结构抗震地形影响评价讲义.doc

三 地形影响评价1关于局部地形条件的影响，从国内几次大地震的宏观调查资料来看，岩质地形与非岩质地形有所不同在云南通海地震的大量宏观调查中，表明非岩质地形对烈度的影响比岩质地形的影响更为明显如通海和东川的许多岩石地基上很陡的山坡，震害也末见有明显的加重但对于岩石地基的高度达数十米的条状突出的山脊和高耸弧立的山丘，由于鞭端效应明显，振动有所加大，烈度仍有增高的趋势应该指出：有些资料中曾提出过有利和不利于抗震的地貌部位本规范在编制过程中曾对抗震不利的地貌部位实例进行了分析，认为：地貌是研究不同地表形态形成的原因，其中包括组成不同地形的物质（即岩性）也就是说地貌部位的影响意味着地表形态和岩性二者共同作用的结果，将场地土的影响包括进去了但通过一些震害实例说明：当处于平坦的冲积平原和古河道不同地貌部位时，地表形态是基本相同的，造成古河道上房屋震害加重的原因主要因地基土质条件很差所致因此本规范将地貌条件分别在地形条件与场地土中加以考虑，不再提出地貌部位这个概念2本次规范修订中增加了4.1.8当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其地震影响系数最大值应乘以增大系数。

其值可根据不利地段的具体情况确定，但不宜大于1.6这一条主要考虑局部突出地形对地震动参数的放大作用，主要依据宏观震害调查的结果和对不同地形条件和岩土构成的形体所进行的二维地震反应分析结果所谓局部突出地形主要是指山包、山梁和悬崖、陡坎等，情况比较复杂，对各种可能出现的情况的地震动参数的放大作用都做出具体的规定是很困难的从宏观震害经验和地震反应分析结果所反映的总的趋势大致可以归纳为以下几点：1.在高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈强烈，2.离陡坎和边顶部边缘的距离愈大反应相对减小 3从岩土构成方面看，在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大，4.高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应是明显减小的，5.边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大基于以上变化趋势，以突出地形的高度H，坡降角度的正切H/L以及场址距突出地形边缘的相对距离B/H为参数，对各种地形的地震力放大作用可按公式（第六讲式2.1）和第六讲表（2.1）进行调整式中 — 局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数； — 局部突出地形地震动参数的增大幅度，可按表4.1.7采用 — 附和调整系数，与建筑场地离突出台地边缘的距离B与相对高差H的 比值有关。

当B/H<2.5时，ξ可取为1.0；当2.5≤B/H<5时，ξ可取 为0.6；当B/H≥5时，ξ可取为0.3局部突出地形地震动参数的增大幅度 第六讲表2.1突出地形的高度H（m）非岩质地层H<55≤H<1515≤H<25H≥25岩质地层H<2020≤H<4040≤H<60H≥60局部突出台地边缘的侧向平均坡降H/LH/L<0.300.10.20.30.3≤H/L<0.60.10.20.30.40.6≤H/L<1.00.20.30.40.5H/L≥1.00.30.40.50.6最大调整幅度1.6是根据分析结果和综合判断给出的在应用公式（2.1）和表(2.1)时，B、L，均应按距离场地的最近点考虑这样一来，本条的规定对各种地形，包括山包、山梁、悬崖、陡坡都可以应用四 桩基设计本章是在与构筑物抗震设计规范和桩基规范？与协调？，？吸收了部分与构筑物抗震设计规范条文，新增加了桩基抗震验算的原则与方法和桩身的筋的要求1非液化土中低承台桩基的抗震验算本次规范修订中增加了4.4.2条 4.4.2 非液化土中低承台桩基的抗震验算，应符合下列规定：1 单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值，可均比非抗震设计时提高25%。

2 当承台侧面的回填土夯实至干密度不小于《建筑地基基础设计规范》对填土的要求时，可由承台正面填土与桩共同承担水平地震作用；但不应计入承台底面与地基土间的摩擦力本条规定主要根据下面情况综合考虑确定的1） 关于单桩抗震承载力提高的数值，与构筑物规范和桩基规范二者基本协调 2）本条未能提及地坪的抗水平力作用当有必要考虑时可参阅有关规范事实上地坪的抗水平力作用现已为多方面材料所证实，如铁路抗震规范中承认中小型桥水平力；唐山地震中有多例厂房柱子在地坪上剪坏，说明地坪起了侧向支点的作用；构筑物抗震规范及冶金部抗震规范均有利用地坪抗力水平地震作用的条款有的条款规定基础旁的土抗力可取1/3被动土压力，这种考虑是经验性的 3）关于地下室外墙侧的被动土压与桩共同承担地震水平力问题，我国这方面的情况比较混乱，因无有关规定可遵循，多凭设计者的认识自由处理大致有以下做法：假定由桩承担全部地震水平力；假定由地下室外的土承担全部水平力；由桩、土分担水平力（或由经验公式求出分担比，或用m法求土抗力或由有限元法计算）目前看来，桩完全不承担地震水平力的假定偏于不安全，因为从日本的资料来看，桩基的震害是相当多的，因此这种做法不宜采用；由桩承受全部地震力的假定又过于保守。

公式4.4.2是参考日本1984年发布的“建筑基础抗震设计规程”提出的其主要根据是对地上3~10层、地下1~4层平面14×14m的塔楼所作的一系列试算结果在这些计算中假定抗地震水平的因素有桩、前方的被动土抗力，侧面土的磨擦力三部分土性质为标贯值N=10~20，q（单轴压强）为0.5~1.0kg/cm2（粘土）土的磨擦力与水平位移成以下弹塑性关系；位移≤1cm时抗力呈线性变化，当位移>1cm时抗力保持不变被动土抗力最大值取朗金被动土压，达到最大值之前土抗力与水平位移呈成线性关系由于背景材料只包括高度45m以下的建筑，对45m以上的建筑没有相应的计算资料但从计算结果的发展趋势推断，对更高的建筑其α值估计不超过0.9，因而本条规定桩负担的地震力应在(0.3~0.9)VD之间取值4） 关于不计桩基承台底面与土的摩阻力为抗地震水平力的组成部分问题；主要是因为这部分摩阻力不可靠：软弱粘性土有震陷问题，一般粘性土也可能因桩身摩擦力产生的桩间土在附加应力下的压缩使土与承台脱空；欠固结土有固结下沉问题；非液化的砂砾则有震密问题等实践中不乏有静载下桩台与土脱空的报导，地震情况下震后桩台与土脱空的报导也屡见不鲜。

此外，计算摩阻力亦很困难，因为解答此问题须明确桩基在竖向荷载作用下的桩、土荷载分担比出于上述考虑，为安全计，本条规定不应考虑承台与土的摩擦阴抗对于目前大力推广应用的疏桩基础，如果桩的设计承载力按桩极限荷载取用则可以考虑承台与土间的摩阻力因为此时，承台与土不会脱空，且桩、土的竖向荷载分担比比较明确2液化土层低承台桩基抗震验算本次规范修订中增加了4.4.3条 4.4.3 存在液化土层的低承台桩基抗震验算，应符合下列规定； 1 对一般浅基础，不宜计入承台侧面土的抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担作用 2 当桩承台底面上、下分别在厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土层或非软弱土层时，可按下列二种情况进行桩的抗震验算，并按不利情况设计：1）桩承受全部地震作用，桩承载力按本节4.4.2条取用，液化土的桩周摩阻力及 桩水平抗力均应乘以表4.4.3的折减系数 土层液化影响折减系数 表4.4.3实际标贯锤击数/监界标贯锤击数深度ds(m)折减系数≤0.6ds≤10010< ds≤201/3>0.6~0.8ds≤101/310< ds≤202/3>0.8~1.0ds≤102/310< ds≤2012) 地震作用按水平地震影响系数最大值的10%采用桩承载力仍按本节4.4.2条1 款取用，但应扣除液化土层的全部摩阻力及桩台下2m深度范围内非液化土的 桩周摩阻力。

3 打入式预制桩及其他挤土桩，当平均桩距为2.5~4倍桩径且桩数不少于5×5时，可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响当打桩后桩间土的标准贯入锤击数值达到不液化的要求时，单桩承载力可不折减，但对桩尖持力层作强度校核时，桩群外侧的应力扩散角应取为零打桩后桩间土的标准贯入锤击数宜由试验确定，也可按下式计算： (4.4.3) 式中 —打桩后的标准贯入锤击数； —打入式预制桩的面积置换压入率； —打桩前的标准贯入锤击数本条规定主要从下述三方面考虑的 1）不计承台旁的土抗力或地坪的分担作用是出于安全考虑，作为安全储备，因目前对液化土中桩上地震作用与土中液化进程的关系尚未弄清 2）根据地震反应分析与振动台试验，地面加速度最大时刻出现在液化土的孔压比为小于1（常为0.5~0.6）时，此时土尚未充分液化，只是刚度比未液化时下降很多，因之建议对液化土的刚度作折减折减系数采用构筑物抗震设计规范成果 3）液化土中孔隙水压力的消散往往要较长的时间。

地震后土中孔不会排泄消散完毕，往往于震后才出现喷砂冒水，这一过程通常持续几小时甚至一、二天，其间常有沿桩与基础四周排水现象，这说明此时桩身摩阻力已大减，从而出现竖向承载力不足和缓慢的沉降，因此应按静力荷载组合校桩身的强度与承载力3 关于液化土层中桩的配筋要求 桩基理论分析已经证明，地震作用下的桩基在软、硬土层交界面处最易受到剪、弯损害阪神地震后桩基的实际考查也证实了这一点，但在采用m法的桩身内力计算方法中却无法反映这一点，因此必须采取构造措施解决为此本规范增加了4.4.5条，本条的要点在于保证软土或液化土层附近桩身的抗弯和抗剪能力 4.4.5 液化土中桩的配筋范围，应自桩顶至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度，其纵向钢筋应与桩顶部相同，箍筋应加密。