水，鬆軟土地上地裂縫較多；大多數(shù)獨(dú)立磚煙囪中等破壞1.25（0.90～1.77）0.13（0.10～0.18）Ⅷ多數(shù)人搖晃顛簸，行走困難中等破壞－結(jié)構(gòu)破壞，需要修復(fù)才能使用

0.31～0.50幹硬土上亦出現(xiàn)裂縫；大多數(shù)獨(dú)立磚煙囪嚴(yán)重破壞；樹稍折斷；房屋破壞導(dǎo)致人畜傷亡2.50（1.78～3.53）0.25（0.19～0.35）烈度在地面上人的感覺房屋震害程度其他震害現(xiàn)象水準(zhǔn)向地面運(yùn)動(dòng)震害現(xiàn)象平均震害指數(shù)峰值加速度m/s2

峰值速度m/sⅨ行動(dòng)的人摔倒嚴(yán)重破壞－結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，局部倒塌，修復(fù)困難0.51～0.70幹硬土上出現(xiàn)地方有裂縫；基巖可能出現(xiàn)裂縫、錯(cuò)動(dòng)；滑坡坍方常見；獨(dú)立磚煙囪倒塌5.00（3.54～7.07）0.50（0.36～0.71）Ⅹ騎自行車的人會(huì)摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會(huì)摔離原地，有拋起感大多數(shù)倒塌0.71～0.90山崩和地震斷裂出現(xiàn)；基巖上拱橋破壞；大多數(shù)獨(dú)立磚煙囪從根部破壞或倒毀10.00（7.08～4.14）1.00（0.72～1.41）Ⅺ

普遍倒塌0.91～1.00地震斷裂延續(xù)很長(zhǎng)；大量山崩滑坡

Ⅻ

地面劇烈變化，山河改觀

烈度與震級(jí)的關(guān)係：震中烈度：震中點(diǎn)的烈度震中烈度是地震大小和震源深度兩者的函數(shù)震中烈度I0與震級(jí)M的對(duì)應(yīng)關(guān)係（淺源地震）：

震級(jí)(M)2345678>8震中烈度(I0)1~234~56~77~89~101112幅值–地面運(yùn)動(dòng)的加速度、速度或位移的峰值或某種意義的有效峰值。

地震動(dòng)幅值可定量反映地震動(dòng)的強(qiáng)弱程度，且與震害有密切關(guān)係。

地震動(dòng)三要素幅值、頻譜和持續(xù)時(shí)間常稱為地震動(dòng)三要素。頻譜－地面運(yùn)動(dòng)記錄的頻率分佈特徵，通常用功率譜和傅立葉譜來(lái)分析地震動(dòng)的頻譜特徵?？山沂镜卣饎?dòng)的主導(dǎo)頻率成分，與結(jié)構(gòu)本身動(dòng)力頻率特徵一起決定了結(jié)構(gòu)振動(dòng)回應(yīng)的強(qiáng)弱。持續(xù)時(shí)間－即地震動(dòng)持續(xù)作用於某個(gè)場(chǎng)地的時(shí)間。

可反映地震動(dòng)迴圈作用程度的強(qiáng)弱。

（與結(jié)構(gòu)破壞的關(guān)係）2.3地震震害喜馬拉雅——地中海地震帶環(huán)太平洋地震帶

中國(guó)的地震背景我國(guó)處在世界兩大地震帶世界兩大地震帶（環(huán)太平洋地震帶、喜馬拉雅-地中海地震帶）之間，有些地區(qū)本身就是這兩個(gè)地震帶的組成部分，並且廣大地區(qū)都受它的影響，歷史上就是地震多發(fā)國(guó)家之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大陸地震約占世界大陸地震的三分之一。

我國(guó)的地震活動(dòng)

我國(guó)主要地震帶有兩條:南北地震帶—北起賀蘭山，向南經(jīng)六盤山、穿越秦嶺沿川西至雲(yún)南省東北，縱貫?zāi)媳保卣饚挾雀魈幉灰?。東西地震帶—北面的一條沿陝西、山西、河北北部向東延伸至遼寧北部；南面一條自帕米爾經(jīng)昆侖山至大別山。

我國(guó)大致分為六個(gè)地震活動(dòng)區(qū)：臺(tái)灣及其附近海域、喜馬拉雅山、南北地震帶天山地震活動(dòng)區(qū)、華北地震區(qū)、東南沿海我國(guó)是世界上地震活動(dòng)水準(zhǔn)最高、地震災(zāi)害最重的國(guó)家頻次高：我國(guó)平均每年發(fā)生30次5級(jí)以上地震，6次6級(jí)以上強(qiáng)震，1次7級(jí)以上大震分佈廣：除浙江和貴州兩省之外，其餘各省均有6級(jí)以上強(qiáng)震發(fā)生地震強(qiáng)度極大：20世紀(jì)全球發(fā)生的面波震級(jí)大於等於8.5級(jí)以上的特別巨大地震一共有3次，即1920年中國(guó)寧夏海原8.6級(jí)、1950年中國(guó)西藏察隅8.6級(jí)和1960年智利南方省8.5級(jí)地震。成災(zāi)比率高：我國(guó)為發(fā)展中國(guó)家，人口稠密、建築物抗震能力低災(zāi)害重：20世紀(jì)全球因地震而死亡的人數(shù)為110萬(wàn)人，其中我國(guó)就占55萬(wàn)人之多（7/17次5萬(wàn)人，4/5次20萬(wàn)人），為全球的一半。

地震所造成的破壞13萬(wàn)間房屋（震倒）45萬(wàn)間房屋（火燒）次生災(zāi)害—水災(zāi)、火災(zāi)、泥石流、海嘯等工程結(jié)構(gòu)破壞它是造成人民生命財(cái)產(chǎn)損失的主要原因地表破壞—山崩、滑坡、地面裂縫、地塌、噴砂冒水1923年關(guān)東大地震：結(jié)構(gòu)因承載力不足結(jié)構(gòu)變形過(guò)大而破壞結(jié)構(gòu)喪失整體性而破壞地基失效引起的破壞墨西哥城地震的教訓(xùn)墨西哥城距離海岸邊的震中近400公里，但其震害卻比距震中較近的沿海四個(gè)州大得多，似乎背離了地震破壞的一般規(guī)律。？墨西哥城位於由湖泊沉積而成的封閉式盆地上，盆地周圍是硬介質(zhì)，而盆地內(nèi)是軟介質(zhì)，地震波在盆地內(nèi)多次反射和折射，並與盆地內(nèi)的超鬆軟沉積層發(fā)生共振，使得地面震動(dòng)的幅度比基巖增大5倍。這就造成墨西哥城市中心地面建築的嚴(yán)重破壞。美國(guó)著名地學(xué)專家斯納教授形象地說(shuō)：墨西哥城是在“一個(gè)碗中裝上果凍”那樣的地基上建造起來(lái)的大城市。墨西哥城地震的啟示是，疏鬆沉積層能放大地震波。美國(guó)三藩市LomaPrieta地震1989年10月17在美國(guó)加州洛馬-普雷塔（LomaPrieta）聖克魯斯山地表面下約18km深處發(fā)生了裏氏7.1級(jí)的地震。地震造成聖安德烈斯斷層40km地段的斷裂。南起洛杉磯、北到俄勒岡州邊界，東到內(nèi)華達(dá)州都有震感。強(qiáng)震持續(xù)時(shí)間不到15s，但卻使8000平方公里地域受到破壞，致使死亡62人，傷3757人，毀壞了367家工商企業(yè)，使得12000多人無(wú)家可歸。損失超過(guò)70億美元。2.4工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防

抗震設(shè)防基本概念抗震設(shè)防

對(duì)建築結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)並採(cǎi)取一定的抗震構(gòu)造措施，以達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的?？拐鹪O(shè)防的目的在一定經(jīng)濟(jì)條件下，最大限度地限制和減輕工程結(jié)構(gòu)的地震破壞，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。抗震設(shè)防烈度按國(guó)家規(guī)定的許可權(quán)批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度稱為設(shè)防烈度。一般情況下，可採(cǎi)用《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》中的地震基本烈度。對(duì)已編制抗震設(shè)防區(qū)劃的城市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防烈度進(jìn)行抗震設(shè)防?？拐鹪O(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建築必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。地震基本烈度

定義：50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，一般場(chǎng)地條件下可能遭遇的超越概率為10%的地震烈度值。由國(guó)家地震局制定的《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001)確定。一個(gè)地區(qū)考慮地震時(shí)的抗震設(shè)防烈度一般情況下取其基本烈度。在基本烈度相同情況下，建築物所受地震影響並不完全相同，與產(chǎn)生該烈度的地震震級(jí)及震中距有關(guān)。設(shè)計(jì)基本地震加速度

定義：50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期超越概率為10%的地震加速度的設(shè)計(jì)取值。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)取用的地震作用大小由抗震設(shè)防烈度決定，但最終需落實(shí)到設(shè)計(jì)基本地震加速度上?！督êB抗震設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》規(guī)定了抗震設(shè)防烈度與設(shè)計(jì)基本地震加速度的對(duì)應(yīng)關(guān)係?？拐鹪O(shè)防烈度6度7度8度9度設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g0.10g(0.15g)0.2g(0.3g)0.4g地震波傳播過(guò)程中，會(huì)不斷產(chǎn)生“損耗”，傳播距離越遠(yuǎn)，就會(huì)逐漸失去了其中的高頻成分。對(duì)於震中距近的場(chǎng)地，地震波的高頻成分還沒有衰減，這些高頻成分造成了地面上的普通建築物的破壞。對(duì)於震中距遠(yuǎn)的情況，高頻成分大部分都衰減掉了，此時(shí)地震波以長(zhǎng)週期為主，會(huì)對(duì)高柔建築產(chǎn)生明顯影響。設(shè)計(jì)地震分組設(shè)計(jì)地震分組

不同地區(qū)的震害受到其不同震源的影響，即使宏觀烈度相同，但震害可能會(huì)有所差異。《抗震規(guī)範(fàn)》用設(shè)計(jì)地震分組來(lái)考慮震級(jí)和震中距對(duì)設(shè)防烈度相同地區(qū)的不同影響。抗震設(shè)防烈度（或設(shè)計(jì)基本地震加速度）相同的地區(qū)，可能屬於不同的設(shè)計(jì)地震分組：第一組表示近震中距，第二、三組表示遠(yuǎn)震中距。6度近震第一組6度遠(yuǎn)震第二組7度近震第一組7度遠(yuǎn)震第二組6度遠(yuǎn)震第三組678766789876我國(guó)《建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》GB50011-2010明確提出的“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防目標(biāo)：第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受低於本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建築物主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受相當(dāng)於本地區(qū)設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí)，建築物可能發(fā)生損壞，但經(jīng)一般修理仍可繼續(xù)使用；第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受高於本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞。小震不壞中震可修大震不倒

抗震設(shè)防目標(biāo)（要求）三個(gè)地震烈度水準(zhǔn)

小震（多遇烈度）:

50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)一般場(chǎng)地條件下，可能遭遇的超越概率為63.2%的地震烈度，50年一遇。

中震（基本烈度）:50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)一般場(chǎng)地條件下，可能遭遇的超越概率為10%的地震烈度，475年一遇。

大震（罕遇烈度）:50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)一般場(chǎng)地條件下，可能遭遇的超越概率為2~3%的地震烈度，1600~2500年一遇。

兩階段抗震設(shè)計(jì)方法

《抗震規(guī)範(fàn)》採(cǎi)用的兩階段設(shè)計(jì)過(guò)程為:第一階段（設(shè)計(jì)階段）:按多遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的組合進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載能力設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的彈性變形驗(yàn)算，保證小震不壞。第二階段（驗(yàn)算階段）:按罕遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作用效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱部位進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算，並採(cǎi)取相應(yīng)的構(gòu)造措施保證大震不倒。對(duì)絕大多數(shù)建築結(jié)構(gòu)而言,不需專門進(jìn)行第二水準(zhǔn)的抗震設(shè)計(jì)，而認(rèn)為按照上述兩階段設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)自然滿足中震可修的要求。不同使用性質(zhì)的建築物，地震破壞所造成後果的嚴(yán)重性是不一樣的。

核電站、大壩

通訊機(jī)房、醫(yī)院住宅臨時(shí)建築所以，對(duì)於不同用途建築的抗震設(shè)防，不宜採(cǎi)用同一標(biāo)準(zhǔn)。

抗震設(shè)防類別與抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防分類

根據(jù)建築遭遇地震破壞後，可能造成的人員傷亡、直接和間接經(jīng)濟(jì)損失、社會(huì)影響的程度及其在抗震救災(zāi)中的作用等因素，對(duì)各類建築所做的設(shè)防類別劃分。我國(guó)《建築工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223－2008將建築物按其用途的重要性分為四類：甲類(特殊設(shè)防類)：指使用上有特殊設(shè)施，涉及國(guó)家公共安全的重大建築工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害等重大災(zāi)害後果，需進(jìn)行特殊設(shè)防的建築。甲類建築舉例：A、郵電通信中的國(guó)際出入口局、國(guó)際無(wú)線電臺(tái)、國(guó)際衛(wèi)星通信地球站、國(guó)際海纜登錄站等建築；中央級(jí)、省級(jí)的電視調(diào)頻廣播發(fā)射塔（混凝土結(jié)構(gòu)≥250m，鋼結(jié)構(gòu)≥300m）。B、國(guó)家和區(qū)域的電力調(diào)度中心。C、研究、生產(chǎn)和存放高放射性物質(zhì)以及劇毒生物和化學(xué)製品、天然和人工細(xì)菌、病毒(如鼠疫、霍亂、傷寒等)的建築。D、三級(jí)特等醫(yī)院的住院部、醫(yī)技樓、門診部。如抗震城市中生命線工程的核心建築生命線工程包括：供水、供電、交通、消防、通訊、救護(hù)、供氣、供熱等系統(tǒng)及應(yīng)急避難所建築20萬(wàn)人口以上城鎮(zhèn)和縣級(jí)防災(zāi)應(yīng)急指揮中心省級(jí)電力調(diào)度中心大型鐵路、公路交通樞紐的核心建築，航站樓等大型體育場(chǎng)館、文化娛樂中心、會(huì)展中心、大型商城、常住人口超過(guò)8000人的高層住宅建築幼稚園、中小學(xué)的教學(xué)用房及學(xué)生宿舍和食堂等乙類(重點(diǎn)設(shè)防類)：地震時(shí)使用功能不能中斷或需儘快恢復(fù)的生命線相關(guān)建築，以及地震時(shí)可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害後果，需提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建築。丁類(適度設(shè)防類)：指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許在一定條件下適度降低設(shè)防要求的建築。丙類(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類)：指大量的除甲、乙、丁類建築以外的、按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)防的一般建築。一般的存儲(chǔ)低值物品、人員活動(dòng)少、無(wú)次生災(zāi)害的單層倉(cāng)庫(kù)人員較少的輔助建築物人員較少的臨時(shí)建築物、構(gòu)築物等

抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)不同抗震設(shè)防類別而提出的對(duì)建築物地震作用和抗震措施的要求。

一般情況下仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定丁類

按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定丙類

按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定乙類

按地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果且高於本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定其地震作用甲類

地震作用在設(shè)防烈度為6度時(shí)，除規(guī)範(fàn)有具體規(guī)定外，對(duì)乙、丙、丁類建築可不進(jìn)行地震作用計(jì)算。應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低其抗震措施，但抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)不應(yīng)降低。丁類應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求採(cǎi)取抗震措施丙類一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)按高於本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施；當(dāng)9度時(shí)，應(yīng)按比9度更高的要求採(cǎi)取抗震措施。乙類當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí)，應(yīng)按比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施；當(dāng)為9度時(shí)，應(yīng)按比9度更高的要求採(cǎi)取抗震措施。甲類抗震措施抗震措施：除地震作用和抗力計(jì)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，含抗震構(gòu)造措施。2.5抗震設(shè)計(jì)的基本要求結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的三個(gè)層次：概念設(shè)計(jì)(conceptdesign)、抗震計(jì)算、抗震措施。概念設(shè)計(jì)：在總體上把握抗震設(shè)計(jì)的基本原則；抗震計(jì)算：為建築抗震設(shè)計(jì)提供定量的手段；抗震措施：保證結(jié)構(gòu)延性和整體性．加強(qiáng)局部薄弱環(huán)節(jié)等。結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行建築和結(jié)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)佈置並確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程。地震作用的不確定性---隨機(jī)過(guò)程結(jié)構(gòu)計(jì)算假定與實(shí)際情況的差異結(jié)構(gòu)地震回應(yīng)的不確定性一、注意場(chǎng)地選擇選擇有利地段、避開不利地段，不在危險(xiǎn)地段進(jìn)行工程建設(shè)。

選擇薄的場(chǎng)地覆蓋層選擇堅(jiān)實(shí)的場(chǎng)地土避開場(chǎng)地的卓越週期注意場(chǎng)地選擇把握建築體型提高結(jié)構(gòu)延性設(shè)置多道防線重視非結(jié)構(gòu)因素二、把握建築體型堅(jiān)持建築物平、立面佈置的基本原則：對(duì)稱、規(guī)則、品質(zhì)與剛度變化均勻。嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的不規(guī)則程度。根據(jù)不同建築物高度選擇合適的結(jié)構(gòu)體系控制房屋的高寬比合理設(shè)置防震縫三、提高結(jié)構(gòu)延性選擇合理的結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制，提高結(jié)構(gòu)整體延性通過(guò)構(gòu)造措施保證不同構(gòu)件的延性增加結(jié)構(gòu)的贅餘度保證連接部位的延性和穩(wěn)定性避免一切脆性破壞四、設(shè)置多道防線框架結(jié)構(gòu)框架－剪力牆框架－支撐結(jié)構(gòu)聯(lián)肢剪力牆結(jié)構(gòu)五、重視非結(jié)構(gòu)因素非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞－－與主體結(jié)構(gòu)可靠連接非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)主體結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響（阻尼、週期、剛度）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力影響（填充牆造成短柱等）本章重點(diǎn)一、名詞解釋地震；地震波；震中；震中距；震源深度；震級(jí)；烈度震中烈度；抗震設(shè)防烈度（地震基本烈度）；設(shè)計(jì)基本地震加速度；抗震設(shè)防的三水準(zhǔn)目標(biāo)；兩階段設(shè)計(jì)。二、地震的分類三、地震波的分類及各自特點(diǎn)：縱波、橫波、瑞雷波、洛夫波。四、地震動(dòng)三要素五、工程結(jié)構(gòu)的震害種類。六、抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)七、結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)第三章場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)

工程地質(zhì)條件對(duì)震害的影響場(chǎng)地地基及基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算地基土的液化地基抗液化措施及處理3.1工程地質(zhì)條件對(duì)震害的影響局部地形條件的影響

局部地形條件對(duì)地震時(shí)建築物的破壞有較大影響局部地質(zhì)構(gòu)造的影響—斷層危險(xiǎn)

局部地質(zhì)構(gòu)造主要是指斷層——發(fā)震斷層、非發(fā)震斷層地下水位的影響

水邊地的地下水位較高，土質(zhì)也較鬆軟，容易在地震時(shí)產(chǎn)生土壤滑動(dòng)或地層液化。

山坡地在地震時(shí)會(huì)產(chǎn)生土壤滑動(dòng)

用另外的土石來(lái)填補(bǔ)地基，常有土壤密實(shí)度不足情形，導(dǎo)致建築物在地震時(shí)產(chǎn)生傾斜、沉陷。

沖積地的土質(zhì)鬆軟，地震時(shí)容易塌陷，如果此處有地下水層，還容易發(fā)生液化。

局部地形條件的影響臨近懸崖，容易滑落

谷地或低地，這裏的建築物容易在地震發(fā)生時(shí)，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裏，1200多人遇難局部突出地形的影響

1994年雲(yún)南昭通地震，蘆家灣某村坐落於山梁上，山梁長(zhǎng)150m，頂部最寬15m，最窄5m，高60m，距震中18km。

突出端部（山頂）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(duì)減?。?.在同樣地形條件下，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。地裂（1、與地下斷裂構(gòu)造直接相關(guān)的地裂；2-3、與發(fā)震斷裂間接相關(guān)的受應(yīng)力場(chǎng)控制所產(chǎn)生的地裂）局部地質(zhì)構(gòu)造的影響

地下水位的影響

地震時(shí)，地下水位對(duì)建築物危害程度的影響與水位深淺和地基土的類別有關(guān)。水位淺—破壞重水位深度<5m，對(duì)震害影響最明顯水位深度>5m，無(wú)明顯影響對(duì)軟弱土層（如粉砂、細(xì)砂、淤泥質(zhì)土）—地下水影響最大對(duì)粘性土——地下水影響大對(duì)碎石、角礫——地下水影響較小地段類別地質(zhì)、地形、地貌有利地段穩(wěn)定基巖，堅(jiān)硬土，開闊、平坦、密實(shí)、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，平面分佈上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（如故河道、疏鬆的斷破裂帶、暗埋的塘浜溝穀和半填半挖地基）等危險(xiǎn)地段地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等以及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯(cuò)位的部位地段選擇1.選擇有利地段；2.避開不利地段，當(dāng)無(wú)法避開時(shí)，應(yīng)採(cǎi)取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?.不在危險(xiǎn)地段建設(shè)。3.2

場(chǎng)地基本概念場(chǎng)地是指工程群體所在地，具有相似的反應(yīng)譜特徵。其範(fàn)圍相當(dāng)於廠區(qū)、居民社區(qū)和自然村或不小於1平方公里的平面面積。（GB50011-2010第2.1.8條）場(chǎng)地土場(chǎng)地範(fàn)圍內(nèi)的地基土。土

同一烈度區(qū)內(nèi)，場(chǎng)地土質(zhì)條件不同，震害不同

軟弱地基與堅(jiān)硬地基相比：自振週期長(zhǎng)、振幅大、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、土不穩(wěn)定、易液化土—結(jié)相互作用更明顯，增大結(jié)構(gòu)週期，改變振型場(chǎng)地土層的組成不同，對(duì)震害影響也不同圖3-1房屋破壞率與土層厚度關(guān)係

建築物震害除與地震類型、結(jié)構(gòu)類型等有關(guān)外，還與其下臥層的構(gòu)成、覆蓋層厚度密切相關(guān)。一般而言，房屋倒塌率隨土層厚度的增加而加大，軟弱場(chǎng)地上建築物震害一般重於堅(jiān)硬場(chǎng)地。巖層中的地震波具有多種頻率成分。其中，在振幅譜中幅值最大的頻率分量所對(duì)應(yīng)的週期，稱為地震動(dòng)的卓越週期。由於土層的過(guò)濾特性與選擇放大作用，地表地震動(dòng)的卓越週期很大程度上取決於場(chǎng)地的固有週期。當(dāng)建築物固有週期與地震動(dòng)的卓越週期接近時(shí)，建築物振動(dòng)會(huì)加大，震害加重。多層土的地震效應(yīng)主要取決於三個(gè)基本因素：覆蓋土層厚度、土層剪切波速、巖土阻抗比。其中，巖土阻抗比主要影響共振放大效應(yīng)，其他兩者則主要影響地震動(dòng)的頻譜特性。場(chǎng)地類別考慮到地震作用下不同場(chǎng)地條件對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)回應(yīng)的影響，《建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》將場(chǎng)地劃分為I～I(xiàn)V四種類別。場(chǎng)地類別反映了地震情況下場(chǎng)地的動(dòng)力效應(yīng)。決定場(chǎng)地類別的主要因素是覆蓋層厚度和土層等效剪切波速3.2.1覆蓋層厚度覆蓋層厚度是指地表面至地下基巖面的距離。所謂基巖介面是地震波傳播途徑中的一個(gè)強(qiáng)烈的折射與反射面，此介面以下的巖層振動(dòng)剛度要比上部土層的相應(yīng)值大很多。工程中，當(dāng)下部土層剪切波速達(dá)到上部土層剪切波速2.5倍，且下部土層中沒有剪切波速小於400m/s的巖土層時(shí)，該下部土層可視作基巖。深部土層的剪切波速往往難以取得。關(guān)於場(chǎng)地覆蓋層厚度：一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大於500m/s的土層頂面的距離確定。當(dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大於相鄰上層土剪切波速2.5倍的土層，且其下臥巖土的剪切波速均不小於400m/s時(shí)，可按地面至該土層頂面的距離確定。剪切波速大於500m/s的孤石、透鏡體應(yīng)視同周圍土層。土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋土層扣除。覆蓋土層厚度越大，震害越嚴(yán)重。3.2.2土層等效剪切波速場(chǎng)地土的剛性一般用土的剪切波速表示，剪切波速是土的重要?jiǎng)恿?shù)，反映了場(chǎng)地的動(dòng)力性能。

土層的平均剪切波速計(jì)算公式：

se—土層等效剪切波速(m/s)；

d0—計(jì)算深度（m），取覆蓋層厚度和20m二者的較小值；

t—剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間;di—計(jì)算深度範(fàn)圍內(nèi)第i土層的厚度(m);

si—計(jì)算深度範(fàn)圍內(nèi)第i土層的剪切波速(m/s);n—計(jì)算深度範(fàn)圍內(nèi)土層的分層數(shù)。對(duì)於不超過(guò)10層和高度不超過(guò)24m的丙類建築及丁類建築，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)剪切波速時(shí)，可以根據(jù)巖土名稱和性狀，按GB50011-2010表4.1.3劃分土的類型，再利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)在該表的剪切波速範(fàn)圍內(nèi)估計(jì)各土層的剪切波速。GB50011-2010表4.1.3土的類型劃分和剪切波速範(fàn)圍土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速範(fàn)圍（m/s）巖石堅(jiān)硬、較硬且完整的巖石vs>800堅(jiān)硬土或軟質(zhì)巖石破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實(shí)的碎石土800≥vs>500中硬土中密、稍密的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗、中砂，fak>150的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土500≥vs>250中軟土稍密的礫、粗、中砂，除鬆散外的細(xì)、粉砂，fak≤150的粘性土和粉土，fak>130的填土，可塑新黃土250≥vs>150軟弱土淤泥和淤泥質(zhì)土，鬆散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，fak≤130的填土，流塑黃土vs≤150注：fak－－地基承載力特徵值(kPa)；vs為巖土剪切波速。場(chǎng)地類別建築的場(chǎng)地類別，根據(jù)土層的平均剪切波速和場(chǎng)地覆蓋層厚度劃分為四類，其中的I類又分為I0為I1亞類。

GB50011-2010

表4.1.6各類建築場(chǎng)地的覆蓋層厚度（m）巖石的剪切波速或土的等效剪切波速（m/s）場(chǎng)地類別I0I1IIIIIIVVs>8000800≥Vs>5000500≥Vse>250<5≥5250≥Vse>150<33~50>50Vse≤150<33~1515~80>80例：已知某建築場(chǎng)地的鑽孔土層資料如表所示，試確定該建築場(chǎng)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(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5202.確定覆蓋層厚度

d0＝63m3.確定建築場(chǎng)地類別查表，屬於Ⅲ類場(chǎng)地解：1.計(jì)算地面下土層的等效剪切波速容易產(chǎn)生震害的天然地基：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；2.雜填土、回填土和沖填土等鬆軟填土地基，土質(zhì)鬆軟且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開裂；3.溝、坑、古河道、坡地半挖半填等非勻質(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。3.3地基及基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算

地基是指建築物基礎(chǔ)下麵受力層範(fàn)圍內(nèi)的土層。一般土層地基在地震時(shí)很少發(fā)生問題。造成上部建築物破壞的主要是鬆軟土地基和不均勻地基。因此應(yīng)根據(jù)土質(zhì)不同採(cǎi)用不同的處理方案。相應(yīng)的抗震措施1.軟弱粘性土地基：採(cǎi)用樁基，地基加固2.雜填土地基：換土夯實(shí)；地基加固3.不均勻地基：綜合建築體型、荷載、烈度、結(jié)構(gòu)類型等採(cǎi)取合理的結(jié)構(gòu)佈局和地基抗震措施地基加固處理方法換土墊層法重錘夯實(shí)法擠密樁法沉井預(yù)壓法特點(diǎn):(1)在靜力條件下具有一定的承載能力

(2)在地震時(shí)會(huì)全部或部分喪失承載力，或產(chǎn)生不均勻沉陷

(3)前兩類震害不能用加寬基礎(chǔ)，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)等措施克服，應(yīng)採(cǎi)用地基處理，如置換、加密、強(qiáng)夯等，或採(cǎi)用樁基等深基礎(chǔ)

下列建築可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算：1.地基主要受力層範(fàn)圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建築：

1)一般的單層廠房和單層空曠房屋；

2)砌體房屋;3)不超過(guò)8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋；

4)基礎(chǔ)荷載與3)項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震牆房屋。2.建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建築。注:軟弱粘性土層指7度、8度和9度時(shí)，地基承載力特徵值分別小於80、100和120kPa的土層。

天然地基抗震承載力驗(yàn)算地基抗震承載力地基抗震承載力>靜承載力

faE—調(diào)整後的地基抗震承載力設(shè)計(jì)值；

s—地基抗震承載力調(diào)整係數(shù)，與土的性質(zhì)有關(guān)；

fa—寬深修正後的地基土靜承載力特徵值。有限次動(dòng)載作用下，多數(shù)土的強(qiáng)度較靜載下稍高地震是偶然荷載,安全度適當(dāng)減小原因在靜承載力上乘以大於1的係數(shù)：faE=

sfa方法驗(yàn)算公式

驗(yàn)算天然地基地震作用下豎向承載力，按地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面壓力(可認(rèn)為呈直線分佈)應(yīng)符合下列要求：

平均壓力：p≤faE邊緣壓力：pmax≤1.2faE

p—

地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)底面平均壓力;

pmax

—

地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基礎(chǔ)邊緣的最大壓力;

注：高寬比>4的高層建築，地震作用下基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力；其他建築:基礎(chǔ)底面零應(yīng)力區(qū)面積≤15%總基礎(chǔ)面積。

樁基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算

承受豎向荷載為主的低承臺(tái)樁基，當(dāng)?shù)孛嫦聼o(wú)液化土層，且樁承臺(tái)周圍無(wú)淤泥、淤泥質(zhì)土和地基承載力特徵值<100kPa的填土?xí)r，下列建築可不進(jìn)行樁基抗震承載力驗(yàn)算：

1.建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建築和砌體結(jié)構(gòu)房屋。

2.7度和8度時(shí)的下列建築：

1)一般的單層廠房和單層空曠房屋；

2)不超過(guò)8層且高度在24m以下的一般民用框架房屋；

3)基礎(chǔ)荷載與2)項(xiàng)相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房和多層混凝土抗震牆房屋。非液化土中低承臺(tái)樁基的抗震驗(yàn)算要求1.單樁豎向和水準(zhǔn)向抗震承載力設(shè)計(jì)值，可比靜載時(shí)提高25%;2.當(dāng)?shù)叵率衣裆畲箪?m時(shí)，樁所承擔(dān)的地震剪力按下式計(jì)算：

V0—上部結(jié)構(gòu)的底部水準(zhǔn)地震剪力（kN）；

V—樁承擔(dān)的地震剪力（kN）；<0.3V0時(shí)取0.3V0，>0.9V0

時(shí)取0.9V0；

H—建築的地上部分高度；df—基礎(chǔ)埋深。存在液化土層的低承臺(tái)樁基抗震驗(yàn)算要求1.不宜計(jì)入承臺(tái)側(cè)面土抗力或剛性地坪對(duì)水準(zhǔn)地震作用的分擔(dān)作用；2.當(dāng)樁承臺(tái)底面上、下分別有厚度不小於1.5m、1.0m的非液化土層或非軟弱土層時(shí)，可按下列二種情況進(jìn)行樁的抗震驗(yàn)算，並按不利情況設(shè)計(jì)：

1)樁承受全部地震作用，樁承載力按非液化土層樁基取用，液化土的樁周摩阻力及樁水準(zhǔn)抗力均應(yīng)乘以表4.4.3的折減係數(shù)。

表4.4.3土層液化影響折減係數(shù)實(shí)際標(biāo)貫錘擊數(shù)／臨界標(biāo)貫錘擊數(shù)深度ds(m)折減係數(shù)

0.6ds

10010<ds

201/3>0.6～0.8ds

101/310<ds

202/3>0.8～1.0ds

102/310<ds

201

2)地震作用按水準(zhǔn)地震影響係數(shù)最大值的10%採(cǎi)用，樁承載力仍按非液化土層樁基計(jì)算，但應(yīng)扣除液化土層的全部摩阻力及樁承臺(tái)下2m深度範(fàn)圍內(nèi)非液化土的樁周摩阻力。

地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)是通過(guò)選擇合理的基礎(chǔ)體系和抗震驗(yàn)算來(lái)共同保證其抗震能力的。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)單元不宜部分採(cǎi)用天然地基而另外部分採(cǎi)用樁基；3）地基有軟弱土、可液化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻土層時(shí)，宜加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性；4）根據(jù)具體情況，選擇對(duì)抗震有利的基礎(chǔ)類型，在抗震驗(yàn)算時(shí)應(yīng)儘量考慮結(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)。

液化的概念定義地震時(shí)，飽和砂土或粉土顆粒在強(qiáng)烈振動(dòng)下發(fā)生相對(duì)位移，顆粒結(jié)構(gòu)有壓密的趨勢(shì)，當(dāng)其本身滲透能力較小，短時(shí)間內(nèi)孔隙水排泄不走而受到擠壓，孔隙水壓力急劇增加，當(dāng)孔隙水的壓力增加到與剪切面上的法向壓應(yīng)力接近或相等時(shí)，砂土或粉土受到的有效壓應(yīng)力下降乃至喪失，土顆粒局部或全部處?kù)稇腋顟B(tài)。此時(shí)，土體的抗剪強(qiáng)度等於零，形成有如液體的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為“液化”。3.4

地基土的液化土體液化模型

液化的概念砂土液化現(xiàn)象

宏觀表現(xiàn)：地表噴砂冒水

砂土液化是地下水位高的鬆散砂質(zhì)沉積地基常見的震害現(xiàn)象。

唐山地震時(shí)，嚴(yán)重液化地區(qū)噴水高度達(dá)8米，廠房沉降達(dá)1米。天津地震時(shí)，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個(gè)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(dá)5立方米。有時(shí)地面運(yùn)動(dòng)停止後，噴水現(xiàn)象可持續(xù)30分鐘。液化的震害：噴水冒砂淹沒農(nóng)田，淤塞管道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋樑破壞，等等。液化使建築物產(chǎn)生下列震害：1.地面開裂下沉使建築物產(chǎn)生過(guò)度下沉或整體傾斜。2.不均勻沉降引起建築物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水準(zhǔn)構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)破壞，使?fàn)濗w開裂和建築物體形變化處開裂。3.室內(nèi)地坪上鼓、開裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)GBJ50011－2010

對(duì)液化土的規(guī)定4.3.2地面下存在飽和砂土和飽和粉土?xí)r，除6度外，應(yīng)進(jìn)行液化判別；存在液化土層的地基，應(yīng)根據(jù)建築的抗震設(shè)防類別、地基的液化等級(jí)，結(jié)合具體情況採(cǎi)取相應(yīng)的措施。（為強(qiáng)制性條文）

影響地基土液化的因素地質(zhì)年代

地質(zhì)年代越久的土層，抵抗液化能力越強(qiáng)。土層土粒的組成和密實(shí)程度

細(xì)砂比粗砂更容易液化，密實(shí)度小的土更容易液化土層埋置深度和地下水位深度

埋深越大，地下水位越深，就越不容易液化地震烈度和地震持續(xù)時(shí)間

地基土液化的判別

飽和土液化的判別一般分兩步進(jìn)行，即初步判別和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別。地質(zhì)年代

地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世(Q3)及以前的土層，7、8度時(shí)可判為不液化。

（沉積時(shí)間長(zhǎng)、具有膠結(jié)緊密結(jié)構(gòu)、固結(jié)度和密實(shí)度好）初步判別經(jīng)初步判別定為不液化或不考慮液化影響，則可不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別地質(zhì)年代土中粘粒含量粘粒：粒徑≤0.005mm，土的粘聚力增大

粉土內(nèi)粘粒含量百分率超過(guò)某一限值（7度、8度和9度分別不小於10、13和16）時(shí)，可判為不液化。

上覆非液化土層厚度和地下水位深度上覆非液化土層厚度

地震時(shí)能抑制可液化土層噴水冒砂的厚度。非液化層構(gòu)成堆積5年以上地基承載力>100kPa

天然地層人工填土層從第一層頂面算至地表

當(dāng)覆蓋層中夾有軟土層時(shí)對(duì)抑制噴水冒砂作用很小，且其本身在地震中很可能發(fā)生軟化現(xiàn)象，該土層應(yīng)從覆蓋層中扣除?？刹豢紤]液化影響的適用範(fàn)圍（滿足條件之一即可）:

上覆非液化土層厚度條件：du>d0+db-2

地下水位深度條件：

dw>d0+db-3

兩者之和應(yīng)滿足條件:du+dw>1.5d0+2db-4.5dw—地下水位深度(m)，宜按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)年平均最高水位採(cǎi)用，也可按近期內(nèi)年最高水位採(cǎi)用；du—上覆蓋非液化土層厚度(m)，計(jì)算時(shí)宜扣除淤泥和淤泥質(zhì)土層；db—基礎(chǔ)埋置深度(m)，不超過(guò)2m時(shí)應(yīng)採(cǎi)用2m；d0—液化土特徵深度(m)，見右表。9m8m7m

砂土8m7m6m

粉土987烈度飽和土類別

例圖示為某場(chǎng)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(chǔ)埋深db=2m,該場(chǎng)地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。解：按判別式確定dw=6mdu=5.5mdb=2m查液化土特徵深度表9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別dw=6mdu=5.5mdb=2m因此，需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m

鑽孔至試驗(yàn)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(biāo)貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)範(fàn)規(guī)定的臨界值Ncr比較來(lái)確定是否會(huì)液化。1---穿心錘；2---錘墊；3---觸探桿4---貫入器頭；5---出水孔；6---貫入器身；7---貫入器靴

對(duì)於初判不屬於不考慮液化的情況，可採(cǎi)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)一步細(xì)判。

當(dāng)飽和液化土的標(biāo)貫擊數(shù)N63.5的值小於Ncr值時(shí)，判為液化，否則判為不液化。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)---地下水位深度（m)---飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（m)---液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按下表採(cǎi)用---粘粒含量百分率，當(dāng)小於3或是砂土?xí)r，均應(yīng)取3表4.3.4液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值N0設(shè)計(jì)基本地震加速度(g)0.100.150.200.300.40液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值710121619---調(diào)整係數(shù)，設(shè)計(jì)地震第一組取0.80，第二組取0.95，第三組取1.05。β

液化場(chǎng)地危害程度（液化指數(shù)→液化等級(jí)→震害情況）---判別深度內(nèi)每一個(gè)鑽孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)---分別為第i點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)值大於臨界值時(shí)取臨界值---i點(diǎn)所代表的土層厚度(m)，可採(cǎi)用與該標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)相鄰的上、下兩標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度差的一半，但上界不高於地下水位深度，下界不深於液化深度；---i土層單位土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值(單位為m-1)。當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大於5m時(shí)應(yīng)採(cǎi)用10，等於20m時(shí)應(yīng)採(cǎi)用零值，5～20m時(shí)應(yīng)按線性內(nèi)插法取值。液化指數(shù)液化地基等級(jí)的評(píng)價(jià)根據(jù)液化指數(shù)，按GBJ50011-2010表4.3.5確定液化等級(jí)液化等級(jí)與相應(yīng)的震害液化等級(jí)

地面噴砂冒水情況

對(duì)建築物的危害情況輕微地面無(wú)噴水冒砂，或僅在窪地、訶邊有零星的噴水冒砂點(diǎn)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(yán)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(shí)不均勻沉陷可達(dá)200mm嚴(yán)重一般噴水冒砂都很嚴(yán)重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大於200mm，高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜表4.3.5液化等級(jí)與液化指數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)係液化等級(jí)輕微中等嚴(yán)重液化指數(shù)IIE0<IIE≤66<IIE≤18IIE>183.5

地基抗液化措施根據(jù)建築類別和地基液化等級(jí)查表選擇處理措施建築抗震地

基

的

液

化

等

級(jí)設(shè)防類別輕微中等嚴(yán)重乙類部分消除液化沉陷，或?qū)A(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷丙類基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，亦可不採(cǎi)取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理丁類可不採(cǎi)取措施可不採(cǎi)取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或其他經(jīng)濟(jì)的措施全部消除地基液化沉陷措施，應(yīng)符合：採(cǎi)用樁基時(shí)，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長(zhǎng)度(不包括樁尖部分)，應(yīng)按計(jì)算確定，且對(duì)碎石土，礫、粗、中砂，堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土尚不應(yīng)小於0.8m，對(duì)其他非巖石土尚不宜小於1.5m。採(cǎi)用深基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)底面應(yīng)埋入液化深度以下的穩(wěn)定土層中，其深度不應(yīng)小於0.5m。採(cǎi)用加密法(如振沖、振動(dòng)加密、擠密碎石樁、強(qiáng)夯等)加固時(shí)，應(yīng)處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加固後，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小於規(guī)範(fàn)規(guī)定的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。用非液化土替換全部液化土層，或增加上覆非液化土層的厚度。採(cǎi)用加密法或換土法處理時(shí)，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過(guò)基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2且不小於基礎(chǔ)寬度的1/5。部分消除地基液化沉陷措施，應(yīng)符合：處理深度應(yīng)使處理後的地基液化指數(shù)減少，其值不宜大於5；大面積筏基、箱基的中心區(qū)域，處理後的液化指數(shù)可比上述規(guī)定降低1；對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)小於基礎(chǔ)底面下液化土特徵深度和基礎(chǔ)寬度的較大值。注：中心區(qū)域指位於基礎(chǔ)外邊界以內(nèi)沿長(zhǎng)寬方向距外邊界大於相應(yīng)方向1/4長(zhǎng)度的區(qū)域。採(cǎi)用振沖或擠密碎石樁加固後，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小於規(guī)範(fàn)規(guī)定的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過(guò)基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2，且不小於基礎(chǔ)寬度的1/5。採(cǎi)取減小液化震陷的其他方法，如增厚上覆非液化土層的厚度和改善周邊的排水條件等。減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理選擇合適的基礎(chǔ)埋置深度調(diào)整基礎(chǔ)底面積，減少基礎(chǔ)偏心加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性和剛度，如採(cǎi)用箱基、筏基或鋼筋混凝土十字條形基礎(chǔ)，加設(shè)基礎(chǔ)圈梁等減輕荷載，增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和均勻?qū)ΨQ性，合理設(shè)置沉降縫，避免採(cǎi)用對(duì)不均勻沉降敏感的結(jié)構(gòu)形式等管道穿過(guò)建築處應(yīng)預(yù)留足夠尺寸或採(cǎi)用柔性接頭本章重點(diǎn)一、名詞解釋場(chǎng)地、場(chǎng)地土、覆蓋層厚度、場(chǎng)地土的液化；二、簡(jiǎn)答1、場(chǎng)地土類型、場(chǎng)地類別的劃分及工程意義2、場(chǎng)地選擇的原則3、場(chǎng)地土液化的原因及危害4、場(chǎng)地土液化的判別方法5、液化指數(shù)的作用6、天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算的一般原則7、可液化地基和軟土地基的抗震措施8、樁基抗震設(shè)計(jì)的基本方法等三、計(jì)算1、建築場(chǎng)地的類型判定2、地基土的液化判別3、地基土液化等級(jí)的判別本章重點(diǎn)

第4章結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震驗(yàn)算

主要內(nèi)容概述

單自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析

單自由度彈性體系水準(zhǔn)地震作用與抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜

多自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析

考慮水準(zhǔn)地震作用扭轉(zhuǎn)影響的計(jì)算

結(jié)構(gòu)豎向地震作用的計(jì)算

建築結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算

結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)定義:地震引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)回應(yīng)。包括地震作用在結(jié)構(gòu)中引起的速度、加速度、位移和內(nèi)力等。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析屬於結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)範(fàn)疇。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)與地震地面運(yùn)動(dòng)特性、結(jié)構(gòu)自身動(dòng)力特性（自振週期、阻尼、振型）等因素有關(guān)。4.1概述

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論的發(fā)展結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論包括：

地震作用的確定、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段:靜力理論階段（1899年，日本大森房吉提出）基本假設(shè):建築物為絕對(duì)剛體，地震時(shí)建築物和地面一起運(yùn)動(dòng)，無(wú)相對(duì)地面的位移;結(jié)構(gòu)各部分的加速度與地面加速度大小相同，取其最大值用於結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。作用在建築物每一樓層的水準(zhǔn)地震作用:

—地面運(yùn)動(dòng)最大加速度；k—地震係數(shù)，地面運(yùn)動(dòng)最大加速度與重力加速度的比值，反映該地區(qū)地震的強(qiáng)烈程度，取0.1~0.2；Gi—集中在第i樓層的重力荷載。

該方法忽略結(jié)構(gòu)自身動(dòng)力特性（如自振週期、阻尼比）的影響，對(duì)低矮、剛性較大的建築可行，但對(duì)具一定柔性的結(jié)構(gòu)物誤差較大。反應(yīng)譜理論階段（1940年，美國(guó)Biot提出）至今為我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)中地震作用計(jì)算的理論基礎(chǔ)。單自由度彈性體系的地震作用:

F=FEK=kG

F、FEK—作用在結(jié)構(gòu)上的地震作用和底部剪力；

k—地震係數(shù)；

—?jiǎng)恿S數(shù)（靜力理論無(wú)此係數(shù)，即地震作用的大小不僅與地震強(qiáng)度有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性有關(guān)）；G—結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值。動(dòng)力分析階段特點(diǎn)：對(duì)一些重要結(jié)構(gòu)物的抗震設(shè)計(jì)採(cǎi)用動(dòng)力時(shí)程分析法；可以揭示結(jié)構(gòu)的破壞過(guò)程及內(nèi)力重分佈過(guò)程；可以考慮地震動(dòng)的三要素—振動(dòng)幅值、頻譜特性和地震持續(xù)時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞作用?；峨S機(jī)振動(dòng)理論的抗震分析

地震地面運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)上非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程；結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下會(huì)進(jìn)入明顯的非線性或非彈性階段；即使是線性結(jié)構(gòu)，其地震反應(yīng)也是非平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程?；峨S機(jī)振動(dòng)理論的抗震分析可以考慮地震動(dòng)非平穩(wěn)隨機(jī)特性和結(jié)構(gòu)的隨機(jī)特性，是一種更合理的計(jì)算分析方法，但是計(jì)算理論複雜、艱深，計(jì)算量大。

確定性的地震作用→確定性的結(jié)構(gòu)隨機(jī)地震激勵(lì)→隨機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)林家浩－－虛擬激勵(lì)法（已寫入橋樑抗震規(guī)範(fàn)）李傑－－隨機(jī)結(jié)構(gòu)概論密度演化方法蘇成－－隨機(jī)振動(dòng)分析的顯式積分法

地震作用計(jì)算和結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算基本原則

結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法（規(guī)範(fàn)規(guī)定了以下三種）：

①高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主且品質(zhì)和剛度沿高度分佈比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似於單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，宜採(cǎi)用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法；②除①以外的建築，宜採(cǎi)用振型分解反應(yīng)譜法；③特別不規(guī)則的建築、甲類建築和超過(guò)下高度範(fàn)圍的高層建築，應(yīng)採(cǎi)用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，當(dāng)取三組時(shí)程曲線時(shí)，計(jì)算結(jié)果宜取時(shí)程分析法的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值；當(dāng)取七組及七組以上的時(shí)程曲線時(shí)，計(jì)算結(jié)果可取時(shí)程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值。GBJ50011-2010表5.1.2-1採(cǎi)用時(shí)程分析的房屋高度範(fàn)圍烈度、場(chǎng)地類別房屋高度範(fàn)圍（m）8度Ⅰ、Ⅱ類場(chǎng)地和7度＞1008度Ⅲ、Ⅳ類場(chǎng)地＞809度＞60現(xiàn)行抗震規(guī)範(fàn)規(guī)定:採(cǎi)用時(shí)程分析法時(shí)，應(yīng)按建築場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用實(shí)際強(qiáng)震記錄和人工模擬的加速度時(shí)程曲線，其中實(shí)際強(qiáng)震記錄的數(shù)量不應(yīng)少於總數(shù)的2/3，多組時(shí)程曲線的平均地震影響係數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所採(cǎi)用的地震影響係數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符，其加速度時(shí)程的最大值可按表5.1.2-2採(cǎi)用。彈性時(shí)程分析時(shí)，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小於振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65％，多條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小於振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80％。表5.1.2-2時(shí)程分析所用地震加速度時(shí)程的最大值（cm/s2）地震影響6度7度8度9度多遇地震1835（55）70（110）140罕遇地震125220（310）400（510）620注：括弧內(nèi)數(shù)值用於設(shè)計(jì)基本地震加速度0.15g和0.30g地區(qū)。質(zhì)點(diǎn)系和自由度

一般單層結(jié)構(gòu)因品質(zhì)相對(duì)集中，在進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算時(shí)可將這些結(jié)構(gòu)中參與振動(dòng)的所有品質(zhì)全部折算到頂部，形成單質(zhì)點(diǎn)體系。若該體系只作單向運(yùn)動(dòng)，則稱為單自由度體系。

品質(zhì)沿高度分佈較均勻的多高層結(jié)構(gòu),可簡(jiǎn)化為多質(zhì)點(diǎn)體系。體系受地震作用運(yùn)動(dòng)時(shí)，成為多自由度體系。4.2單自由度彈性體系的地震

反應(yīng)分析單自由度結(jié)構(gòu)受力分析地面發(fā)生水準(zhǔn)振動(dòng)時(shí)，令地面位移為xg(t)，單自由度體系相對(duì)地面的位移為x(t)，則該體系的總位移為xg(t)+x(t)。這樣，作用在該體系上的力有:

單自由度彈性體系的運(yùn)動(dòng)方程達(dá)朗貝爾原理:I(t)+R(t)+S(t)=0慣性力彈性恢復(fù)力S(t)=-K·x(t)阻尼力運(yùn)動(dòng)方程:

單自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析

設(shè) ，代入運(yùn)動(dòng)方程得：

—

體系阻尼比，

—

無(wú)阻尼單自由度彈性體系的圓頻率，即2

秒時(shí)間內(nèi)體系的振動(dòng)次數(shù);

T—

結(jié)構(gòu)的自振週期

=0.02鋼結(jié)構(gòu)

=0.05鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)部分強(qiáng)迫振動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)方程的解：

′

—

有阻尼單自由度彈性體系的圓頻率，由於地震發(fā)生前體系處?kù)鹅o止?fàn)顟B(tài)，即體系初位移和初速度均等於零，因此單自由度彈性體系位移反應(yīng)為：

x(t)—

與有關(guān)。杜哈密（Duhamel）積分地震作用是一個(gè)慣性力，考慮到在抗震設(shè)計(jì)中，往往只需求出地震作用的最大值最大相對(duì)速度最大絕對(duì)加速度最大反應(yīng)之間的關(guān)係最大相對(duì)位移(在阻尼比、地面運(yùn)動(dòng)確定後，最大反應(yīng)只是結(jié)構(gòu)週期的函數(shù)，數(shù)值積分)為結(jié)構(gòu)的最大加速度反應(yīng)

地震反應(yīng)譜

反應(yīng)譜的概念：?jiǎn)巫杂啥葟椥泽w系在給定的地震作用下某個(gè)最大反應(yīng)量（如Sa、Sv、Sd）與體系自振週期的關(guān)係曲線。4.3單自由度彈性體系的水準(zhǔn)地

震作用和抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜地震加速度反應(yīng)譜可理解為一個(gè)確定的地面運(yùn)動(dòng)輸入，作用於自振週期各不相同的單自由度體系，所引起各體系最大加速度反應(yīng)與相應(yīng)體系自振週期的關(guān)係曲線。給定

、T、計(jì)算確定Sa繪製座標(biāo)（T,

Sa）的點(diǎn)設(shè)定新的T值反應(yīng)譜的計(jì)算方法相對(duì)位移反應(yīng)譜Elcentro1940（N-S）地震記錄相對(duì)速度反應(yīng)譜Elcentro1940（N-S）地震記錄絕對(duì)加速度反應(yīng)譜Elcentro1940（N-S）地震記錄相對(duì)位移反應(yīng)譜絕對(duì)加速度反應(yīng)譜相對(duì)速度反應(yīng)譜地震反應(yīng)譜的特點(diǎn)：1.阻尼比對(duì)反應(yīng)譜影響很大2.對(duì)於加速度反應(yīng)譜，當(dāng)結(jié)構(gòu)週期小於某個(gè)值時(shí)幅值隨週期急劇增大，大於某個(gè)值時(shí)，快速下降。3.對(duì)於速度反應(yīng)譜，當(dāng)結(jié)構(gòu)週期小於某個(gè)值時(shí)幅值隨週期增大，隨後趨於常數(shù)。4.對(duì)於位移反應(yīng)