《建筑結構抗震設計》

?建筑結構抗震設計?

本課程簡要地介紹地震的成因、破壞機理、地震荷載。重點指導學生應用?建筑抗震設計標準〔GB50011-2001〕??公路工程抗震設計標準(JTJ004-89)?中的條文與思想進行的抗震概念設計及抗震計算設計。一、課程性質和任務地震是一種自然災害，強烈地震會造成建筑物倒塌或損壞，中國是一個多地震的國家，因此，建筑結構抗震設計是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課。本課程的任務是介紹地震作用的根本原理及結構抗震的設計方法，使學生掌握結構抗震設計的根本理論和方法，以及處理實際問題的能力。二、課程教學的根本要求1、了解地震的成因及地震帶分布，了解地震動的根本要素及地震造成的災害。2、掌握地震作用的計算，能根據(jù)場地條件、地震烈度及結構動力特性，計算地震作用。3、掌握抗震設計的總體要求及概念設計，熟練掌握底部剪力法、分解反響譜法，了解時程分析法。4、掌握并能很好地運用常用工業(yè)、民用房屋結構的抗震設計方法及抗震構造措施。三、課程的根本內容第1章緒論第2章場地與地基第3章結構地震反響分析與抗震計算第4章多高層建筑鋼筋混凝土結構抗震設計第5章橋梁抗震設計第6章公路工程抗震設計第7章隔震結構簡介第1章緒論

§1.1地震與地震動地震是一種具有突發(fā)性的自然現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年大約發(fā)生500萬次地震，其中絕大多數(shù)(約占99%)地震屬于小地震，只有用靈敏的儀器才能測到，而人們能夠感覺到的有感地震，僅占一年中地震總數(shù)的1%左右〔約5萬次〕，至于會造成嚴重破壞災害的強烈地震那么為數(shù)更少，7級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8.9級，發(fā)生于1960年5月22日的智利地震。引致災害的自然作用災害類別氣象方面極端雨量太多洪災太少干旱極端氣溫太高熱浪太低霜凍、大風雪極端強風臺風、龍卷風地貌方面板塊活動地震、海嘯、火山爆發(fā)重力作用泥石流、雪崩生物方面與動物、微生物有關蝗蟲、白蟻等蟲害細菌或病毒疾病︰如傷寒、“非典”、瘟疫與植物有關真菌病害︰如小麥的鐵銹病數(shù)量激增野草蔓延、赤潮地震災害概述一、地震是群災之首災害自然災害人為災害1、人為災害：火災、污染〔大氣、水、海洋〕、核泄漏、戰(zhàn)爭等。2、自然災害：地震災害是群災之首，它具有突發(fā)性和不可預測性，以及頻度較高，并產(chǎn)生嚴重次生災害，對社會也會產(chǎn)生很大影響等特點。地震序列

一般把一次強震發(fā)生前后一定時間內〔幾天、幾個月或幾年〕發(fā)生的大大小小地震按時間排列起來稱為一個地震序列。并根據(jù)各個地震序列中大小地震比例關系、能量釋放特征等，將地震序列劃分為主震型、震群型和孤立型等三個類型。主震震級很突出，釋放的地震波能量占全序列總能量的90%以上,或最大震級和次大震級之差在0.8-2.4級,稱為主震型序列；在地震序列中沒有一個突出的主震，而是由震級相近的兩次或屢次地震組成，最大地震釋放的能量一般只占全序列總能量的80%以下,或最大震級和次大震級之差小于0.7級，稱為震群或多震型序列；主震震級特別突出,前震和余震都很少且震級也很小，大小地震極不成比例,最大震級和次大震級大于2.5級，稱為孤立型或單發(fā)型序列。臺灣省南投縣集集發(fā)生7.6級大地震，震源深度10公里左右，重災區(qū)在日月潭地區(qū)。該區(qū)有許多活斷層，開始是“雙冬斷層〞發(fā)生活動，同時牽動相鄰的車籠埔斷層的大規(guī)模滑動，導致斷層沿岸的豐原、大境、務峰、中興新村、南投和名間、竹川等市縣村鎮(zhèn)地區(qū)的災難性破壞，大局部地段已被夷為平地。整個災區(qū)死亡2329人，傷8722人，失蹤39人，倒塌各種建筑9909棟，嚴重破壞7575棟，受災人口250萬，災民32萬，財產(chǎn)損失92億美元。云林縣六市中山國寶二期大樓座落在大智路上，為12層鋼筋混凝土住宅和商務混合大樓，其中二棟自樓梯間相接處分裂，東側樓6層以下全部塌陷，并向東側倒在鄰房4層樓公寓上。西側樓5層以下全部倒塌，并向西傾倒在另一棟大樓上，柱子間距介于8米到10米，且柱子數(shù)量偏少。彰化縣員林鎮(zhèn)邦富貴名門大樓座落在中山路惠明街口，為16層鋼筋混凝土集合住宅大樓。地震時其中一棟傾倒靠在呈L型平面大樓上，柱子間距7至10米。造成傾倒的原因是底層柱子數(shù)量少，間距太大。地震時高速公路路面斷開落下。

建筑物倒塌破壞，梁中雜物露出來。地震造成了無數(shù)棟房屋倒塌，有的房屋如沙丁魚般推擠一團目不忍睹、有的如疊積木般、有的如推骨牌、有的塌倒在街道上。柱子內埋設管線〔水、排水、電、煤氣、電話〕等，雖然節(jié)省了空間，但大大降低了柱子的有效承重截面積，造成破壞。竹山延平加油站被震得七斜八歪，地面破碎，當?shù)鼐用褚贿厯鷳n自己的家，還擔憂這個加油站成為定時炸彈。石崗大壩攔截大家溪，是臺中縣主要飲用水源之一，全長700米，建成于1977年。9.21地震中受斷層作用北段三跨泄洪道斷塌，斷裂處南側拱起約9.8米，北側約2米。蓄水功能全失，上游水庫底床露出地表。唐山大地震1976年7月28日3時42分54秒，在河北省唐山、豐南一帶〔東經(jīng)118.0度，北緯39.4度〕，發(fā)生了7.8級強烈地震，震中區(qū)烈度11度。地震涉及天津市和北京市。這次地震發(fā)生在工礦企業(yè)集中、人口稠密的城市，極震區(qū)內工礦設施大局部毀壞，主要表現(xiàn)為廠房屋頂塌落，圍護墻多數(shù)倒塌，高層建筑和一般民房幾乎全部坍塌。震區(qū)內普遍發(fā)生鐵路路基下沉，鐵軌彎曲變形；公路路面開裂；橋墩錯動、傾倒，梁體移動及墜落等。但是地下礦井的破壞比地面建筑輕得多。150萬人口中死亡24萬，傷16萬；直接經(jīng)濟損失100億元，震后重建費用100億元。

唐山市文化路青年宮，為磚混結構的二層樓房，7.8級地震時倒塌一層，7.1級地震時除四根門柱外，全部坍塌。開灤煤礦醫(yī)院，為磚混結構的五層樓房〔局部七層〕，僅西部轉角殘存。

唐山市開灤煤礦救護樓，為磚混結構人字木屋架的三層樓房，墻倒頂塌。

唐山市河北省煤礦設計院，磚混結構的樓房局部倒塌。唐山地區(qū)交通局，磚混結構的三層辦公樓遭到破壞?！泊颂帪樘粕降卣鹬攸c保護遺跡之一?！程粕绞泻颖笔〉V業(yè)學院圖書館，三層高的閱覽室，系裝配式純框架結構，西頭倒毀，東頭框架幸存?！泊颂帪樘粕降卣鹬攸c保護遺跡之一?！程粕绞袡C車車輛廠震后概貌震后工廠廠區(qū)印度大地震當?shù)貢r間2001年1月26日上午8時46分〔北京時間2001年1月26日11時16分36.4秒，國際時間2001年1月26日03時16分40秒〕，在印度西北部古吉拉特邦發(fā)生一次強烈地震。據(jù)印度地震部門測定，這次地震為里氏7.9級，震中位于北緯23.6度和東經(jīng)69.8度。至31日止，地震發(fā)生后已發(fā)生了196次余震。死亡人數(shù)達16403人，受傷人數(shù)達55863人，經(jīng)濟損失45億美元。為省錢，近年興建的建筑物沒有抗震結構，使地震的傷亡加重。震后現(xiàn)場情況座落在活斷層上的一座二層小學教學樓被完全摧毀。

7.8級地震造成達180公里的破碎帶，水平和垂直錯距都很大，引起地表沉陷、隆起、裂縫、液化等地表破壞，同時造成建筑物的大量毀壞。

伊茲米特市一樓房底層空曠，結構不合理，房屋整體傾斜，二樓成了一樓。地震時河床變形，導致跨河公路橋梁跨塌。

人員傷亡沉重美國加州北嶺地震〔7.0級〕⒈地震破壞和人員傷亡

這次地震被稱作美國歷史上造成破壞損失最嚴重的一次地震災害。震中距市中心僅20英里，73人在地震中死亡，近10000人受傷。經(jīng)濟損失為200億美元。地震使許多建筑物倒塌，城市公用設施多處受到嚴重破壞。地震切斷了幾乎整個洛杉磯地區(qū)的供電網(wǎng)，震壞了自來水管道和煤氣管道，大水從破裂的自來水管道中噴涌而出。煤氣管道爆炸和泄漏引起100多起火災。地震對高速公路的破壞十分嚴重，路面斷裂，高架橋面坍塌，大局部交通陷于癱瘓。美國加州北嶺地震〔7.0級〕⒉地震經(jīng)驗與教訓

1〕這次地震震害的最大教訓是"薄餅效應"，即樓房的底層不鞏固，地震震塌底層，高層壓下來造成人員傷亡。日本隨后吸取了這個教訓，現(xiàn)在其所有高層建筑物的支撐是用鋼梁網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水泥柱子。

2〕建筑抗震標準的重新評估。這次地震中，但凡加固過的高架橋均未受到破壞，而坍塌的橋都是沒有加固過的。這說明有人不遵守公路建設法規(guī)。

3〕必須提高城市生命線工程的抗震能力。這次地震對城市供水、供電、供氣系統(tǒng)的管道和輸電線電路的破壞及其引起的嚴重次生災害是慘痛的教訓。生命線工程直接影響到居民的生活，其抗震性能尤其應給予重視。日本阪神地震1995年11月17日，發(fā)生在日本神戶的一場災難，地震規(guī)模為7.3級。該地震由神戶到淡路島的六甲斷層地區(qū)的活動引起，屬于上下震動型的強烈地震。造成相當多傷亡〔官方統(tǒng)計約有6500人死亡，房屋受創(chuàng)而必須住到組合屋的有32萬人〕。

阪神大地震在日本地震史上具有重要的意義，它直接引起了日本對于地震科學、都市建筑、交通防范的重視。當時一般日本學者認為關西一帶不可能有大地震發(fā)生，導致該地區(qū)缺乏足夠的防范措施和救災系統(tǒng)，特別是神戶周圍有相當多交通要道都通過隧道或高架橋，在地震時隧道受損嚴重，影響了搜救速度。神戶市中更因瓦斯外泄、木造房屋密集、引起快速的連鎖性大火。造成這場災害的主要因素；

一是該地震的性質所致。城市直下型地震能量積累慢、周期長，就目前的條件根本無法預測。其震動方式特殊，垂直、水平均有震幅，烈度強，對城市的破壞性極大，而且神戶市與震中距離近。

二是地理環(huán)境因素和根底設施較脆弱。城市大都建設在山坡、斜坡和人工填海造地上，經(jīng)過強震，地基發(fā)生形變。城市抗震設防較差，使房屋〔大都是80年代以前的建筑〕、交通設施及生命線工程大量被毀壞，并引起火災等次生災害。

三是震后救災工作十分困難。震后，神戶市通訊不暢，道路阻塞，加之驚恐，客觀上給救災工作帶來了極大的困難，使救災無法按預定設想組織展開。同時，也反映出日本政府對關西震災準備不到位，估計缺乏，行動緩慢。在實際救援中，出現(xiàn)了救災指揮體系不協(xié)調、救貧物資供給混亂和火災無法及時撲救等情況。二、我國的地震情況1.我國是一個多地震國家據(jù)統(tǒng)計，我國大陸地震約占世界大陸地震的三分之一。

原因是：我國正好介于地球的兩大地震帶之間。全世界地震主要分布于以下兩個帶：〔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臺灣省，再經(jīng)菲律賓群島轉向東南，直到新西蘭。

〔2〕喜馬拉雅——地中海地震帶：從印度、尼泊爾經(jīng)緬甸至我國橫斷山脈、喜馬拉雅山區(qū)，越帕米爾高原，經(jīng)中亞細亞到地中海及其附近。喜馬拉雅——地中海地震帶環(huán)太平洋地震帶以上兩個地震帶釋放的能量，約占全球所有地震釋放能量的98%。

2.我國是一個地震災害最嚴重的國家1920年寧夏海原地震〔8.5級〕死亡23.4萬人。1976年河北唐山地震〔7.8級〕死亡24.2萬人。中國地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家。1900年以來，中國死于地震的人數(shù)達55萬之多，占全球地震死亡人數(shù)的53%；1949年以來，100屢次破壞性地震襲擊了22個省〔自治區(qū)、直轄市〕，其中涉及東部地區(qū)14個省份，造成27萬余人喪生，占全國各類災害死亡人數(shù)的54%，地震成災面積達30多萬平方公里，房屋倒塌達700萬間。20世紀全球兩次死亡20萬人以上的大地震均發(fā)生于我國。3.我國的地震活動地區(qū)①臺灣省及其附近海域；②西南地區(qū)，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地區(qū)，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏、天山南北麓；④華北地區(qū)，主要在太行山兩側、汾渭河谷、陰山-燕山一帶、山東中部和渤海灣；⑤東南沿海的廣東、福建等地。我國的地震活動主要分布在五個地區(qū)的23條地震帶上。這五個地區(qū)是：云南是一個地處中國西南部的山區(qū)省份，山地面積約占96%，盆地僅占4%，共有盆地147個，其中大局部沿活動斷裂發(fā)育，表現(xiàn)為與斷裂活動有關的斷陷盆地。云南地震活動十分強烈，約占國土面積4%的土地上釋放約占全國20%的地震能量，是中國大陸地震發(fā)生最為頻繁的省區(qū)。云南地震云南八大地震帶及20世紀以來六級地震分布云南省各縣市烈度分布表

6度區(qū)7度區(qū)8度區(qū)9度區(qū)縣數(shù)15583715比例1246.429.612合計125

從表可見，全省100%的城市均處于地震區(qū),且約90%的城市處于7

及以上地區(qū)。4.目前的地震形勢地震的發(fā)生有間歇性。一段時間內發(fā)生較頻繁，一段時間內較平靜。我國目前處于地震活潑期。三、抗震減災的的任務4.目前的地震形勢地震的發(fā)生有間歇性。一段時間內發(fā)生較頻繁，一段時間內較平靜。我國目前處于地震活潑期。三、抗震減災的的任務結構工程師的任務：3.對已存在的工程結構作抗震鑒定、抗震加固?？拐饻p災工作應依法進行。?中華人民共和國防震減災法?

(1997年12月29日第八屆全國人民代表大會常務委員會第二十九次會議通過)第十七條新建、擴建、改建建設工程，必須到達抗震設防要求。第十九條建設工程必須按照抗震設防要求和抗震設計標準進行抗震設計，并按照抗震設計進行施工。第四十五條違反本法規(guī)定，有以下行為之一的，由縣級以上人民政府建設行政主管部門或者其他有關專業(yè)主管部門按照職責權限責令改正，處一萬元以上十萬元以下的罰款：1.對地震區(qū)域作抗震減災規(guī)劃；2.對新建筑工程作抗震設計；〔一〕不按照抗震設計標準進行抗震設計的；〔二〕不按照抗震設計進行施工的。什么是地震？有兩種學說：斷層理論學說；板塊構造理論學說。1、地球構造簡介地球是一個半徑約為6400Km的橢圓球體，由三層不同的物體組成。即：外表層：很薄的地殼，平均厚30Km中間層：地幔，厚約2900Km內層：地核，平均半徑厚約3500Km1.1.1地震類型與成因〔1〕地核是地球的核心，分為：外核〔厚2100Km〕處于液態(tài)內核〔厚1400Km〕處于固態(tài)地核主要構成物質是鎳、鐵。地震觀測發(fā)現(xiàn)：地震橫波不能通過外核〔即不能通過液體〕?！?〕地幔主要有質地堅硬的橄欖巖組成。地幔是地殼運動的根源，其原因：由于地球內部放射性物質不斷釋放能量，地球內部的溫度也隨深度的增加而升高，地下200Km到700Km其溫度由600℃升至2000℃，在這一范圍內的地幔中存在著一個厚約幾百公里的軟流層。因溫度分布不均勻，就發(fā)生了地幔內部物質的對流；另外地球內部的壓力也是不均衡的，在地幔上部約900MPa,地幔中部為3700MPa。地幔內部的物質就是在這樣的熱壓狀態(tài)和不均衡的壓力作用下緩慢的運動著?！驳卣甬a(chǎn)生的根源〕〔3〕地殼由各種不均勻的巖石組成。地面為沉積巖，地殼上部為花崗巖巖層，地殼下部為玄武巖巖層〔海洋下只有玄武巖巖層〕。世界上絕大局部的地震都發(fā)生在這一薄薄的地殼內。〔地殼巖石長期積累的變性在瞬間內轉換為動能而產(chǎn)生地震〕由此可見：地震僅發(fā)生在地球的地殼和地幔上部。2、地震的含義：主要由地下某處薄弱巖層突然破裂，在原有累積的彈性應力作用下，斷層兩側發(fā)生回跳而引起振動或地球板塊互相擠壓、沖撞引起振動，并以波的形式將巖層振動傳至地面而引起地面的劇烈顛簸和搖晃。1、地震按其成因可分為：天然地震：構造地震、火山地震、塌陷地震等。誘發(fā)地震：人工爆破、水庫蓄水或深井注水也能誘發(fā)地震。在上述諸類型地震中，構造地震的破壞性最大，影響面最廣，發(fā)生次數(shù)最多，是工程抗震研究的重點，建筑抗震設計主要是進行構造地震作用下的建筑物抗震設防。一、地震的分類

構造地震是由于地殼構造運動，推擠地殼巖層，使其薄弱部位發(fā)生突然斷裂和猛烈錯動而引起的地面運動。巖層的這種斷裂和錯動，是由于其中不斷加強而積聚的地應力超過了薄弱部位巖石的強度極限所致。巖層斷裂、錯動時，巖層中所積蓄的巨大變形能突然大量釋放，引起劇烈振動，這種振動以波的形式傳至地表引起地面顛簸和搖晃，這種地面運動就是所謂的地震。斷層及運動示意圖構造地震與地球的內部構造和地球板塊運動密切相關。一般說來，這種地震往往發(fā)生在地應力比較集中、構造比較脆弱的地段，即原有斷層的端點或轉折處、不同斷層的交匯處。通常板塊的構造運動，是構造地震產(chǎn)生的根本原因。板塊分布圖地震的常用術語：〔參見以下圖〕1、震源：地球內部發(fā)生地震的地方叫震源。構造地震的震源是指地殼深處發(fā)生巖層斷裂、錯動的部位。2、震中：震源正上方的地面位置，或震源在地表的投影叫震中。3、震中區(qū)：震中附近地面運動最劇烈，也是破壞最嚴重的地區(qū)，叫震中區(qū)或極震區(qū)。4、震中距：地面上某處到震中的水平距離叫做震中距。5、震源深度：震源到地面(或震中)的垂直距離，稱為震源深度。地震術語示意圖2、按震源的深淺，地震又可分為：淺源地震——震源深度小于60千米的稱為淺源地震。全世界85%以上的地震都是淺源地震。中源地震——震源深度在60至300千米的稱為中源地震。深源地震——震源深度在300千米以上的稱為深源地震。目前有記錄的最深震源達720公里。世界上絕大局部地震是淺源地震，震源深度集中在5km～20km左右，一年中全世界所有地震釋放能量的約85％來自淺源地震。一般說來，對于同樣大小的地震，當震源深度較淺時，那么涉及的范圍較小，而破壞的程度較重；當震源深度較大時，涉及的范圍也較大，而破壞的程度相對較輕。1.1.2地震波地震引起的振動以波的形式從震源向各個方向傳播并釋放能量，這就是地震波。地震波按其在地殼中傳播位置的不同，分為體波和面波。一、地震波的概念1、體波體波是在地球內部傳播的波，它包括兩種形式的波，即縱波〔P波〕和橫波〔S波〕?！?〕縱波〔P波〕在縱波〔P〕由震源向外的傳播過程中，其介質質點的振動方向與波的前進方向一致，使介質不斷地壓縮和疏松，所以縱波又稱壓縮波或疏密波?？v波的特點是周期短、振幅小。在地面引起上下顛簸運動。波速快,200-1400m/s?！?〕橫波〔S〕在橫波〔S〕的傳播過程中，其介質質點的振動方向與波的前進方向垂直，故橫波又稱為剪切波。橫波的特點是周期較長、振幅較大。在地面引起水平方向的運動。波速慢,100-800m/s。地震波示意圖2、面波面波是沿地球外表傳播的波。一般認為，面波是體波經(jīng)地層界面屢次反射、折射所形成的次生波。主要有瑞雷波和樂夫波。面波的特點是振幅大，周期長，只在地表傳播，比體波衰減慢，故能傳播到很遠的地方?！?〕瑞雷波瑞雷波傳播時，質點在波的前進方向與地表法向組成的平面內作逆向的橢圓運動。〔2〕樂夫波樂夫波傳播時，質點在與波的前進方向垂直的水平方向運動，在地面上表現(xiàn)為蛇形運動。地震波的傳播速度：縱波最快，剪切波次之，面波最慢。

所以在一般地震波記錄圖上，縱波最先到達，剪切波次之，面波到達最晚，然而就振幅而言，后者最大。用縱波和剪切波到達的時間差Tsp，可估算出震源的距離。在震中區(qū)，鑒于震源機制和地面擾動的復雜性，三種波的波列幾乎是難以區(qū)分的。地震現(xiàn)象說明，縱波使建筑物產(chǎn)生上下顛簸，剪切波使建筑物產(chǎn)生水平方向搖晃，而面波那么使建筑物既產(chǎn)生上下顛簸又產(chǎn)生左右搖晃。一般是在剪切波和面波都到達時振動最為劇烈。由于面波的能量比體波大，所以造成建筑物和地表的破壞，以面波為主。在震中區(qū)，由縱波產(chǎn)生的豎向振動所造成的破壞也不容無視。二、地震波對結構的影響雜波P波開始S波開始面波開始1.1.3地震動由地震波傳播所引發(fā)的地面振動，通常稱為地震動。一般通過記錄地面運動的加速度來了解地震動的特征，進一步可以得到地面運動的速度與位移。地震動的三要素：地震動的峰值〔最大振幅〕、頻譜和持續(xù)時間。工程結構的地震破壞，與地震動三要素密切相關。通過最大振幅，可以定量反映地震動的強度特性；通過對地震記錄的頻譜分析，可以揭示地震動的周期分布特征；通過對強震持續(xù)時間的定義和測量，可以考察地震動循環(huán)作用程度的強弱。1.2地震震級和地震烈度1.2.1地震震級地震的震級是表示地震本身強度的大小的尺度，是衡量地震震源釋放出的總能量多少的指標。目前國際上比較通用的是里氏震級，其原始定義是1935年由美國學者里希特(C．F．Richter)給出的，即地震震級M為：式中，A是標準地震儀(指擺的自振周期0.8s，阻尼系數(shù)0.8，放大倍數(shù)2800倍的地震儀)在距震中100km處記錄到的、以微米(μm)為單位的最大水平地動位移(單振幅)；logA為A的常用對數(shù)值。1.2地震震級和地震烈度例如，在距震中100km處地震儀記錄的振幅是lmm，即1000μm，其對數(shù)為3，根據(jù)定義，這次地震就是3級。震級與地震釋放的能量E(爾格)之間有如下關系：由此可知，震級每差一級，地震釋放的能量就相差32倍之多。一個6級地震所釋放出的能量，相當于一個兩萬噸級的原子彈所釋放的能量。實際中，當距震中不是100km或采用非標準地震儀時，需按修正后的相應震級計算公式確定震級。根據(jù)我國現(xiàn)用儀器，M按下式計算：一般地說，小于2級的地震，人們感覺不到，只有儀器才能記錄下來，叫做微震；2～4級地震，人就感覺到了，叫有感地震；5級以上地震就要引起不同程度的破壞，統(tǒng)稱為破壞性地震；7級以上的地震，那么稱為強烈地震或大地震；8級以上的地震，稱為特大地震。按震級的地震分類微震---2級以下。人感覺不到有感地震---2-4級人有感覺破壞性地震---5級以上有破壞強烈地震---7級以上有破壞特大地震---8級以上有破壞由于震源深淺、震中距大小等不同，地震造成的破壞也不同。震級大，破壞力不一定大；震級小，破壞力不一定就小。1.2.2地震烈度地震烈度是指某一地區(qū)的地面和各類建筑物遭受到一次地震影響的強弱程度，是衡量地震引起的后果的一種度量。對于一次地震來說，震級只有一個，但它對不同地點的影響是不一樣的。一般地說，震中區(qū)地震影響最大，震中烈度最高；距震中越遠，地震影響越小，烈度越低；反之，距震中越近，烈度就越高。地震烈度還與地震震級、震源深度、地震波傳遞介質、表土性質、建筑物動力特性、施工質量等諸多因素有關。1.2.2地震烈度在某一烈度區(qū)里，有時會因局部場地的地形、地質條件等的影響，出現(xiàn)局部烈度較高或較低的“烈度異常區(qū)〞。值得注意的是，地震震級和烈度是完全不同的概念，兩者的關系，可用炸彈來比喻；震級好比炸彈的裝藥量，烈度那么是炸彈爆炸對周圍不同地點造成的破壞程度。1、地震烈度表地震烈度表是評定烈度大小的標準和尺度，它是根據(jù)地震時人的感覺、器物的反響、建筑物破損程度和地貌變化特征等宏觀現(xiàn)象綜合判定劃分的。目前，我國采用1～12等級劃分的地震烈度表。1980年由國家地震局公布實施的?中國地震烈度表(1980)?一般而言，震級越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影響烈度的因素，除了震級、震中距外，還與震源深度、地質構造和地基條件等因素有關。1.定義及影響因素一次地震對某一地區(qū)的影響和破壞程度稱地震烈度，簡稱為烈度。用I表示。2.地震烈度表地震烈度表是評定烈度的標準和尺度。我國在1980年制定了?中國地震烈度表?。?中國地震烈度表?將地震烈度分為1-12度。1.2.2地震烈度無感1室內個別靜止中的人感覺2懸掛物微動門、窗輕微作響室內少數(shù)靜止中的人感覺3懸掛物明顯擺動，器皿作響門、窗作響室內多數(shù)人感覺。室外少數(shù)人感覺。少數(shù)人夢中驚醒43（2-4）31（22-44）不穩(wěn)定器物翻倒門窗、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落。抹灰出現(xiàn)微細裂縫室內普遍感覺。室外多數(shù)人感覺。多數(shù)人夢中驚醒56（5-9）63（45-89）河岸和松軟土出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫掉頭損壞——個別磚瓦掉落、墻體微細裂縫驚惶失措，倉皇逃出613（10-18）125（90-177）河岸出現(xiàn)坍方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞輕度破壞——局部破壞開裂，但不妨礙使用大多數(shù)人倉皇逃出725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴重破壞中等破壞——結構受損，需要修理搖晃顛簸，行走困難850（36-71）500（354-707）干硬土上有許多地方出現(xiàn)裂縫，基巖上可能出現(xiàn)裂縫?；隆⑻匠Ｒ?。磚煙囪出現(xiàn)倒塌嚴重破壞——墻體龜裂，局部倒塌，修復困難坐立不穩(wěn)。行動的人可能摔跤9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震斷裂出現(xiàn)?；鶐r上的拱橋破壞。大多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀倒塌——大部倒塌，不堪修復騎自行車的人會摔倒。處不穩(wěn)狀態(tài)的人會摔出幾尺遠。有拋起感10地震斷裂延續(xù)很長。山崩常見?；鶐r上的拱橋毀壞毀滅11地面劇烈變化，山河改觀12個別：10%以下少數(shù)：10%——50%多數(shù)：50%——70%大多數(shù)：70%——90%普遍：90%以上速度加速度

其它現(xiàn)象

一般房屋

人的感覺烈度二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.根本烈度一個地區(qū)未來50年內一般場地條件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值稱為該地區(qū)的根本烈度。用Ib表示。相當于475年一遇的最大地震的烈度。各地區(qū)的根本烈度由?中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖?〔GB18306-2001)確定。〔以下圖是原中國地震烈度區(qū)劃圖〕根本烈度也稱為偶遇烈度或中震烈度。《中國地震烈度區(qū)劃圖》按國家規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度稱為設防烈度，用Id表示?！硺藴室?guī)定：一般情況下，可采用?中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖?中的地震根本烈度。對已編制抗震設防區(qū)劃的城市，可按批準的抗震設防烈度進行抗震設防。4.設防烈度設防烈度的取值依據(jù)：標準規(guī)定：抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設計二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）標準附錄中列出了我國主要城鎮(zhèn)的抗震設防烈度。如：黑龍江省1.抗震設防烈度為7度，設計根本地震加速度值為0.10g:綏化，羅北，泰來；2.抗震設防烈度為6度，設計根本地震加速度值為0.05g:哈爾濱〔7個市轄區(qū)〕，齊齊哈爾〔7個市轄區(qū)〕，…注：全省縣級及縣級以上設防城鎮(zhèn)，設計地震分組均為第一組。建筑所在地區(qū)在設計基準期〔50年〕內出現(xiàn)的頻度最高的烈度。也稱為常遇烈度、小震烈度，用Is表示。其超越概率為63.2%，重現(xiàn)期為50年。5.多遇烈度

6.罕遇烈度

建筑所在地區(qū)在設計基準期〔50年〕內具有超越概率2%-3%的地震烈度。也稱為大震烈度，重現(xiàn)期約為2000年。4.設防烈度二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）三、地震烈度、震級與地震影響的關系〔1〕5.0-5.4級地震，震中烈度多為六度，其面積小于500平方公里?！?〕5.5-5.9級地震，震中烈度多為七度，其面積不超過200平方公里；六度區(qū)面積也只有數(shù)百平方公里?！?〕6.0-6.4級地震，震中烈度多數(shù)為八度，其面積幾十平方公里；七度區(qū)不超過200平方公里，六度區(qū)數(shù)百平方公里，如震中烈度為七度，那么與5.5-5.9級地震結果相同?！?〕6.5-6.9地震，震中烈度一半為八度，結果與6.0-6.4級地震一樣；另一半為九度，其面積小于100平方公里，八度區(qū)不超過500平方公里，七度區(qū)那么在1500平方公里以內。三、地震烈度、震級與地震影響的關系〔1〕5.0-5.4級地震，震中烈度多為六度，其面積小于500平方公里。〔2〕5.5-5.9級地震，震中烈度多為七度，其面積不超過200平方公里；六度區(qū)面積也只有數(shù)百平方公里?！?〕6.0-6.4級地震，震中烈度多數(shù)為八度，其面積幾十平方公里；七度區(qū)不超過200平方公里，六度區(qū)數(shù)百平方公里，如震中烈度為七度，那么與5.5-5.9級地震結果相同?！?〕6.5-6.9地震，震中烈度一半為八度，結果與6.0-6.4級地震一樣；另一半為九度，其面積小于100平方公里，八度區(qū)不超過500平方公里，七度區(qū)那么在1500平方公里以內。〔1〕5.0-5.9級地震造成人員傷亡者占24%。而僅引起人員死亡的地震更少，只占11.5%。一次5級多地震中死亡人數(shù)最多為117人，而死亡29人以上的地震都發(fā)生在夜間。

〔2〕6.0-6.9級地震有43%造成人員傷亡，而只有人員死亡僅占35%，一次地震死亡人數(shù)最多為600人。震級與傷亡的關系1.4設計地震分組請思考：圖中的兩座建筑在經(jīng)歷不同周期特點的地震作用下，那座建筑更易破壞？設計地震分組是新標準新提出的概念，用以代替舊標準設計近震、設計遠震的概念。在宏觀烈度大體相同條件下，處于大震級遠離震中的高聳建筑物的震害比中小級震級近震中距的情況嚴重的多。設計地震分三組對于Ⅱ類場地，第一、二、三組的設計特征周期分別為：0.35s、0.40s、0.45s.黑龍江省各地震設防地區(qū)均屬第一組。6度近震6度遠震7度近震7度遠震1.4設計地震分組1.5地震地面運動的一般特征1.地面運動最大加速度2.地面運動的周期3.強震的持續(xù)時間地面運動的一般特征可用地面運動加速度記錄曲線來說明。1.6工程抗震設防1.6.1抗震設防的目的和要求

1.6.2抗震設計方法

1.6.3建筑物重要性分類與設防標準

1.6.1抗震設防的目的和要求抗震設防的目的：是在一定的經(jīng)濟條件下，最大限度地限制和減輕建筑物的地震破壞，保障人民生命財產(chǎn)的平安。為了實現(xiàn)這一目的，近年來，許多國家的抗震設計標準都趨向于以“小震不壞、中震可修、大震不倒〞作為建筑抗震設計的根本準那么?；趪H上的這一趨勢，結合我國經(jīng)濟能力，?抗震標準?提出了“三水準〞的抗震設防目標：抗震設防：是指對建筑進行抗震設計，包括地震作用、抗震承載力計算和采取抗震措施，以到達抗震的效果。1.6.1抗震設防的目的和要求小震不壞：即當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用；第一水準。中震可修：即遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，建筑物可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用；大震不倒：即當遭受到本地區(qū)抗震設防烈度預估的罕遇地震影響時，建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。第二水準。第三水準。1.6.1抗震設防的目的和要求抗震設計中采用的抗震設防烈度，指按國家批準權限審定的、作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度，與一個地區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化開展水平有關，一般情況下可采用地震根本烈度。遵照標準設計出的建筑，在多遇的“小震〞作用下，建筑物根本處于彈性階段，一般不會損壞，能正常使用；在相應根本烈度的地震(即中震)作用下，建筑物將進入彈塑性狀態(tài)，但不至于發(fā)生嚴重破壞；在罕遇的“大震〞作用下，建筑物將產(chǎn)生嚴重破壞，可有較大的非彈性變形，但不至于倒塌，可以防止人員和設備的嚴重損失。1.6.1抗震設防的目的和要求小震應是發(fā)生時機較多的地震，因此，將小震定義為烈度概率密度曲線上的峰值所對應的烈度，即眾值烈度或稱多遇烈度時的地震，當設計基準期為50年時，那么50年內眾值烈度的超越概率為63.2%。根本烈度，它在50年內的超越概率大體為10%。大震是罕遇的地震，它所對應的烈度在50年內的超越概率約為2%~3％，這個烈度又可稱為罕遇烈度。1.6.1抗震設防的目的和要求由烈度概率分布的分析可知，根本烈度與眾值烈度的平均差值為1.55度，而罕遇烈度比根本烈度高1度左右。1.6.1抗震設防的目的和要求第一階段設計：按多遇地震烈度對應的地震作用效應和其它荷載效應的組合，驗算結構構件截面的抗震承載力和結構的彈性變形。以滿足第一水準抗震設防目標，保證必要的強度可靠度要求；通過采取必要的合理抗震構造措施，保證結構具有足夠的變形能力。1.6.2抗震設計方法兩階段設計方法：第二階段設計：按罕遇烈度(相當于大震)的地震作用效應驗算結構的彈塑性變形，以滿足第三水準的設防要求(大震不倒)。1.6.2抗震設計方法兩階段設計方法：對少局部結構，如質量、剛度明顯不均勻的結構、有特殊要求的重要結構和地震時易倒塌的結構等，需進行第二階段的抗震設計。?抗震標準?從抗震防災的角度，根據(jù)建筑物使用功能的重要性，按其受地震破壞時產(chǎn)生的后果嚴重程度，將建筑物分為甲類、乙類、丙類、丁類四個抗震設防類別，以便區(qū)別對待，在抗震設計時，提出不同的設計要求。具體分類如下：1.6.3建筑物重要性分類與設防標準1．建筑物的重要性分類甲類建筑——指重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害的建筑。該類建筑必須經(jīng)國家規(guī)定的批準權限批準。乙類建筑——指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的建筑。丙類建筑——指一般建筑，包括除甲、乙、丁類以外的一般工業(yè)與民用建筑等。丁類建筑——指次要的建筑，如遇地震不易造成人員傷亡和較大經(jīng)濟損失的一般倉庫、人員較少的輔助性建筑等。1.6.3建筑物重要性分類與設防標準1．建筑物的重要性分類抗震設防標準是通過建筑物抗震設計時地震作用計算和抗震措施來實現(xiàn)的。抗震設防標準的依據(jù)是設防烈度，它是根據(jù)建筑物的重要性和其所在地區(qū)根本烈度確定的，一般采用根本烈度。根據(jù)建筑物的重要性，各類建筑的抗震設計，應符合以下設防標準：1.6.3建筑物重要性分類與設防標準2．建筑物的抗震設防標準①甲類建筑：地震作用應高于本地區(qū)抗震設防烈度的要求，其值應按批準的地震平安性評價結果確定；抗震措施，當抗震設防烈度為6～8度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求，當為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求。1.6.3建筑物重要性分類與設防標準2．建筑物的抗震設防標準②乙類建筑：地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求；抗震措施，一般情況下，當抗震設防烈度為6～8度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求，當為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求；地震根底的抗震措施，應符合有關規(guī)定。對較小的乙類建筑，當其結構改用抗震性能較好的結構類型時，應允許仍按本地區(qū)抗震設防烈度的要求采取抗震措施。1.6.3建筑物重要性分類與設防標準2．建筑物的抗震設防標準

③丙類建筑：地震作用和抗震措施均應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求。1.6.3建筑物重要性分類與設防標準2．建筑物的抗震設防標準④丁類建筑：一般情況下，地震作用仍應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求；抗震措施應允許比本地抗震設防烈度的要求適當降低，但抗震設防烈度為6度時不應降低?？拐鹪O防烈度為6度時，除本標準有具體規(guī)定外，對乙、丙、丁類建筑可不進行地震作用計算。1．建筑場地2．地基和根底設計3．建筑的平面、立面布置4．抗震結構體系5．結構構件6．非結構構件7.材料和施工1.7抗震設計的總體要求70年代以來，人們在總結大地震災害經(jīng)驗中提出了“概念設計〞，并認為它比“數(shù)值(或參數(shù))設計〞更為重要，結構的抗震性能在更大程度上取決于良好的“概念設計〞。1.7抗震設計的總體要求建筑結構的概念設計是指在進行結構抗震設計時，從概念上，特別是從結構總體上考慮抗震的工程決策，即正確地解決總體方案、材料使用和細部構造，以到達合理抗震設計的目的。根據(jù)概念設計原理，在進行抗震設計時，要考慮以下方面：場地條件和場地土的穩(wěn)定性；建筑平、立面布置及外形尺寸；抗震結構體系的選取、抗側力構件布置及結構質量的分布；非承重結構構件與主體結構的關系；材料與施工等。并且應遵守以下一些要求：1.7抗震設計的總體要求1.7抗震設計的總體要求(1)宜選擇對建筑抗震有利地段．如堅硬或開闊干坦密實均勻的中硬場地土等地段。

1．建筑場地(2)宜避開對建筑抗震不利地段，如軟弱場地土，易液化土，非巖質的陡坡，采空區(qū)，河岸和邊坡邊緣，場地土在平面分布上的成因，巖性、狀態(tài)明顯不均勻(如故河道、斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷及半填半挖地基等)等地段，條狀突出的山嘴和高聳孤立的山丘等。當無法避開時，應采取適當?shù)目拐鸫胧?.7抗震設計的總體要求(3)不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。對建筑抗震危險的地段，一般是指地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等的地段以及根本烈度8度和8度以上的發(fā)震斷裂帶上地震時可能發(fā)生地表錯位的地段。

1．建筑場地滑坡、崩塌、地陷、地裂等將造成地基的劇烈變動和永久錯位，一旦出現(xiàn)，建筑物將難以抗御而破壞、倒塌，靠抗震設計很難到達抗震設防一般目標所提出的要求。1.7抗震設計的總體要求(1)同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土上，也不宜局部采用天然地基，局部采用樁基。2．地基和根底設計(2)地基有軟弱粘性土、可液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜加強根底的整體性和剛性。1.7抗震設計的總體要求(1)為了防止地震時建筑發(fā)生扭轉和應力集中或塑性變形集中而形成薄弱部位，建筑的平、立面布置宜規(guī)那么、對稱，建筑的質量分布和剛度變化宜均勻，樓層不宜錯層。3．建筑的平面、立面布置1.7抗震設計的總體要求(2)建筑的防震縫可按建筑結構的實際需要設置。對體型復雜的建筑應采?。孩俨辉O防震縫，但應選用符合實際的結構計算模型，進行較精細的抗震分析，估計其局部的應力和變形集中及扭轉影響，判明其易損部位，采取措施提高抗震能力；②設置防震縫，將建筑分隔成規(guī)那么的結構單元。防震縫應根據(jù)烈度、場地類別、房屋類型等留有足夠的寬度，其兩側的上部結構應完全分開。3．建筑的平面、立面布置伸縮縫、沉降縫應符合防震縫的要求。1.7抗震設計的總體要求抗震結構體系是抗震設計所采用的、主要功能為承擔側向地震作用、由不同材料組成的不同結構形式的統(tǒng)稱，如砌體結構，鋼筋混凝土框架結構，鋼筋混凝土抗震墻結構，框架——抗震墻結構，鋼結構，木結構等。4．抗震結構體系抗震結構體系，應根據(jù)建筑的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、根底、材料和施工等因素，經(jīng)技術、經(jīng)濟條件比較綜合確定。1.7抗震設計的總體要求在選擇建筑抗震結構體系時，應符合以下各項要求：4．抗震結構體系(1)應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。1.7抗震設計的總體要求4．抗震結構體系(2)宜有多道抗震防線(結構抗震能力依賴于結構各局部的吸能和耗能作用，抗震結構體系中，吸收和消耗地震輸入能量的各個局部稱為抗震防線)，應防止因局部結構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或對重力的承載能力。1.7抗震設計的總體要求4．抗震結構體系(3)應具備必要的強度、良好的變形能力(變形能力是指不致引起結構功能喪失或超越容許破壞程度的變形值范圍)和耗能能力(指結構能發(fā)揮的吸收和消耗地震輸入能量大小而保存下來的能力)。(4)宜具有合理的剛度和強度分布，防止因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形集中；對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。1995年日本板神地震薄弱層的破壞1.7抗震設計的總體要求5．結構構件抗震結構構件應力求防止脆性破壞，應符合以下要求：(1)砌體結構構件，應按規(guī)定設置鋼筋混凝土圈梁和構造柱、芯柱，或采用配筋砌體和組合砌體柱等，以改善變形能力。(2)混凝土結構構件，應合理地選擇尺寸、配置縱向鋼筋和箍筋，防止剪切先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋錨固粘結先于構件破壞。1.7抗震設計的總體要求5．結構構件抗震結構構件應力求防止脆性破壞，應符合以下要求：(3)鋼結構構件應合理控制尺寸，防止局部或整個構件失穩(wěn)。還應加強結構各構件之間的連接，以保證結構的整體性?？拐鹬蜗到y(tǒng)應能保證地震時結構穩(wěn)定。1.7抗震設計的總體要求6．非結構構件為了防止附加震害，減少損失，應處理好非承重結構構件與主體結構之間的如下關系：(1)附屬的結構構件(如女兒墻、廠房上下跨封墻，雨篷、挑檐、門臉等)，應與主體結構有可靠的連接或錨固，防止倒塌傷人或砸壞重要設備。1.7抗震設計的總體要求6．非結構構件(2)圍護墻和隔墻應考慮對結構抗震的不利或有利影響，應防止不合理的設置而導致主體結構的破壞。例如，框架或廠房柱間的填充墻不到頂，使這些柱子變成短柱，在地震中極易破壞。夾層形成短柱，破壞嚴重1.7抗震設計的總體要求6．非結構構件(3)裝飾貼面與主體結構應有可靠連接；應防止吊頂塌落傷人和貼鑲或懸吊較重的裝飾物，當不可防止時應有可靠的防護措施。1.7抗震設計的總體要求7.材料和施工抗震結構在材料選用、施工質量，特別是材料的代用上均有其特殊的要求，應在設計文件上注明，并應保證切實執(zhí)行。材料的選用要滿足結構強度和變形能力的要求，結構材料性能指標應符合以下最低要求：(1)粘土磚強度不應低于MU7.5，磚砌體的砂漿強度等級不宜低于M2.5，磚煙囪的砂漿強度等級不宜低于M5。1.7抗震設計的總體要求7.材料和施工(2)混凝土砌塊的強度等級，中砌塊不宜低于MUIO，小砌塊不宜低于MU5，砌塊砌體的砂漿強度等級不宜低于M5。(3)混凝土的強度等級，抗震等級(詳見第五章)為一級的框架梁、柱和節(jié)點不宜低于C30，構造柱、芯柱、圈梁和擴展根底不宜低于C15，其它各類構件不應低于C20。(4)鋼筋的強度等級，縱向鋼筋宜采用Ⅱ、Ⅲ級變形鋼筋，箍筋宜采用I、Ⅱ級鋼筋，構造柱、芯柱可采用I級或Ⅱ級鋼筋。1.7抗震設計的總體要求7.材料和施工在鋼筋混凝土結構施工中，往往因缺乏設計規(guī)定的鋼筋規(guī)格型號，而需用另外規(guī)格型號替換時，對主要受力鋼筋不宜以強度等級比原設計高的鋼筋代替；應按照鋼筋受拉承載力設計值相等的原那么進行換算。這樣，可以防止造成薄弱部位的轉移，以及構件在有影響的部位混凝土發(fā)生脆性破壞，如混凝土被壓碎、剪切破壞等。1.7抗震設計的總體要求7.材料和施工構造柱，芯柱和底層框架磚房的磚填充墻框架的施工，應先砌墻后澆混凝土柱。砌體結構的縱、橫墻交接處應同時咬槎砌筑或采取拉結措施，以免在地震中開裂或外閃倒塌。場地即指建筑物所在地，場地土那么是指場地范圍內的地基土，即場地表層土的簡稱。地震對建筑物的破壞作用是通過場地、地基和根底傳遞給上部結構的；同時，場地與地基在地震時又支承著上部結構，因此具有雙重作用。任何一個建筑物，都坐落和嵌固在建設場地的巖土地基上。研究工程在地震作用下的震害形態(tài)、破壞機理以及抗震設計等問題，都離不開對場地土和地基的研究。而研究場地和地基在地震作用下的反響及其對上部結構影響，正是場地抗震評價的重要任務。場地抗震評價抗震設計標準中場地抗震評價，就是通過對工程地質、地形地貌以及巖土工程環(huán)境等場地條件的分析，研究場地條件對根底和上部結構震害的影響，從而合理地選擇有利建筑場地以及地基或結構抗震措施，防止和減輕地震對建筑物或工程設施的破壞。一、地震破壞作用

從破壞性質和工程對策角度，地震對結構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地震動作用。

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。為此要確定工程場地的設計地震動參數(shù)。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害的。

場地的地震動作用是指由于強烈地面運動引起地面設施振動而產(chǎn)生的破壞作用。減輕它所產(chǎn)生的地震災害的主要途徑是合理的進行抗震和減震設計和采取減震措施。二、建筑地段的選擇工程地質條件對地震破壞的影響很大。常有地震烈度異?，F(xiàn)象，即產(chǎn)生的原因是局部地區(qū)的工程地質條件不同?！爸貫膮^(qū)里有輕災，輕災區(qū)里有重災〞地段劃分地段類別地質、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)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯位的部位水邊地的地下水位較高，土質也較松軟，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，常有土壤密實度缺乏情形，導致建筑物在地震時產(chǎn)生傾斜、沉陷。沖積地的土質松軟，地震時容易塌陷，如果此處有地下水層，還容易發(fā)生液化。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多人遇難地裂地段選擇1.選擇有利地段；2.避開不利地段，當無法避開時，應采取適當?shù)目拐鸫胧?.不在危險地段建設。局部突出地形的影響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。烈度為9度烈度為8度烈度為7度局部突出地形的影響1.高突地形距離基準面的高度愈大，高處的反響愈大；2.離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離大，反響相對減小；3.在同樣地形條件下，土質結構的反響比巖質結構大；4.高突地形頂面愈開闊，遠離邊緣的中心部位的反響明顯減小;5.邊坡愈陡，其頂部的放大效應相應加大。局部突出地形頂部的地震影響系數(shù)的放大系數(shù)---局部突出地形頂部的地震影響系數(shù)的放大系數(shù)---局部突出地形地震動參數(shù)的增大幅度---附加調整系數(shù)0.60.50.40.30.50.40.30.20.40.30.20.10.30.20.10巖質地層非巖質地層突出地形的高度(m)局部突出臺地邊緣的側向平均坡降(H/L)局部突出地形地震影響系數(shù)的增大幅度0.30.61.0三、建筑場地的類別劃分建筑場地是指建筑所在地。大體相當于廠區(qū)、居民點和自然村的區(qū)域范圍。建筑場地按地震對建筑的影響劃分為4類。建筑場地分類的指標是以場地土的類型和覆蓋層的厚度。場地土層的固有周期的簡化計算公式為單一土層時多層土時---覆蓋層厚度---土的剪切波速---土層總數(shù)----i層厚度----i層剪切波速〔一〕場地土層的固有周期與場地的地震效應1.場地土層的固有周期地震動的卓越周期與場地土的固有周期根本相同。在抗震設計中應使建筑物的自振周期避開場地的卓越周期以免發(fā)生共振。2.場地的地震效應場地土對于從基巖傳來的地震波具有放大作用。研究分析說明，在巖層中傳播的地震波具有多種頻率成分，地震波通過覆蓋土層傳向地表的過程中，假設其中某一頻率分量的周期與覆蓋土層的自振周期(又稱場地的卓越周期或固有周期)相等或相近，由于共振作用，該分量的幅值將得到明顯放大；而其它頻率分量那么產(chǎn)生衰減或消失。深厚軟弱土層的自振周期較長，故地震波中的長周期分量得到明顯放大加強。尤其是經(jīng)過表層土的濾波放大作用，致使軟弱地基的地面運動振幅大、周期長、持續(xù)時間長，震害也重。假設建筑物的自振周期與場地的自振周期相等或接近時，由于共振現(xiàn)象，建筑物的震害都有加重的趨勢。在厚的軟弱土層上建造的高層建筑，其地震反響比在硬土上的反響大3—4倍?！捕辰ㄖ龅氐念悇e場地土的類型：淤泥和淤泥質土，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、粉砂,可塑黃土,的粘性土和粉土,的填土中軟土中密、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---地基土靜承載力標準值場地土對建筑物震害的影響，主要取決于土的堅硬程度(剛性)，因為剪切波速是最能反映場地土動力性能的重要動力參數(shù)，所以土的剛性一般用土的剪切波速vs來表示。

場地類別

~80

3~15

30~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型

地表土層的組成通常較為復雜，只有單一性質場地土的情況是很少見的，所以一般分層場地土的剪切波速按土層等效剪切波速vse來表示。場地分類的目的:確定不同場地上設計反響譜;場地分類的作用:是在地震作用計算中定量考慮場地條件對設計參數(shù)的影響。為了考慮場地條件對設計反響譜的影響，通常的做法是將場地按某些指標和描述劃分為假設干類，以便采取合理的設計參數(shù)和有關的抗震構造措施。場地類別場地覆蓋層厚度確實定：1.一般情況下，應按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面；2.當?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的下臥土層，且下臥土層的剪切波速不小于400m/s時，可按地面至該下臥土層頂面的距離確定；3.剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應視同周圍土層；4.土層中的火山巖硬夾層，應視為剛體，其厚度應從覆蓋土層中扣除。

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30~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型關于覆蓋層厚度震害一般隨場地覆蓋層厚度的增加而加重。從理論上講，當下層波速比上層波速大得多時，下層可以當作基巖，這時從地表反射回來的地震波到達巖土界面時將向上反射，只有很小一局部能量向下透射，這個分界面的埋深就是所謂覆蓋層厚度或土層厚度。但是實際地層的剛度往往是逐漸變化的，如果要求巖土波速比很大時才能當做基巖，覆蓋層厚度勢必定得很大，這對一般工程是難以行得通的。另一方面，由于對建筑物破壞作用最大的主要是地震波中的中短周期成分，而深層介質對這些成分的影響并不很顯著。土層的等效剪切波速----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----計算深度范圍內第i土層的厚度(m)----計算深度范圍內第i土層的剪切波速(m/s)----計算深度范圍內土層的分層數(shù)場地類別

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3~15

30~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型例：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。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淤泥質粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質粘土200632.9細砂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淤泥和淤泥質土，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、粉砂,可塑黃土,的粘性土和粉土,的填土中軟土中密、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例：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。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淤泥質粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質粘土200632.9細砂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

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3~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型〔2〕確定覆蓋層厚度〔3〕確定建筑場地類別屬于中軟土屬于Ⅲ類場地§2—2地基抗震驗算

2.2.1地基抗震設計原那么2.2.2地基土抗震承載力2.2.3地基抗震驗算一、天然地基和根底地基在地震作用下的穩(wěn)定性對根底及上部結構的內力分布是比較敏感的，因此確保地震時地基根底能夠承受上部結構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根底抗震設計的根本要求?！惨弧程烊坏鼗恼鸷μ攸c1.高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質土在地震中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結構的傾斜或破壞；2.雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質松軟且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結構開裂；3.溝、坑、古河道、坡地半挖半填等非勻質地基在地震中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結構破壞。1、軟弱粘性土地基特點：壓縮性較大，抗剪強度小，承載能力低。震害特點：使建筑物產(chǎn)生較大的附加沉降和不均勻沉降。處理措施：樁基；地基加固處理；以及類似減輕液化影響的根底處理措施和上部結構的處理措施?！捕程烊坏鼗目拐鸫胧?、雜填土地基〔一般是人類任意堆填而成)特點：組成物質雜亂，結構疏散，厚薄不一，均勻性很差，強度低，壓縮性高。震害特點：不均勻沉降導致上部結構開裂。處理措施：當雜填土的上層較薄時，可全部挖除〔換土〕；雜填土較厚時，采用地基加固的方法〔如擠密樁等〕。3、不均勻地基一般位于舊故河道邊，暗藏溝坑邊緣，半挖半填的地帶，以及土質明顯不均勻的其他地段。震害特點：易引起地基失效，加劇上部結構的破壞。處理措施：地基加固處理〔二〕天然地基的抗震措施4、地基加固處理方法A、換土墊層法換土厚度<3m適用：各種軟弱地基〔但換土深度有限，處理后仍有變形〕上部荷載較小，沉降要求不嚴時用這種方法。B、重錘夯實法適用：壓實各種稍濕粘土、砂土、雜填土地基〔在最優(yōu)含水量時下錘，假設含水量過大，可換土；假設含水量過小，可灑水，使之變?yōu)樽顑?yōu)含水量?！矯、擠密樁法〔運用廣泛〕適用：松散土、雜填土、可液化土，對飽和軟粘土不適用。D、強夯振沖法適用：淺層飽和砂土〔可防止液化〕E、砂井預壓法〔是一種深層加固方法〕適用：深厚的粉土層，淤泥質粘土層，淤泥質薄軟土地基加固。F、振沖法〔用振沖設備，常用水沖〕工作時，先啟動電擊帶動偏心塊高速旋轉，同時噴射高壓水，使形成孔洞，到一定深度后，填5-40mm碎石邊振實，形成碎石樁?！踩车鼗卓拐鹪O計1〕同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土層上；2)同一結構單元不宜局部采用天然地基而另外局部采用樁基；3)地基有軟弱土、可液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜加強根底的整體性和剛性；4)根據(jù)具體情況，選擇對抗震有利的根底類型，在抗震驗算時應盡量考慮結構、根底和地基的相互作用影響，使之能反映地基根底在不同階段上的工作狀態(tài)。地基根底抗震設計是通過選擇合理的根底體系和抗震驗算來保證其抗震能力的。1.地基根底抗震設計的一般要求由震害調查得到下面結論：只有少數(shù)房屋是由地基的原因而導致上部結構的破壞。導致上部結構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。我國抗震設計標準對量大面廣的一般地基和根底不作抗震驗算，對容易產(chǎn)生地基根底震害的液化地基、軟土地基和嚴重不均勻地基規(guī)定了相應的抗震措施，以防止或減輕震害。2.可不進行地基根底抗震驗算的范圍2.可不進行地基根底抗震驗算的范圍1)砌體房屋；2)地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層的下列建筑：1〕一般的單層廠房和單層空曠房屋；2〕不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋；3〕根底荷載與2〕項相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房。3)標準規(guī)定可不進行上部結構抗震驗算的建筑。3.天然地基地震作用下的承載力驗算采用“擬靜力法〞標準規(guī)定：根底底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下式要求式中p----基礎底面平均壓力（kPa)pmax—基礎底面邊緣最大壓力(kPa)faE---地基土抗震允許承載力高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下根底底面不宜出現(xiàn)拉應力；其它建筑，根底底面與地基土之間零應力區(qū)面積不應超過根底底面面積的15%。4.地基土抗震承載力確定地基抗震承載力在靜力設計承載力根底上調整。調整的出發(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，強度較靜載下稍高。式中faE---調整后的地基抗震承載力設計值---地基抗震承載力調整系數(shù)fa---深寬修正后的地基承載力特征值，按《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002采用。1.0淤泥，淤泥質土，松散的砂，填土1.1稍密的細、粉砂，的粘性土和粉土，新近沉積的粘性土和粉土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、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

巖土名稱和性狀地基土抗震承載力調整系數(shù)4.地基土抗震承載力確定二、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構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，這種急劇上升的空隙水壓力來不及消散，使原有土顆粒通過接觸點傳遞的壓力減小，當有效壓力完全消失時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全失去抗剪強度而顯示出近于液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。液化的宏觀標志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。唐山地震時，嚴重液化地區(qū)噴水高度可達8米，廠房沉降可達1米。天津地震時，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個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5立方米。有時地面運動停止后，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，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。液化使建筑物產(chǎn)生以下震害：1.地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜；2.不均勻沉降引起建筑物上部結構破壞，使梁板等水平構件及其節(jié)點破壞，使墻體開裂和建筑物體形變化處開裂；3.室內地坪上鼓、開裂，設備根底上浮或下沉。影響場地土液化的主要因素：1.土層的地質年代；2.土層土粒的組成和密實程度；3.砂土層埋置深度和地下水位深度；4.地震烈度和地震持續(xù)時間?！捕骋夯袆e與危害程度估計1、液化判別和處理的一般原那么：1〕對存在飽和砂土和粉土〔不含黃土〕的地基，除6度外，應進行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。2〕存在液化土層的地基，應根據(jù)建筑的抗震設防類別、地基的液化等級結合具體情況采取相應的措施。2、液化判別和危害性估計方法對一般工程工程，砂土或粉土液化判別及危害程度估計可按以下步驟進行：1〕初判

以地質年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。〔1〕地質年代為第四紀晚更新世〔Q3〕及以前時，7、8度可判為不液化；