28.3 場(chǎng)地選擇與劃分的意義及對(duì)抗震設(shè)計(jì)的影響
人們常常看到在具有不同工程地質(zhì)條件的場(chǎng)地上，建筑物在地震中的破壞程度是明顯不同的。于是人們自然就想到既然在不同場(chǎng)地條件下建筑物所受的破壞作用是不同的，那么，選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地和避開(kāi)不利的場(chǎng)地進(jìn)行建設(shè)，就能大大地減輕地震災(zāi)害。另一方面，由于建設(shè)用地受到地震以外的許多因素的限制，除了極不利和有嚴(yán)重危險(xiǎn)性的場(chǎng)地以外往往是不能排除其作為建設(shè)用場(chǎng)地的。這樣就有必要按照?qǐng)龅?、地基?duì)建筑物所受地震破壞作用的強(qiáng)弱和特征進(jìn)行分類(lèi)，以便按照不同場(chǎng)地特點(diǎn)采取抗震措施。這就是地震區(qū)場(chǎng)地選擇與分類(lèi)的目的。
1 較早詳細(xì)地研究場(chǎng)地土對(duì)震害影響的是美國(guó)人伍德(Wood)，他對(duì)1906年大地震在舊金山市區(qū)內(nèi)的震害進(jìn)行了詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，曾發(fā)現(xiàn)位于堅(jiān)硬巖石、砂巖、基巖上薄覆蓋層，砂和沖積層、人工填土以及沼澤上的建筑震害差異很大。其后，在1923年日本關(guān)東大地震時(shí)，人們調(diào)查了如下3種地基上房屋的震害：
(1)河流三角洲、淹沒(méi)盆地、填筑咸水湖、泥質(zhì)沖積層以及回填土；
(2)砂丘、海灘、河漫灘以及洪積火山巖層；
(3)堅(jiān)硬的第三系地層，致密的礫巖以及巖石。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)震害程度有很大的差別，其中第(1)類(lèi)場(chǎng)地上的木結(jié)構(gòu)房屋震害要比第(3)類(lèi)嚴(yán)重好幾倍。從此以后，不同場(chǎng)地上建筑物震害程度的差異引起了更大的關(guān)注。
2 60年代初，周錫元在認(rèn)真收集國(guó)內(nèi)外宏觀震害資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)出如下一些規(guī)律：
(1)如果不考慮建筑物的實(shí)際抗震性能，松軟潮濕的土壤對(duì)于一般建筑物的抗震多數(shù)是不利的；
(2)在堅(jiān)硬地基上建筑物的破壞通常都是由于地震荷載作用的結(jié)果，在軟弱地基上建筑物破壞的原因則比較復(fù)雜。建筑物基礎(chǔ)的豎向和水平位移，地基的不均勻沉陷，因液化和強(qiáng)度驟然降低而使土壤結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性等往往也是軟弱地基上建筑物遭受破壞的主要原因；
(3)柔性結(jié)構(gòu)在軟弱地基上容易遭到破壞，堅(jiān)硬地基對(duì)抗震比較有利。軟弱地基上的高柔結(jié)構(gòu)在地震時(shí)(特別是當(dāng)震中距離較大時(shí))可能遭受到共振的威脅；
(4)在不同土壤上剛性結(jié)構(gòu)破壞的宏觀調(diào)查結(jié)果常相矛盾，剛?cè)岬鼗鶎?duì)剛性建筑的地震影響是有利還是不利尚難斷言。
在這之后，仍有許多研究者對(duì)不同地震的宏觀調(diào)查加以總結(jié)，結(jié)論縱然不盡相同，但從總體上講，大致與上述規(guī)律接近。問(wèn)題在于如何將這種宏觀現(xiàn)象所提供的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到工程上去。
3 關(guān)于如何考慮場(chǎng)地條件對(duì)建筑物抗震性能的影響，較早的處理方法是采用前蘇聯(lián)學(xué)者麥德維杰夫的烈度調(diào)整方法。麥?zhǔn)细鶕?jù)宏觀調(diào)查資料，發(fā)現(xiàn)在同一次地震作用下，相距很近的不同地基土壤上的烈度可以相差2、3度之多。據(jù)此，麥?zhǔn)辖ㄗh用調(diào)整烈度值的方式來(lái)處理場(chǎng)地影響，以一般中等強(qiáng)度的土壤為標(biāo)準(zhǔn)，基巖上的烈度可以降低l度，軟弱地基上的烈度可以提高1度。前蘇聯(lián)規(guī)范采用了這一建議，并規(guī)定調(diào)整的幅度為±l度。
對(duì)場(chǎng)地影響的另一種處理方法是日本規(guī)范和羅馬尼亞規(guī)范，他們都對(duì)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型采用不同的地震力系數(shù)。日本規(guī)范由于考慮到軟弱地基上柔性結(jié)構(gòu)較剛性結(jié)構(gòu)易受破壞而在堅(jiān)硬地基上不易破壞的規(guī)律將地基分為4級(jí)，并根據(jù)不同地基等級(jí)和結(jié)構(gòu)類(lèi)型采用不同的地震力系數(shù)。其目的是將軟弱地基上剛性結(jié)構(gòu)的地震力減小柔性結(jié)構(gòu)的地震力增大。羅馬尼亞規(guī)范將地基分為5級(jí)，用意與日本規(guī)范相仿。
4 我國(guó)在制訂1964《地震區(qū)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范(草案)》時(shí)，研究人員在分析前蘇聯(lián)和日本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定時(shí)曾指出麥德維杰夫以宏觀調(diào)查資料為基礎(chǔ)的小區(qū)域烈度劃分方法抹殺了結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響，忽視了不同結(jié)構(gòu)在相同地基上有不同反應(yīng)的客觀事實(shí)；應(yīng)用這個(gè)方法，不問(wèn)結(jié)構(gòu)性能如何，籠統(tǒng)地提高或降低設(shè)計(jì)烈度，成倍增大或減少地震作用，必將導(dǎo)致不夠經(jīng)濟(jì)或不夠安全的設(shè)計(jì)。另一方面，像日本規(guī)范那樣單純分別結(jié)構(gòu)類(lèi)型和不同地基土質(zhì)條件調(diào)整地震力系數(shù)的方法也不夠全面，因?yàn)榈鼗挠绊懖皇峭耆芡ㄟ^(guò)側(cè)向地震作用來(lái)反映的，例如軟弱地基在地震時(shí)易于失效，提高地震作用只能增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的抗震強(qiáng)度，對(duì)于防止地基失效并無(wú)很大作用。為此認(rèn)為，所謂場(chǎng)地地震影響是建筑場(chǎng)地的地質(zhì)構(gòu)造、地形、地基等工程地質(zhì)條件對(duì)建筑物的綜合影響，這些條件的影響各不相同，在規(guī)范中應(yīng)該區(qū)別對(duì)待。為此決定，從抗震角度區(qū)分建筑場(chǎng)地對(duì)抗震有利和不利的條件，選擇有利于抗震的場(chǎng)地，同時(shí)按照各類(lèi)場(chǎng)地以及結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn)，決定地震作用和抗震構(gòu)造措施。對(duì)于地基失效問(wèn)題則應(yīng)采用地基處理的辦法來(lái)解決。
人們常常看到在具有不同工程地質(zhì)條件的場(chǎng)地上，建筑物在地震中的破壞程度是明顯不同的。于是人們自然就想到既然在不同場(chǎng)地條件下建筑物所受的破壞作用是不同的，那么，選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地和避開(kāi)不利的場(chǎng)地進(jìn)行建設(shè)，就能大大地減輕地震災(zāi)害。另一方面，由于建設(shè)用地受到地震以外的許多因素的限制，除了極不利和有嚴(yán)重危險(xiǎn)性的場(chǎng)地以外往往是不能排除其作為建設(shè)用場(chǎng)地的。這樣就有必要按照?qǐng)龅?、地基?duì)建筑物所受地震破壞作用的強(qiáng)弱和特征進(jìn)行分類(lèi)，以便按照不同場(chǎng)地特點(diǎn)采取抗震措施。這就是地震區(qū)場(chǎng)地選擇與分類(lèi)的目的。
1 較早詳細(xì)地研究場(chǎng)地土對(duì)震害影響的是美國(guó)人伍德(Wood)，他對(duì)1906年大地震在舊金山市區(qū)內(nèi)的震害進(jìn)行了詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，曾發(fā)現(xiàn)位于堅(jiān)硬巖石、砂巖、基巖上薄覆蓋層，砂和沖積層、人工填土以及沼澤上的建筑震害差異很大。其后，在1923年日本關(guān)東大地震時(shí)，人們調(diào)查了如下3種地基上房屋的震害：
(1)河流三角洲、淹沒(méi)盆地、填筑咸水湖、泥質(zhì)沖積層以及回填土；
(2)砂丘、海灘、河漫灘以及洪積火山巖層；
(3)堅(jiān)硬的第三系地層，致密的礫巖以及巖石。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)震害程度有很大的差別，其中第(1)類(lèi)場(chǎng)地上的木結(jié)構(gòu)房屋震害要比第(3)類(lèi)嚴(yán)重好幾倍。從此以后，不同場(chǎng)地上建筑物震害程度的差異引起了更大的關(guān)注。
2 60年代初，周錫元在認(rèn)真收集國(guó)內(nèi)外宏觀震害資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)出如下一些規(guī)律：
(1)如果不考慮建筑物的實(shí)際抗震性能，松軟潮濕的土壤對(duì)于一般建筑物的抗震多數(shù)是不利的；
(2)在堅(jiān)硬地基上建筑物的破壞通常都是由于地震荷載作用的結(jié)果，在軟弱地基上建筑物破壞的原因則比較復(fù)雜。建筑物基礎(chǔ)的豎向和水平位移，地基的不均勻沉陷，因液化和強(qiáng)度驟然降低而使土壤結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性等往往也是軟弱地基上建筑物遭受破壞的主要原因；
(3)柔性結(jié)構(gòu)在軟弱地基上容易遭到破壞，堅(jiān)硬地基對(duì)抗震比較有利。軟弱地基上的高柔結(jié)構(gòu)在地震時(shí)(特別是當(dāng)震中距離較大時(shí))可能遭受到共振的威脅；
(4)在不同土壤上剛性結(jié)構(gòu)破壞的宏觀調(diào)查結(jié)果常相矛盾，剛?cè)岬鼗鶎?duì)剛性建筑的地震影響是有利還是不利尚難斷言。
在這之后，仍有許多研究者對(duì)不同地震的宏觀調(diào)查加以總結(jié)，結(jié)論縱然不盡相同，但從總體上講，大致與上述規(guī)律接近。問(wèn)題在于如何將這種宏觀現(xiàn)象所提供的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到工程上去。
3 關(guān)于如何考慮場(chǎng)地條件對(duì)建筑物抗震性能的影響，較早的處理方法是采用前蘇聯(lián)學(xué)者麥德維杰夫的烈度調(diào)整方法。麥?zhǔn)细鶕?jù)宏觀調(diào)查資料，發(fā)現(xiàn)在同一次地震作用下，相距很近的不同地基土壤上的烈度可以相差2、3度之多。據(jù)此，麥?zhǔn)辖ㄗh用調(diào)整烈度值的方式來(lái)處理場(chǎng)地影響，以一般中等強(qiáng)度的土壤為標(biāo)準(zhǔn)，基巖上的烈度可以降低l度，軟弱地基上的烈度可以提高1度。前蘇聯(lián)規(guī)范采用了這一建議，并規(guī)定調(diào)整的幅度為±l度。
對(duì)場(chǎng)地影響的另一種處理方法是日本規(guī)范和羅馬尼亞規(guī)范，他們都對(duì)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型采用不同的地震力系數(shù)。日本規(guī)范由于考慮到軟弱地基上柔性結(jié)構(gòu)較剛性結(jié)構(gòu)易受破壞而在堅(jiān)硬地基上不易破壞的規(guī)律將地基分為4級(jí)，并根據(jù)不同地基等級(jí)和結(jié)構(gòu)類(lèi)型采用不同的地震力系數(shù)。其目的是將軟弱地基上剛性結(jié)構(gòu)的地震力減小柔性結(jié)構(gòu)的地震力增大。羅馬尼亞規(guī)范將地基分為5級(jí)，用意與日本規(guī)范相仿。
4 我國(guó)在制訂1964《地震區(qū)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范(草案)》時(shí)，研究人員在分析前蘇聯(lián)和日本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定時(shí)曾指出麥德維杰夫以宏觀調(diào)查資料為基礎(chǔ)的小區(qū)域烈度劃分方法抹殺了結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響，忽視了不同結(jié)構(gòu)在相同地基上有不同反應(yīng)的客觀事實(shí)；應(yīng)用這個(gè)方法，不問(wèn)結(jié)構(gòu)性能如何，籠統(tǒng)地提高或降低設(shè)計(jì)烈度，成倍增大或減少地震作用，必將導(dǎo)致不夠經(jīng)濟(jì)或不夠安全的設(shè)計(jì)。另一方面，像日本規(guī)范那樣單純分別結(jié)構(gòu)類(lèi)型和不同地基土質(zhì)條件調(diào)整地震力系數(shù)的方法也不夠全面，因?yàn)榈鼗挠绊懖皇峭耆芡ㄟ^(guò)側(cè)向地震作用來(lái)反映的，例如軟弱地基在地震時(shí)易于失效，提高地震作用只能增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的抗震強(qiáng)度，對(duì)于防止地基失效并無(wú)很大作用。為此認(rèn)為，所謂場(chǎng)地地震影響是建筑場(chǎng)地的地質(zhì)構(gòu)造、地形、地基等工程地質(zhì)條件對(duì)建筑物的綜合影響，這些條件的影響各不相同，在規(guī)范中應(yīng)該區(qū)別對(duì)待。為此決定，從抗震角度區(qū)分建筑場(chǎng)地對(duì)抗震有利和不利的條件，選擇有利于抗震的場(chǎng)地，同時(shí)按照各類(lèi)場(chǎng)地以及結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn)，決定地震作用和抗震構(gòu)造措施。對(duì)于地基失效問(wèn)題則應(yīng)采用地基處理的辦法來(lái)解決。