抗震不利地段就场地土质而言,一般是指软弱土、易液化土,故河道、断层破碎带、暗埋塘滨沟谷或半挖半填地基等,以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。就地形而言,一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘等在建筑选址时,一般应避开抗震不利地段,当无法避开时应采取有效措施。
国内多次大地震的调查资料表明,局部地形条件是影响建筑物破坏程度的一个重要因素。局部突出地形对地震动参数具有放大作用(类似于“鞭梢效应”或“孤山效应”)。宁夏海源地震,位于渭河谷地的姚庄,烈度为7度;而相距仅2km的牛家山庄,因位于高出百米的突出的黄土梁上,烈度竟高达9度。1966年云南东川地震,位于河谷较平坦地带的新村,烈度为8度;而邻近一个孤立山包顶部的硅肺病疗养院,从其严重破坏程度来评定,烈度不低于9度。海城地震,在大石桥盘龙山高差58m的两个测点上收到的强余震加速度记录表明,孤突地形上的地面最大加速度,比坡脚平地上的加速度平均大了1.84倍。1970年通海地震的宏观调查数据表明,位于孤立的狭长山梁顶部的房屋,其震害程度所反映的烈度,比附近平坦地带的房屋约高出1度。2008年汶川地震中,陕西省宁强县高台小学,由于位于近20m高的孤立的土台之上,地震时其破坏程度明显大于附近的平坦地带。
根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地震反应分析结果,地震时这些部位的地面运动会被放大,地震反应具有下列特点:
(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。(www.daowen.com)
建于河岸上的房屋还常常会因为地面不均匀沉降或地面裂缝穿过而裂成数段,这种河岸滑移对建筑物的危害靠工程措施来防治是不经济的。海城和唐山地震,不少河岸边坡发生滑移,地面出现很多条平行于河流的裂隙。因此,一般情况下应采取避开的方案。必须在岸边建房时,应采取可靠措施,完全消除下卧土层的液化性,提高灵敏黏土层的抗剪强度,以增强边坡稳定性。
建筑物在不同特性场地土上的地震反应和震害有明显的差异。泥炭、淤泥和淤泥质土等软弱土是一种高压缩性土,抗剪强度很低。这类土在强震作用下,土体受到扰动,内部结构遭到破坏,不仅压缩变形增大,而且强度显著降低,产生一定程度的剪切破坏,导致土体向基础两侧挤出,造成上部结构的急剧沉降和倾斜,即产生房屋的震陷。天津塘沽港地区,地表下3~5m为冲填土,其下为深厚的淤泥和淤泥质土,地下水位为-1.6m。1974年兴建的16幢3层住宅和7幢4层住宅,均采用片筏基础。1976年唐山地震前,累计沉降分别为200mm和300mm,地震期间沉降量突然增大,分别增加了150mm和200mm。震后,房屋向一边倾斜,房屋四周的外地坪地面隆起,如图4-1所示。
图4-1 软土地基上房屋的震害
图4-2 横跨两类土层的建筑物图
由于性质不同的土层有不同的动力特性,对地震动的反应有显著的差异。建造于平面分布明显不均匀的土层上的房屋在地震作用下其不同部分会产生差异运动,易造成房屋的震害。因此,同一建筑物的同一个结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上,如图4-2所示。当无法避开时,应在分析中考虑不同性质的土层造成的地震反应的差异所带来的不利影响,还可采用局部深基础等措施,使整个结构单元的基础埋置于同一土层中。
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