1.3 场地
《建筑抗震设计规范》GB 50011——2010
3.3.1 选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段,应提出避开要求;当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段,严禁建造甲、乙类的建筑,不应建造丙类的建筑。
【条文解析】
在抗震设计中,场地指具有相似的反应谱特征的房屋群体所在地,不仅仅是房屋基础下的地基土,其范围相当于厂区、居民点和自然村,在平坦地区面积一般不小于1.0km2。
选择有利于抗震的建筑场地,是减轻场地引起的地震灾害的第一道工序,抗震设防区的建筑工程宜选择有利的地段,应避开不利的地段并不在危险的地段建设。严禁在危险地段建造甲、乙类建筑。还需要注意,按全文强制的《住宅设计规范》GB 50096,严禁在危险地段建造住宅,必须严格执行。
场地地段的划分,是在选择建筑场地的勘察阶段进行的,要根据地震活动情况和工程地质资料进行综合评价。
3.3.2 建筑场地为I类时,对甲、乙类的建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施;对丙类的建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施,但抗震设防烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。
【条文解析】
抗震构造措施不同于抗震措施,抗震措施是指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施;抗震构造措施是指根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。
对于I类场地,仅降低抗震构造措施,不降低抗震措施中的其他要求,如按概念设计要求的内力调整措施。对于丁类建筑,其抗震措施已降低,不再重复降低。
3.3.3 建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,除本规范另有规定外,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各抗震设防类别建筑的要求采取抗震构造措施。
【条文解析】
对Ⅲ、Ⅳ类场地,除各章有具体规定外,仅提高抗震构造措施,不提高抗震措施中的其他要求,如按概念设计要求的内力调整措施。
4.1.1 选择建筑场地时,应按表4.1.1划分对建筑抗震有利、一般、不利和危险的地段。
表4.1.1 有利、一般、不利和危险地段的划分
【条文解析】
对抗震有利的地段,一般是指地震时地面无残余变形的坚硬或开阔平坦密实均匀的中硬土范围或地区;一般地段是指不属于有利、不利和危险的地段,为可进行建设的场地;而不利地段,一般是指可能产生明显形变或地基失效的某一范围或地区;危险地段,一般是指可能发生严重的地面残余变形的某一范围或地区。
选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对地段做出综合评价,宜选择有利的地段,避开不利的地段,当无法避开时应采取适当有效的抗震措施;不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。
本条中地形、地貌和岩土特性的影响是综合在一起加以评价的,这是因为由不同岩土构成的同样地形条件的地震影响是不同的。考虑到高含水量的可塑黄土在地震作用下会产生震陷,历次地震的震害也比较重,当地表存在结构性裂缝时对建筑物抗震也是不利的,因此将其列入不利地段。
4.1.2 建筑场地的类别划分,应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准。
【条文解析】
一般认为,场地条件对建筑震害的影响因素包括:场地土的刚性(即土的坚硬和密实程度)和场地覆盖层厚度。
场地土的刚性一般用土的平均剪切波速表征,因为土的平均剪切波速是土的重要动力参数,是最能反映土的动力特性的。震害表明,土质越软,覆盖层厚度越厚,建筑震害越严重,反之越轻。因此,目前形成了以平均剪切波速和覆盖层厚度作为评定指标的双参数分类方法。
4.1.3 土层剪切波速的测量,应符合下列要求:
1 在场地初步勘察阶段,对大面积的同一地质单元,测试土层剪切波速的钻孔数量不宜少于3个。
2 在场地详细勘察阶段,对单幢建筑,测试土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个,测试数据变化较大时,可适量增加;对小区中处于同一地质单元内的密集建筑群,测试土层剪切波速的钻孔数量可适量减少,但每幢高层建筑和大跨空间结构的钻孔数量均不得少于1个。
3 对丁类建筑及丙类建筑中层数不超过10层、高度不超过24m的多层建筑,当无实测剪切波速时,可根据岩土名称和性状,按表4.1.3划分土的类型,再利用当地经验在表4.1.3的剪切波速范围内估算各土层的剪切波速。
表4.1.3 土的类型划分和剪切波速范围
注:fak为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa);vs为岩土剪切波速。
【条文解析】
土层剪切波速的测量采用更富有物理意义的等效剪切波速的公式计算,即:
式中,d0为场地评定用的计算深度,取覆盖层厚度和20m两者中的较小值,t为剪切波在地表与计算深度之间传播的时间。
4.1.4 建筑场地覆盖层厚度的确定,应符合下列要求:
1 一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于500m/s的土层顶面的距离确定。
2 当地面5m以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速2.5倍的土层,且该层及其下卧各层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。
3 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围土层。
4 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。
【条文解析】
场地覆盖层厚度,原意是指从地表面至地下基岩面的距离。从理论上讲,当相邻的两土层中的下层剪切波速比上层剪切波速大很多时,下层可以看作基岩,下层顶面至地表的距离则看作覆盖层厚度。覆盖层厚度的大小直接影响场地的周期和加速度。一般要求其下部所有土层的波速均大于500m/s,但执行中常出现一见到大于500m/s的土层就确定覆盖厚度而忽略对以下各土层的要求,这种错误应予以避免。因此,当地面下某一下卧土层的剪切波速大于或等于400m/s且不小于相邻的上层土的剪切波速的2.5倍时,覆盖层厚度可按地面至该下卧层顶面的距离取值的规定。需要注意的是,只有当波速不小于400m/s且该土层以上的各土层的波速(不包括孤石和硬透镜体)都满足不大于该土层波速的40%时才可按该土层确定覆盖层厚度;而且这一规定只适用于当下卧层硬土层顶面的埋深大于5m时的情况。
4.1.5 土层的等效剪切波速,应按下列公式计算:
式中:υse——土层等效剪切波速(m/s);
d0——计算深度(m),取覆盖层厚度和20m两者的较小值;
t——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;
di——计算深度范围内第i土层的厚度(m);
υsi——计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s);
n——计算深度范围内土层的分层数。
【条文解析】
建筑场地一般由各种类型土层构成,不能用其中一种土的剪切波速来确定土的类型,不能简单地用几种土的剪切波速平均值来确定,而应按等效剪切波速来确定土的类型。
等效剪切波速是根据地震波通过计算深度范围内多层土层的时间等于该波通过计算深度范围内单一土层的时间条件确定的。
设场地计算深度范围内有n层性质不同的土层组成(见图1. 2),地震波通过它们的厚度分别为d1, d2, …, dn,并设计算深度为,于是:
经整理后即得等效剪切波速计算公式。
图1.2 多层土等效剪切波速的计算
4.1.6 建筑的场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表4.1.6划分为四类,其中I类分为I0、I1两个亚类。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度且其值处于表4.1.6所列场地类别的分界线附近时,应允许按插值方法确定地震作用计算所用的特征周期。
表4.1.6 各类建筑场地的覆盖层厚度
注:表中υs系岩石的剪切波速。
【条文解析】
本条中规定的场地分类方法主要适用于剪切波速随深度呈递增趋势的一般场地,对于有较厚软夹层的场地,由于其对短周期地震动具有抑制作用,可以根据分析结果适当调整场地类别和设计地震动参数。另外,本条中的新黄土是指Q3以来的黄土。
4.1.8 当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、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,其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值应根据不利地段的具体情况确定,在1. 1~1.6范围内采用。
【条文解析】
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作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趋势,大致可以归纳为以下几点:
1)高突地形距离基准面的高度愈大,高处的反应愈强烈。
2)离陡坎和边坡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。
4.1.9 场地岩土工程勘察,应根据实际需要划分的对建筑有利、一般、不利和危险的地段,提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性(含滑坡、崩塌、液化和震陷特性)评价,对需要采用时程分析法补充计算的建筑,尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。
【条文解析】
勘察内容应根据实际的土层情况确定:有些地段,既不属于有利地段也不属于不利地段,而属于一般地段;不存在饱和砂土和饱和粉土时,不判别液化,若判别结果为不考虑液化,也不属于不利地段;无法避开的不利地段,要在详细查明地质、地貌、地形条件的基础上,提供岩土稳定性评价报告和相应的抗震措施。
场地地段的划分,是在选择建筑场地的勘察阶段进行的,要根据地震活动情况和工程地质资料进行综合评价。对软弱土、液化土等不利地段,要按规范的相关规定提出相应的措施。
场地类别划分,不要误为“场地土类别”划分,要依据场地覆盖层厚度和场地土层软硬程度这两个因素。其中,土层软硬程度一律采用“土层的等效剪切波速”值予以反映。
《建筑抗震鉴定标准》GB 50023—2009
4.1.1 6、7度时及建造于对抗震有利地段的建筑,可不进行场地对建筑影响的抗震鉴定。
注:1 对建造于危险地段的建筑,场地对建筑影响应按专门规定鉴定;
2 有利、不利等地段和场地类别,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011划分。
4.1.2 对建造于危险地段的现有建筑,应结合规划更新(迁离);暂时不能更新的,应进行专门研究,并采取应急的安全措施。
4.1.3 7~9度时,建筑场地为条状突出山嘴、高耸孤立山丘、非岩石和强风化岩石陡坡、河岸和边坡的边缘等不利地段,应对其地震稳定性、地基滑移及对建筑的可能危险进行评估;非岩石和强风化岩石陡坡的坡度及建筑场地与坡脚的高差均较大时,应估算局部地形导致其地震影响增大的后果。
4.1.4 建筑场地有液化侧向扩展且距常时水线100m范围内,应判明液化后土体流滑与开裂的危险。
【条文解析】
岩土失稳造成的灾害,如滑坡、崩塌、地裂、地陷等,其波及面广,对建筑物危害的严重性也往往较重。鉴定需更多地从场地的角度考虑,因此应慎重研究。