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我們知道軟土地基上的建築結構,其地震震害一般高於硬土地基上的建築結構,這其中的原因是什麼呢?
我們先看看場地土在建築震害中起到啥作用。地震作用的傳遞途徑為:地震作用→場地→地基→基礎→上部結構,其中場地土是地震波的傳播介質,將地震作用傳給建築結構,而且還作為結構的地基支撐著上部結構。所以在地震時,場地對建築結構的震害影響有兩種:一是場地傳遞的地震作用,造成上部結構承載力不足或變形過大等破壞;二是場地和地基失效引起上部結構破壞。
不同類型的場地土對不同頻率地震波的吸收和過濾效果是不同的,在軟土中地震波的高頻(短周期)成分容易被吸收,導致地震波以長周期為主,容易造成場地的特徵周期與結構的自振周期接近,產生共振,對建築結構的地震作用也會更大。
從《建築抗震設計規範》GB 50011-2010表5.1.4-2也可以看出,地基土越軟,其特徵周期越大。
而且,軟土越厚的地方,地震波的振幅被放大的越大,會進一步加大地震作用。
另一方面,相對於硬土地基,軟土地基更容易發生沉陷、塌方、失穩以及開裂等等破壞,也就會直接導致上部建築結構的破壞。
綜上,地震時,相對於硬土,軟土地基上的建築破壞往往更嚴重。
《建築抗震設計規範》GB 50011-2010第12.1.3條也規定:建築結構採用隔震設計時,建築場地宜為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類,也就是說硬土場地較適合於隔震房屋。因為隔震設計的目的之一就是延長整個結構體系的自振周期,減少輸入上部結構的水平地震作用,軟弱場地濾掉了地震波的中高頻分量,延長結構的周期有可能增大而不是減小其地震反應。
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