场地对地震动的影响

d i ──计算深度范围内第 i 层土的厚度（m） ； v si ──计算深度范围内第 i 层土的剪切波速（m/s） ；
n──计算深度范围内土层的分层数。
覆盖土层厚度的确定方法
场地覆盖层厚度根据以下原则确定： • 一般情况下，应按地面至剪切波速大于 500m/s的土层顶面的距离确定； • 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土 剪切波速2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波 速均不小于400m/s时，可按地面至该土层顶面 的距离确定； • 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视 同周围土层； • 土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚 度应从覆盖土层中扣除。
工程基岩面
• 大多数研究以不考虑工程结构、地形起伏、深基 础等影响的平整基岩面为界，称为工程基岩面。 场地以工程基岩面以上的水平或起伏的土层为主。 有时也包括起伏的基岩。 • 由于部分场地的埋伏基岩因风化层厚或其他原因 不易确定，可以用波速超过一定数值的层面（如 500 m/s或700 m/s）为工程基岩面。
1970年中国通海地震4类地基房屋震害指数比较
1.0 0.9 0.8 房屋破坏震害指数 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 d0.8 d0.7 d0.6 d0.5 d0.4 d0.3 d0.2 d0.1 I 类场地 Ⅲ类场地 II 类场地 IV 类场地
断层距离(以震害指数标记)
场地指数计算方法（场地土的剪切波速）
• 场地土层的剪切波速，可通过现场实测确定；丁 类构筑物及初步设计阶段的甲、乙、丙类构筑物 ，可按当地成熟的经验公式确定。 • 该规范建议的场地评定指标是平均剪切模量和覆 盖层的厚度。平均剪切模量是根据场地各层土厚 度、密度和剪切波速来确定，它较好地反映了场 地土层的刚度特性。从划分的指标来看该规范和 建筑抗震设计规范无本质区别，但利用场地指数 划分场地类别的方法，以连续变化的综合指标（ 场地指数）建立场地变化与设计反应谱变化的关 系式，克服当场地评定指标处在分类界限附近时 会因很小的差异带来场地类别跳跃而引起地震动 设计参数突变的缺点。
双指标法
• 建筑抗震设计规范(GB50011—2001)采用双指标 法进行场地分类，即根据场地土等效剪切波速 和覆盖土层厚度两个指标，将场地划分为Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ共4种类型。 • 这一基于等效（或平均）剪切波速及覆盖土层 厚度指标的场地类别划分方法也被《水工建筑 物抗震设计规范》、《公路工程抗震设计规范 》、《铁路工程抗震设计规范》等采用。 • 场地类别划分的具体标准列于下表。
第十章 场地对地震动的影响
10.1 场地对震害的影响
工程场地
• 工程结构所在地，即支撑并对其地震反应有直接影 响的地基称为工程场地。 • 工程场地和地壳介质之间的界线并不明确。在地震 危险性分析中，一般都是先确定基岩面的地震动， 然后再考虑土层对地震动的影响。 • 场地的大小随研究区域或工程项目而定，大体相当 于单项工程所在地、街区或自然村的范围。地震小 区划以城镇、厂矿为工作范围，其范围内可能包括 不同类别的场地。 • 工程场地条件包括近地表几十米至上百米内的地基 岩土结构和特性、地形地貌、浅表断层、地下水位 等工程地质要素。这些因素对地震动和地面破坏有 强烈的影响，对结构抗震有至关重要的作用。
与场地条件有关的典型震害
3、土层中软夹层可能有隔震作用
1976年唐山地震，唐山市区达到Ⅹ～Ⅺ度，但 市区北部和东部陡河沿岸地区出现低破坏区带。 河两岸300～400 m范围内多层砖房一般裂而 未倒，墙体开裂显示地基失效的破坏特征。此 处地下3～5 m深处有淤泥质粘土层，厚1～3 m，最厚达5 m。
与场地条件有关的典型震害
4、地形对震害有影响
地形起伏对震害的影响在山区尤其明显。经常发现条状突 出的山梁、陡崖、高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡、冲 沟、河岸和边坡边缘上的震害显著严重。 1966年云南东川地震，位于山岗前缘的矽肺病疗养院破坏 比岗下和平台上房屋严重； 1970年中国云南通海地震中有不少村庄位于局部孤立突出 的小山包或山梁上，震害普遍比周围严重。而且山包越 高，坡度越陡，山顶土层越厚，离边缘越近，震害越严 重。 1988年中国云南澜沧－耿马地震有些孤立山包上的楼房破 坏，而平房却完好，显示地形对房屋破坏影响有选择 性，可能与地震动卓越频率有关。
1≥μ>0.80 硬场地
场地指数计算方法
场地指数按下列公式计算
μ = γ G μG + γ d μ d
1 − e −6.6 ( G − 30 )10 μG = { 0
−3
)
(当 G ≤ 30 MPa )
e − 0 .5 ( d − 5 ) μd = { 0
式中 μ ——场地指数；
2
10 −3 )
(当 d > 80 m )
与场地条件有关的典型震害
2、土层厚度与震害有关
1967年委内瑞拉地震时，加拉加斯市高层建筑的 破坏有非常明显的地区性，主要集中在市内冲 积层最厚地方。在中等厚度的一般地基上，中 等高度的一般房屋破坏比高层建筑物严重；而 在基岩上各类房屋的破坏普遍较轻，表现出选 择性。厚土层场地的卓越周期长，因此引起高 层建筑共振破坏。
地震山体崩塌掩埋道路和房屋（2008年四川汶川地震）
Hale Waihona Puke 在抗震设计中 考虑场地条件对地震动特性影响的方法
• 经验方法：利用强震记录资料及计算分析结果统计 给出以场地特性指标为控制量的场地地震动特征参 数，给出的是平均值，适用于一般房屋和工程结构。 此法实际上是将地震震源特性、地震波传播途径及 地表局部场地条件的影响进行了综合考虑，而没有 单独区分地表局部场地条件的影响作用。 • 理论分析方法：建立场地土层的计算力学模型，利 用理论分析方法计算地震反应量。针对每一特定的 场地，或较为重要的工程，由于对地震动输入及结 构地震反应分析精度要求较高，需要利用理论分析 方法来考虑工程场地条件对设计地震动的影响。
10.2 场地土分类
局部场地条件对地震动影响估计的经验 方法，首先应根据一定的场地分类原则和 方法确定给定工程场地的类别，而后基于 场地类别与地震动参数之间对应的经验关 系或规范规定值确定给定工程场地的地震 动参数。 因此，场地的分类原则和方法的确定是 局部场地条件对地震动影响估计的经验方 法涉及到的一个关键问题。
场地指数法
构筑物抗震设计规范(GB50191-93)依据场地土层的平均剪 切模量和场地覆盖层厚度计算出场地指数，而后根据场地指 数按下表对场地进行分类，将场地划分为硬场地、中硬场地、 中软场地和软场地共 4 种类型。该规范同时还规定，当有充 分依据时，对表中的场地指数划分范围可作适当调整。
表 场地指数 场地分类 构筑物抗震设计规范中场地分类 0.80≥μ>0.35 中硬场地 0.35≥μ>0.05 中软场地 0.05≥μ>0 软场地
场地类别划分与等效剪切波速（m/s）及覆盖土层 厚度（m）的关系
等效剪切波速 （m/s） Vse ＞500 500≥Vse ＞250 250≥Vse ＞140 Vse ≤140 Ⅰ 0 ＜ 5 ＜ 3 ＜ 3 ≥5 3~50 3~15 ＞50 ＞15~80 ＞80 Ⅱ 场 地 类 别 Ⅲ Ⅳ
•
Vse为土层的等效剪切波速。
与场地条件有关的典型震害
5、盆地的震害比周边严重
盆地往往是居民区集中的地方，许多地震都有 盆地震害严重的记录；例如云南施甸县位于 断陷盆地、土层很软，只要有地震就比周围 震害重，而且沿盆地震害分布不均匀，震害 最重的是盆地边缘。
与场地条件有关的典型震害
6、断层穿过场地的影响
地震断层可以分为发震断层和非发震断层，发震 断层对震害分布的影响极大，极震区沿断层走 向展布，特别是出露地表的断层错动无坚不摧。 1999年台湾集集地震的断层垂直错距最大达7 m， 错断桥梁和水坝，使道路隆起断裂、房屋倾斜 倒塌，而离开断层出露迹线不远的地方震害迅 速减轻。 对于非发震断层，只是在断层破碎带上的场地震 害有所加重，不如发震断层影响大。
我国抗震设计规范中的场地分类
• 场地条件是影响地震动特征和结构震害的重要因素。在抗震 设计规范中通过场地分类来规定反应谱曲线的特征参数，以 此平均粗略地考虑不同场地条件对设计地震动的影响。 • 国内外抗震规范采用的场地分类都经历了一个由粗到细、由 单一参数到多参数、由宏观定性描述到定量指标分类的发展 过程。目前国内外的场地分类大多数是以土层剪切波速和覆 盖层厚度这两个指标为主。 • 我国的抗震规范都规定了场地类别划分的原则，但各抗震规 范的场地评定指标和分类方法不尽一致。抗震规范中有代表 性的是“双指标法”和“场地指数法”。 • 《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)采用剪切波速和覆 盖层厚度两个物理指标来进行场地分类的双指标法;《构筑 物抗震设计规范》(GB50191—93)则采用了场地指数法。这 两种方法精度相当，所需资料基本相同，技术原则和思路基 本类似，本质上不矛盾。
砂土液化的喷砂冒水孔（2003年新疆巴楚地震）
楼房因地基液化倾倒（1964年日本新潟地震）
地震不均匀沉降造成房屋倾斜（1999年土耳其伊兹 米特（Izmit）地震）
与场地条件有关的典型震害
8、地震地质灾害
一些不稳定的岩土斜坡在地震触发下发生滑 坡、崩塌，或产生溶洞塌陷、滚石等，造 成公路、铁路、管线和房屋破坏，甚至人 员伤亡。这些场地存在发生滑坡、坍陷等 地质灾害的成因地貌和地质条件。
台湾集集地震石岗支墩坝因断层穿过而破坏
与场地条件有关的典型震害
7、局部地基失效
最典型的地基失效是砂土液化，在地震中普 遍出现，地面出现喷砂冒水现象。 1964年日本新潟地震和同年美国阿拉斯加地 震都出现大面积液化震害，使房屋在震后 倾斜或倾倒。砂土液化和软土震陷等都可 能引起地基的不均匀沉降，也造成房屋倾 斜破坏。
γG ——场地土层刚度对地震效应影响的权系数，可采用 0.7；