第1章地震工程基本知識工程結構抗震設計123465概述地震基本知識地震活動與地震分布地震動地震震害地震預警與救援第1章地震工程基本知識第1章地震工程基本知識

地震是一種災害性自然現象。

全世界每年發生大約500萬次地震，其中絕大多數地震是人感覺不到的微小地震，只有靈敏的儀器才能測量到它們的活動。

人能夠感覺到的有感地震每年發生約5萬次，其中5級以上具有破壞性地震約1400余次，能夠造成嚴重破壞的7級以上強烈地震平均每年發生約18次。

地震給人類帶來了巨大的災難，中國人民遭受的地震磨難尤為深重。我國是世界上多地震國家之一，20世紀共發生破壞性地震3000余次，其中6級以上地震近800次，8級以上特大地震9次。1.1概述第1章地震工程基本知識

人員傷亡：1920年12月16日寧夏海源8.5級地震死亡20多萬人。1976年7月28日唐山7.8級地震中死亡24萬人，重傷36萬。2008年5月12日汶川8.0級地震中死亡8.7萬,傷38萬。2010年4月14日玉樹7.1級地震死亡2698人，傷1萬余人。2013年4月20日盧山7.0級地震死亡196人，傷1萬余人。

經濟損失：

1976年唐山地震，倒塌民房630萬間，損失百億，重建百億，（占當年全國GDP的3.4%）。

1995年日本阪神地震，經濟損失967億美元（日本GDP1.9%）。

2008年汶川地震經濟損失8451億元（占當年全國GDP2.8%）。第1章地震工程基本知識

1976年唐山地震，倒塌民房630萬間，損失百億，重建百億。第1章地震工程基本知識

2008年汶川地震直接經濟損失8451億元第1章地震工程基本知識

地球是一個略呈橢圓的球體，平均半徑約為6400Km。研究表明，地球從地表至核心是由性質不同的三個層次構成：最外層：薄薄的地殼，厚度約為30～40km；中間層：地幔，厚度約為2900km；最里層：地核，厚度約為3500km。

世界上絕大部分的地震都發生在這一薄薄的地殼內。1.2.1地球的構造第1章地震工程基本知識

1.地震按其成因分類：

構造地震:由于地殼構造運動造成地下巖層斷裂錯動引起的地面振動。發生頻繁，占90％以上，破壞性大，影響面廣。

火山地震：由于火山爆發而引起的地面振動。

塌陷地震：由于地表或地下巖層突然發生大規模陷落和

崩塌所引起小范圍的地面振動。

誘發地震：由于建造水庫、油田深井注水等原因引發的地震。

在工程抗震設計中僅考慮構造地震的設防問題1.2.2地震類型和成因第1章地震工程基本知識

世界地震活動與地震分布亞歐地震帶環太平洋地震帶1.3.1世界地震活動第1章地震工程基本知識

我國地處上述兩個世界上最活躍的地震帶之間，東瀕環太平洋地震帶，西部和西南部是歐亞地震帶所經過的地區，是一個多地震國家。

中國地震主要分布在五個區域和23條地震帶上。其中五個區域是：臺灣省及其附近海域；西南地區，主要是西藏、四川西部和云南中西部；西北地區，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏、天山南北麓；華北地區，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；東南沿海地區。全國23個地震帶1.3.2我國地震活動第1章地震工程基本知識

震源：是指地球內部發生地震首先射出地震波的地方，往往也是能量釋放中心。震中：震源正方向相應的地面位置震源深度：震源到地面的垂直距離震源距：地面某處到震源的距離震中距：地面某處到震中的距離。震中區：震中周圍地區。極震區：地震時振動最劇烈、破壞最嚴重的地區。等震線：一次地震中，在其所波及的地區內，根據烈度表可以對每一個地點評估出一個烈度，烈度相同點的外包線。淺源地震：震源深度小于60km。中源地震：震源深度在60～300km。深源地震：震源深度大于300km。1.4.1常用術語第1章地震工程基本知識

體波包含縱波(P波)和橫波(S波)兩種形式。(a)縱波(b)橫波

縱波在傳播過程中，其介質質點的振動方向與波的前進方向一致。其特點是周較短，振幅小、波速快，一般為200～1400m/s。

橫波在傳播過程中，其介質質點的振動方向與波的前進方向垂直周期較長。橫波又稱剪切波，其特點是周期長、振幅大、波速慢，一般為100～800m/s。（1）體波1.4.2地震波第1章地震工程基本知識（2）面波

面波是指沿地球表面及其附近傳播的波。一般認為，面波是體波經地層界面多次反射形成的次生波，它包括兩種形式的波，即瑞雷波(R波)和樂甫波(L波)。(a)瑞雷波(b)樂甫波

與體波相比，面波周期長、振幅大、衰減慢，故能傳播到很遠的地方。第1章地震工程基本知識

人們一般通過記錄地面運動的加速度來了解地震動的特征，對加速度記錄進行積分，可以得到地面運動的速度和位移。

通長稱地震動的峰值（最大振幅）、頻譜特性和持續時間為地震動的三要素。工程結構的地震破壞，與地震動的三要素密切相關。1.4.3地震動的三要素第1章地震工程基本知識（1）里氏震級

它是根據離震中一定距離所觀測到的地震波幅度和周期，并且考慮從震源到觀測點的地震波衰減，經過一定公式計算出的震源處地震的大小。

用標準地震儀（周期為0.8s，阻尼系數為0.8，放大倍數為2800）在距震中100km處記錄到的最大水平位移(以μm為單位)的常用對數值。M=lgA式中：M—地震震級，即里氏震級；A—地震儀記錄到的最大振幅。

震級M與震源釋放的能量E(爾格)之間有如下對應關系：

lgE=1.5M+11.81.4.4震級第1章地震工程基本知識（2）矩震級

美國學者漢克斯和金森(HanksandKanamori)1977年從反映地震斷層錯動的力學量地震矩M0出發，提出新的震級標度，用地震矩測定的震級稱矩震級Mw。M0=μDS 式中：M0——地震矩(N·m)；

μ——剪切模量；

D——震源斷裂面積上的平均位錯量

S——斷裂面積。矩震級Mw定義為：Mw=2/3lgM0-6.06

一般來說，按照震級的大小，地震可分為：微震：M<2級；有感地震：M=2～4級；破壞地震：M≥5級；強烈地震：M≥7級；特大地震：M≥8級。第1章地震工程基本知識

地震烈度是指某地區地面和各類建筑物遭受一次地震影響的強弱程度，是衡量地震造成后果的一種度量。它是按地震造成的后果分類的。用I表示。一般來說，距震中越遠，地震影響越小，烈度越低；距震中越近，地震影響越大，烈度越高。震中區的烈度稱為震中烈度。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。

一次地震的震級只有一個，但距離震中不同的地點，地震烈度就不同。1.4.5地震烈度第1章地震工程基本知識

為了評定地震烈度，需要制定一個標準，目前我國和世界上絕大多數國家都采用12等級劃分的地震烈度表。我國2008年修訂的地震烈度表見下，它是根據地震時人的感覺、器物的反應、建筑物破壞和地表現象劃分的。

（1）地震烈度表（2）基本烈度

地震基本烈度，指某地區在今后一段時間內，在一般場地條件下可能遭受的最大地震烈度。（3）抗震設防烈度

抗震設防烈度是按國家規定的權限批準作為一個地區抗震設防依據的地震烈度。一般情況下取基本烈度，但還須根據建筑物所在城市的大小，建筑物的類別、高度以及當地的抗震設防小區規劃進行確定。第1章地震工程基本知識

地震區劃圖是根據一個地區的活動特性，按給定目的區劃出來的地區內可能發生的地震動強弱程度的分布圖，它實際上是對未來地震影響程度的一種預測。

2015年發布的《中國地震動參數區劃圖》作為我國第五代地震動參數區劃圖，相較于現行的第四代區劃圖有兩大變化：一是取消了不設防地區（即實施國土全面設防）；二是在附錄中將地震動參數明確到鄉鎮。1.4.6地震區劃圖第1章地震工程基本知識

1.4.7震級與震中烈度關系地震震級與地震烈度是兩個不同的概念，震級表示一次地震釋放能量的大小，烈度表示某地區遭受地震影響的強弱程度。兩者關系可用炸彈爆炸來解釋，震級好比是炸彈的裝藥量，烈度則是炸彈爆炸后造成的破壞程度。

震級和烈度只在特定條件下存在對應關系。①淺源地震（震源深度在10-30km）,②震中附近。震級與震中烈度的關系：

M＝0.58I0+1.5震中烈度I0與震級M之間對照關系第1章地震工程基本知識23456788以上1～234～56～77～89～1011121.5.1.直接災害（1）地表的破壞

構造地裂縫，地下斷層錯動在地表留下的痕跡。與地下斷層走向一致，可延續幾公里至幾十公里甚至數百公里。第1章地震工程基本知識重力地裂縫

地震時由于地貌重力作用，地面土體受到擠壓、伸張、旋扭產生的結果。常發生在河湖堤岸等地表土質松軟潮濕地方。

第1章地震工程基本知識

滑坡塌方

多發生在山區或丘陵地區。地震時滑坡可以切斷公路，沖毀房屋；大的滑坡還會吞沒村莊、堵塞河流。

第1章地震工程基本知識（2）工程結構的破壞

地震對各類工程結構造成破壞，主要表現在承重結構強度不足，結構喪失整體性和發生倒塌等方面。

臺灣9.21大地震震倒的臺中縣大樓如推骨牌。第1章地震工程基本知識承重結構強度不足，橋梁、房屋倒塌

日本阪神大地震倒塌的高架橋

印度地震樓房產生疊合塌落第1章地震工程基本知識（3）地基失效引起房屋傾斜

飽和砂土在地震作用下喪失承載力，導致地基失效，引起房屋產生過大位移，發生傾斜或倒塌。第1章地震工程基本知識

1.5.2.次生災害地震時建筑物或其他設施遭受破壞而導致的一系列繼發性災害稱為次生災害。地震造成的次生災害主要有火災、海嘯、水災、毒氣污染、泥石流等。（1）火災

房屋倒塌后火源失控極易起火，同時震后消防系統受損，火勢得不到有效控制，釀成火災。

第1章地震工程基本知識（2）水災

1999年臺灣9.21地震中受斷層作用，臺中縣大家溪石崗大壩北段三跨泄洪道斷塌。水庫壩體倒塌，引發下游水災。第1章地震工程基本知識

（3）海嘯

2004年12月26日，印度洋海域發生強烈地震并引發海嘯，波及沿岸印尼、泰國、印度、斯里蘭卡等國家，遇難者總人數達20多萬人，經濟損失逾100億歐元。第1章地震工程基本知識1.5.3.誘發災害由直接災害和次生災害引發出的各種社會性災害。地震發生會使供電、供水、通訊等生命線工程遭到破壞。疾病流行、城市癱瘓、治安混亂，惡化工農業生產條件，影響經濟發展。第1章地震工程基本知識

1.6.1地震預警

地震預警是指在地震發生以后，搶在地震波傳播到設防地區前，向設防地區提前幾秒至數十秒發出警報，以減小當地的損失。

其按照系統響應的順序可包括：地震監測臺網、地震參數快速判測系統、警報信息快速發布系統和預警信息接受終端。整套系統的特點是高度集成、實時監控、飛速響應。第1章地震工程基本知識

1.6.2逃生原則

首先要因地制宜，選擇最佳避難方案。若在室內，應躲在墻角或支撐牢固、管道多、整體性好的小跨度衛生間和廚房等處的房間；若在室外，盡量遠離高大建筑、狹窄胡同、高煙囪、變壓器、玻璃幕墻建筑、高架橋等場所。無論在何處躲避，都要盡量用棉被、枕頭、書包或其他軟物體保護頭部。

其次是行動果斷、切忌猶豫。在千鈞一發之際，決不能瞻前顧后。例如在平房或樓房一層內時，或就近躲避或緊急逃出，當機立斷，切勿往返。

最后是伏而待定，不可疾出。地震突然發生時，不要急著向外逃。地震時人們進人或離開建筑物時，被砸死砸傷的可能性最大。現在城市居民多住高層樓房，根本來不及跑到樓外，反倒會因樓道中的擁擠踐踏造成傷亡。第1章地震工程基本知識

1.6.3震后自救與互救

大地震中被倒塌建筑物壓埋的人，只要神志清醒，身體沒有重大創傷，都應該堅定獲救的信心，妥善保護好自己，積極實施自救。盡量找些濕毛巾、衣物或其他布料捂住口、鼻和頭部，防止灰塵嗆悶發生窒息，同時也可以避免建筑物進一步倒塌造成的傷害。互救是指已經脫險的人和專門的搶險營救人員對壓埋在廢墟中的人進行營救。災民的互救要有組織有方法，避免盲目圖快，加重傷亡。應遵循先多后少、先近后遠、先易后難及先輕后重的原則。第1章地震工程基本知識

1.6.4衛生防疫工作

在地震發生后，由于大量房屋倒塌，下水道堵塞，造成垃圾遍地，污水流溢；再加上畜禽尸體腐爛變臭，極易引發一些傳染病并迅速蔓延，這對災民及救援隊員的生理、心理都是一個巨大的挑戰。

因此，在震后救災工作中，認真搞好衛生防疫非常重要。其次，要把好“病從口入”關，搞好水源衛生、食品衛生。再次，要控制病媒生物密度。地震后，災民居室被毀，很多人露天居住，失去了對媒介生物的防護屏障，很容易受媒介生物性疾病的侵襲。最后，要保持良好的衛生習慣。地震災區的每一位公民，在抗震救災期間，都應力求保持樂觀向上的情緒，注意身體健康，加強身體鍛煉。第1章地震工程基本知識2023年第2章場地、地基和基礎抗震工程結構抗震設計工程地質條件對震害的影響概述1場地對震害的影響地基基礎抗震驗算23456地基液化對震害的影響樁基抗震設計2.1概述場地：工程群體的所在地，其在平面上大體相當于廠區、居民點、自然村或不小于1.0km2的區域范圍。地震作用下，場地下的土層，雙重作用。

地震波傳播介質，將地震動傳給結構物；結構物的地基，具有一定承載力和穩定性。建筑物的震害按照破壞性質可以分成兩大類：

一類震害是由上部結構振動破壞引起的;

另一類建筑物的震害是由地基失效引起的。地面振動可使地基土喪失穩定，發生砂土液化或軟土震陷，引起結構傾斜倒塌。地基失效是由于地基產生過大位移引起的結構破壞，屬靜力作用。

2.2.1局部地形條件的影響震害表明：局部孤突地形對地震有放大作用，震害加重。

1920年寧夏海原地震，位于渭河河谷的姚莊烈度為7度，相距2km的牛家莊，坐落在100m的黃土山梁上，烈度9度。

1975年遼寧海城地震高差58m的兩個測點，加速度差1.84倍。1994年云南昭通地震，蘆家灣山梁長150m，頂寬15m。一端高60m，一端高50m，中間呈鞍狀，較高端部的最大加速度0.632g,（9度）鞍部為0.257g（7度），較低端部為0.431g（8度）。烈度9度烈度8度烈度7度2.2工程地質條件對震害的影響

震害調查表明，建筑物破壞與地形、地貌、斷層等局部地質條件，以及土質、土厚等場地條件有關。

影響高突地形地震反應的因素和趨勢：

1.高突地形距離基準面的高度愈大，地震反應愈大；

2.邊坡愈陡，其頂部的放大效應相應加大；

3.高突地形頂面建筑物離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離近，反應相對較大；

4.在同樣地形條件下，土質結構的反應比巖質結構大。

現行《抗震規范》規定：對突出的山嘴、高聳的山丘、陡坡等不利地段，考慮高突地形放大系數，對設計地震動參數加以放大。局部突出地形頂部的地震影響系數的放大系數

λ——局部突出地形頂部的地震影響系數的放大系數;α

——局部突出地形地震動參數的增大幅度，見表2.2。ξ

——附加調整系數，見表2.1;L1/H＜2.52.5≤L1/H＜5L1/H≥5ξ1.00.60.3

表2.1附加調整系數ξ表2.2局部突出地形地震影響系數的增大系數α突出地形的高度H(m)非巖質地層H<55≤

H<1515≤H<25H≥25巖質地層H<2020≤

H<4040≤

H<60H≥

60

局部突出臺地邊緣側向平均坡降（H/L

）H/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≥

1.00.30.40.50.62.2.2局部地質構造的影響

斷裂帶分為：

發震斷裂非發震斷裂

（1）發震斷裂：具有潛在地震活動的斷裂，多與地震活動有關，地震時,發震斷層可能出現很大的錯動,建筑物嚴重破壞。（2）非發震斷裂：與地震活動無關，建筑物震害未見加重。無需避讓。

《抗震規范》規定：對符合下列規定之一的情況，可忽略發震斷裂錯動對地面建筑的影響：

1）抗震設防烈度小于8度；

2）非全新世（1.1萬年）活動斷裂；

3）抗震設防烈度為8度和9度時，前第四紀（250萬年）基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于60m和90m。

若不符合上述情況，發震斷裂最小避讓距離應滿足規定。發震斷裂最小避讓距離(2010抗規)烈度建筑抗震設防類別甲乙丙丁8專門研究200m100m—9專門研究400m200m—2.2.3地下水位的影響

地下水位對建筑物的震害有明顯影響（1）水位越淺，震害越嚴重地下水位深度在5m以內時，震害影響最明顯（2）地下水位的影響程度與地基土的類型相關軟弱土影響最大，粉砂、細砂、淤泥質土等；粘性土影響次之；堅硬土影響最小，碎石、角礫、卵礫石等

地下水位對震害的影響需要針對不同土質加以考慮，例如松軟的砂土，地下水位高，會引起地基液化。2.3場地對震害的影響2.3.1場地條件對震害的影響場地條件對建筑物震害影響的主要因素：（1）場地土的土質（2）場地覆蓋層的厚度1.不同土質上的震害分析

場地土由硬到軟，房屋震害由輕到重，場地土軟，柔性房屋、高層建筑破壞重。

震害現象：

1964年日本新潟地震，軟土地基上木結構震害重于磚結構。

1985年墨西哥地震，軟土上164棟高層倒塌或瀕臨倒塌。

力學觀點：場地土軟硬對地面運動有影響，地基土軟，自振周期長（T＝4H/v），地面振幅大，振動持時長，震害重。場地土軟硬對地基穩定變形有影響，軟弱地基殘余變形大，易產生不均勻沉降，地基液化。

2.不同土厚上的震害分析不同覆蓋層厚度上的建筑物，其震害表現明顯不同。

震害現象：

1967年委內瑞拉加拉加斯6.5級地震中，在沖積層厚度超過160m的地方，高層建筑破壞率很高；而建造在基巖和淺沖積層上的高層建筑，大多數無震害。

1976年唐山地震中也出現過類似的現象，即建筑物的震害隨覆蓋層厚度的變薄而減輕。

力學觀點：場地土厚薄對地面運動有影響，地基土厚，土的自振周期長，與高層房屋共振，柔性結構震害重。場地土厚薄對地基變形有影響，地基土薄，持力層殘余變形小，不均勻沉降小。結論：（1）軟弱厚土上柔性結構易壞，剛性結構表現較好；（2）堅硬薄土上剛性結構有加重趨勢，表現不一，柔性結構表現較好；（3）基巖上剛性結構和柔性結構普遍較輕；（4）堅硬地基結構破壞，軟弱地基結構或地基破壞。總趨勢：軟弱厚土地基上建筑物破壞比堅硬薄土地基上建筑物破壞要重。

2.3.2場地土類型場地土：場地范圍內淺層巖土，平面同場地，剖面地下20m。

場地土類型：按淺層巖土的軟硬程度劃分，取決于土的剛度，土的剪切剛度與剪切波速有關，按土的等效剪切波速劃分。

土的等效剪切波速：（地下20m,不深于覆蓋層，平均波速）式中：υse——土層等效剪切波速(m／s)；

d0——計算深度(m)，取覆蓋層厚度和20m兩者較小值；

t——剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間；

di——計算深度范圍內第i

土層的厚度(m)；

υsi

——計算深度范圍內第i

土層的剪切波速(m／s)；

n——計算深度范圍內土層的分層數。

《抗震規范》規定：取地面下20m深度，且不大于覆蓋層厚度范圍內土層平均性質，根據土的等效剪切波速分為5類。土的類型土層剪切波速范圍(m/s)巖石υs＞800堅硬土800≥υs＞500中硬土500≥υse＞250中軟土250≥υse＞150軟弱土υse≤150

對丁類建筑及層數不超過10層且高度不超過24m的多層建筑，無實測剪切波速，可根據巖土名稱和性狀劃分。土的類型巖土名稱和性狀巖石堅硬、較硬且完整的巖石堅硬土破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實的碎石土中硬土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，

fak>150的黏性土和粉土，堅硬黃土中軟土

稍密礫、粗、中砂，除松散外細、粉砂，fak≤150的黏性土和粉土，fak

＞130的填土，可塑新黃土軟弱土淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的黏性土和粉土，fak≤130的填土，流塑黃土

注：fak地基承載力特征值(kPa)。土的類型劃分和剪切波速范圍劃分土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速范圍(m/s)巖石堅硬、較硬且完整的巖石υs＞800堅硬土破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實的碎石土800≥υs＞500中硬土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，fak>150的黏性土和粉土，堅硬黃土500≥υse＞250中軟土

稍密礫、粗、中砂，除松散外細、粉砂，fak≤150的黏性土和粉土，fak

＞130的填土，可塑新黃土250≥υse＞150軟弱土淤泥和淤泥質土，松散的砂，新近沉積的黏性土和粉土，fak≤130的填土，流塑黃土υse≤150

注：fak地基承載力特征值(kPa)；υs為巖土剪切波速。2.3.3場地覆蓋層厚度：絕對的：從地面到基巖頂的距離，日本大于500m/s，美國大于820m/s，當基巖。相對的：相鄰兩土層波速比大于某一值，如2或2.5，當基巖。《抗震規范》，場地覆蓋層厚度的確定：1.從地面至堅硬場地土頂的距離，堅硬場地土包括基巖和其他剪切波速大于500m/s的堅硬土；2.剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，不得作為基巖，應視同周圍土層；3.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。4.當地面5m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，取地

面至該土層頂面的距離。2.3.4場地類別劃分

場地類別：既考慮淺層巖土剛度——場地土類別；又考慮深層土的影響——覆蓋層厚度。根據土層剪切波速和場地覆蓋層厚度按地震作用效應劃分。各類建筑場地的覆蓋層厚度(m)巖石的剪切波速或土的等效剪切波速(m/s)場地類別Ⅰ0Ⅰ1ⅡⅢⅣυs＞8000800≥υs＞5000500≥υse＞250＜5≥5250≥υse＞150＜33～50＞50υse≤150＜33～1515～50＞802.3.5場地選擇選擇場地時，應對擬建場地作出評價。《建筑抗震規范》把建筑場地劃分為建筑物抗震有利、不利、一般和危險地段。在選擇建筑場地時：

選擇抗震有利的地段；慎用抗震一般的地段；

避開抗震不利的地段；不得在抗震危險地段建造工程。地段類別地質、地形、地貌有利地段穩定基巖，堅硬土，開闊、平坦、密實、均勻的中硬土等一般地段不屬于有利、不利和危險的地段不利地段軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，陡坡，陡坎，河岸和邊坡的邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態明顯不均勻的土層（含故河道、斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷和半填半挖地基），高含水量的可塑黃土，地表存在結構性裂縫等危險地段地震時可能發生滑坡、崩塌、地陷、地裂、混石流等及發震斷裂帶上可能發生地表位錯的部位2.4地基基礎抗震驗算2.4.1地基不驗算的范圍

震害表明：只有少數房屋是由地基失效而導致上部結構破壞；大量的一般性建筑，地基具有良好的抗震性能，導致房屋破壞在平原大多是可液化地基、震陷軟土地基；在山區液化層和不均勻地基。

《抗震規范》規定：非軟弱粘性土層上的下列建筑可不進行天然地基及基礎的抗震承載力驗算：（1）砌體房屋；（2）一般的單層廠房；單層空曠房屋；(原因)（3）不超過8層且高度在24m以下的一般民用框架和框架抗震墻結構；（4）基礎荷載與民用相當的多層框架廠房和抗震墻結構。

2.4.2天然地基在地震作用下的抗震驗算地基極限承載力：土體處于極限平衡狀態，如果超載，地基急劇變形，土體發生剪切破壞。地基容許承載力：不發生長期不穩定變形，過大差異沉降，具有一定安全儲備的承載力。1.地基土抗震承載力：地基靜承載力靜載長期作用：塑性殘余變形大，產生相同的變形，承受的荷載小。動載短期作用：彈性變形小，來不及塑性變形，產生相同的變形，承受的荷載大

。地基抗震承載力從控制地基變形的角度，確定地基承載力：從控制地基變形的角度：

地基動載承載力大于靜承載力；從地基土試驗結果：低周反復荷載作用下，地基土的動強度一般大于靜強度，提高的幅度隨土質變化，

①土質越好提高幅度越大；

②粘性土提高幅度大于無粘性土；

③軟土由于絮狀結構受擾，動強度略低于靜強度。從結構安全性的角度：地震偶遇作用，安全度可低些，地基土抗震承載力取值可高些。

基于以上三因素，大多數國家，采用地基承載力調整系數，將地基承載力予以提高。《抗震規范》規定，地基土抗震承載力按下式計算：式中：faE——調整后的地基抗震承載力；

ζa——地基抗震承載力調整系數，應按下表采用；

fa——深寬修正后的地基承載力特征值。

巖土名稱和性狀ζa巖石，密實碎石土，密實的礫、粗、中砂，fak≥300的黏性土和粉土1.5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，150kPa≤，fak＜300kPa的黏性土和粉土，堅硬黃土1.3稍密的細、粉砂，lOOkPa≤fak＜150kPa的黏性土和粉土，可塑黃土1.1淤泥，凇泥質土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.0地基抗震承載力調整系數

考慮地震作用的荷載組合，求出基礎基底反力。認為基底反力呈直線分布，滿足下列要求：2.地震作用天然地基的抗震驗算地基Pmax基底壓力分布bb’NMV式中：p——地震作用效應組合的基礎底面平均壓力；

Pmax——地震作用效應組合基礎邊緣最大壓力。(2.5)(2.6)

《抗震規范》規定：

對于高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎底面不宜出現拉應力；其他建筑，基礎底面與地基土之間零應力區面積不應超過基礎底面面積的15%。

限制地震作用下過大的基礎偏心荷載

b′——矩形基礎底面受壓寬度；

b——矩形基礎底面寬度。

Pmax基底壓力分布bb’NMV(2.7)2.5地基液化2.5.1砂土液化機理及影響液化的因素1.砂土液化機理飽和松軟的砂土和粉土，在周期地震作用下，孔隙水壓力逐步上升，抵消有效正應力，使土顆粒處于懸浮狀態，土體完全失去抗剪強度，而顯示出近于液體的特性。這種現象稱為液化。(2.8)S——砂土抗剪強度；σ

——剪切面上總正應力；

μ——空隙水壓力；φ

——內摩擦角。

液化后：孔隙水逐漸排出，孔隙水壓逐漸降低，土顆粒重

新堆積，達到新的穩定。砂土抗剪強度：

唐山地震時，液化地區噴砂冒水，廠房沉降可達1m。天津地區海河故道及新近沉積土地區有近3000個噴水冒砂口出現。

2011新西蘭基督城遭遇地震砂土液化，車輛輪胎下陷。

砂土液化：飽和砂土在地震作用下喪失抗剪承載力所致。

1966年6月16日，日本新澙7.1級地震出現普遍的砂土液化，造成公寓樓地震后緩慢傾斜，幾乎平臥地面，而無結構損壞。1999年臺灣集集7.6級地震，臺中港砂土液化造成房屋傾斜。

影響場地土液化的因素：

(1)土層的地質年代地質年代的新老表示土層沉積時間的長短。老的沉積土，經過長時間的固結作用，密實程度增大，水化學反應，起到膠結作用。第四紀晚更新世Q3以前土層不發生液化。

(2)土的組成土的顆粒細的比粗的容易液化；粗顆粒孔隙水壓易消散。粉土是過渡性土壤，粉土中粘粒含量多，土的粘聚力增大，不易液化。此外，顆粒均勻的砂土較顆粒級配良好的砂土容易液化。

(3)土層的相對密度相對密實程度較小的松砂，容易液化。如1964年的新潟地震中，相對密度小于50％的砂土，普遍發生液化，而相當密度大于70％的土層，則沒有發生液化。

(4)土層的埋深砂土層埋深越大，其上有效覆蓋層壓力就越大，則土的側限壓力也越大，就越不容易液化。現場調查資料表明，土層液化深度很少超過20m，多數淺于15m，更多的淺于10m。

(5)地下水位的深度地下水位越深，越不容易液化。對于砂土，一般地下水位大于4m時無液化；對于粉土來說，7、8、9度時，地下水位分別大于1.5m、2.5m和6.0m時無液化。

(6)地震烈度地震烈度越高，越容易發生液化，液化主要發生在7度及以上地區，而6度以下的地區，很少看到液化現象；

(7)地震持續時間

地震持續時間越長，越容易發生液化，大震級遠震中距的地震更容易液化。2.5.2液化的判別

當擬建場地有飽和砂土或粉土時，需經勘察確定土層是否液化，以便采取相應的抗液化措施。

6度區液化對房屋造成的危害較輕，可不進行判別和處理,7度及以上地區的判別分兩步進行，即初步判別和標準貫入試驗判別。凡經過初步判別定為不液化或不考慮液化影響的場地土，就可不進行標準貫入試驗判別。

1.初步判別根據影響液化的因素，符合下列條件之一，不考慮液化：(1)地質年代為第四紀晚更新世Q3及其以前，良好固結，7、8度時可判為不液化，9度考慮。(2)粉土的粘粒(粒徑小于0.005mm的顆粒)含量7度、8度和9度分別不小于10%、13%、和16%時，可判為不液化土。

(3)采用天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度和地下

水位深度符合下列條件之一時，可不考慮液化影響。DwDudb飽和土類別7度8度9度粉土678砂土789液化土特征深度d0(m)式中：dw——地下水位深度(m)，宜按設計基準期內年平均最高水位采用，

也可按近期內年最高水位采用；

du——上覆蓋非液化土層厚度(m)，計算時宜將淤泥和淤泥質土層扣除；

db——基礎埋置深度(m)，不超過2m時應采用2m；

d0——液化土特征深度(m)，可按下表采用。查液化土特征深度表例1某場地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，基礎埋深db=2m,該場地為8度區。確定是否考慮液化影響。解：按判別式確定需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m飽和土類別7度8度9度粉土678砂土789液化土特征深度(m)2.標準貫入試驗判別

初步判別不符合上述條件之一，應采用標準貫入試驗判別法進一步判別其是否液化。標貫設備由標準貫入器、觸探桿和重63.5kg的穿心錘等部分組成。操作時鉆孔至孔底的土中，用穿心錘落距為76cm，先打入15cm，到試驗土層，再打入30cm，所用錘擊數記作：

N63.5=

?

標準貫入錘擊數錘擊數越大，土的密實程度越高，也就越不容易液化。用N63.5與臨界貫入錘擊數Ncr比較來確定是否會液化。φ51φ35貫入器貫入器身出水孔貫入器頭觸探桿錘墊穿心錘標準貫入試驗示意圖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--貫入器靴標準貫入試驗：

標準貫入試驗適用于砂土、粉土和一般粘土，它利用一定的錘擊動能（錘重63.5kg，落距76cm），將一定規格的對開管式的貫入器打入鉆孔孔底的土中，先打入15cm，到試驗土層，再打入30cm，根據打入土中的貫阻抗，判別土層的工程性質。貫入阻抗用貫入器貫入土中30cm的錘擊數N63.5表示，N63.5也稱為標貫擊數。標準貫入試驗

（1）液化判別標準貫入錘擊數基準值N0，應按表2.9采用；（2）考慮設計地震分組調整系數β；設計地震第一組取

0.80，第二組取0.95，第三組取1.05；

（3）在ds=3m，dw=2m

時得到，非此深度要修正；

（4）粉土根據黏粒含量ρc進行調整，小于3或為砂土取3。2.9液化判別標準貫入錘擊數基準值No（2.12）

液化判別標準貫入錘擊數臨界值可按下式計算：烈度7度8度9度設計基本地震加速度(g)0.100.150.200.300.40液化判別標準貫入錘擊數基準值710121619

在地面下20m深度范圍內，液化判別標準貫入錘擊數臨界值可按下式計算：式中：Ncr——液化判別標準貫入錘擊數臨界值；

No——液化判別標準貫入錘擊數基準值，按表2.9采用；

ds——飽和土標準貫入點深度(m)；

dw——地下水位(m)；

ρc——黏粒含量百分率，當小于3或為砂土時，采用3；

β——調整系數，設計地震第一組取0.80，第二組取0.95，第三組取1.05。當標準貫入錘擊數N63.5小于液化判別標準貫入錘擊數臨界值Ncr時，即N63.5<N

cr應判為液化土，否則即為不液化土。

標貫法判別回答了“是”與“否”的問題，未反映液化程度。（2.12）

液化程度通過液化指數劃分，取相對貫入錘擊數的比值，土是多層介質，第i層土相對貫入錘擊數的比值

：Ni為標貫法實測值，

Ncri為臨界值，

Ni越小，土質越差。

該值越大，越易液化，反映程度。土是多層介質，明顯影響20m，淺層影響大；深層影響小，引入層位函數Wi

。2.5.3液化地基危害程度評價

取至地下20m，考慮層位影響,液化指數IlE:式中：IlE

——液化指數；

n——在判別深度范圍內每一鉆孔標貫試驗點總數；Ni、Ncri

——分別為i點標準貫人錘擊數的實測值和臨界值，當實測值大于臨界值時應取臨界值；

di——i

點所代表的土層厚度(m)，取該標貫點相鄰上、下兩標準貫人試驗點深度差一半；

ω

i

——i

土層單位土層厚度的層位影響權函數值。(2.14)液化等級

液化指數ILE地面噴水冒砂情況對建筑物的危害情況輕微0<6地面無噴水冒砂，或僅在洼地、河邊有零星的噴水冒砂點危害性小，一般沒有明顯的沉降或不均勻沉降中等6～18噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴重均有，多數液化等級屬中等危害性較大，可能造不均勻沉陷和開裂，不均勻沉陷可達200mm嚴重>18一般噴水冒砂都很嚴重，涌砂量大，地面變形明顯，覆蓋面廣危害性大，不均勻沉陷達200～300mm，結構可能產生較大傾斜，嚴重影響使用

表2.10液化等級和相應震害情況表2.12抗液化措施表建筑抗震設防類別地基的液化等級輕微中等嚴重乙類部分消除液化沉陷，或對基礎和上部結構處理全部消除液化沉陷，或部分消除液化且對基礎和上部結構處理全部消除液化沉陷丙類基礎和上部結構處理，亦可不采取措施基礎和上部結構處理理，或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化且對基礎和上部結構處理丁類可不采取措施可不采取措施基礎和上部結構處理，或其他措施2.5.4地基抗液化措施

根據建筑物抗震設防類別和地基液化等級，結合具體情況綜合確定。當液化土層較平坦且均勻