求助：建筑场地的卓越周期

主编单位：中华人民共和国机械工业部

批准部门：中华人民共和国建设部

施行日期：1998年5月1日

　

　

关于发布国家标准《地基动力特性测试规范》的通知

建标[1997]281号

根据国家计委计综[1986]2630号文的要求，由机械工业部会同有关部门制订的《地基动力特性测试规范》已经有关部门会审，现批准《地基动力特性测试规范》GB/T50269-97为推荐性国家标准，自一九九八年五月一日起施行。

本标准由机械工业部负责管理，具体解释等工作由机械工业部研究院负责，出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。

中华人民共和国建设部

一九九七年九月十二日

1 总 则

1.0.1 为了统一地基动力特性的测试方法,确保测试质量,为工程设计提供可靠的动力参数,制订本规范。

1.0.2 本规范适用于各类建筑物和构筑物的天然地基和人工地基的动力特性测试。

1.0.3 地基动力特性的测试，应根据工程的实际需要，采用下列一种或几种测试方法，在分析比较的基础上确定地基动力参数，对于动力机器基础设计所需的地基动力参数，必须采用激振法测试。

（１）激振法测试；

（２）振动衰减测试；

（３）地脉动测试；

（４）波速测试；

（５）循环荷载板测试；

（６）振动三轴和共振柱测试。

1.0.4 地基动力特性测试，除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。
　

2 术语、符号

2.1 术 语

2.1.1 水平回转耦合振动 vibration coupled with translating and rocking

基础沿一水平轴平移并绕另一水平轴同时产生回转振动的耦合振动。

2.1.2 地脉动 micro-tremor

由气象、海洋、地壳构造活动的自然力和交通等人为因素所引起的地球表面固有的微弱（微米级）振动。

2.1.3 压缩波 compressional wave

介质中质点的位移方向平等于波传播方向的波。

2.1.4 剪切波shear wave

介质中质点的位移方向垂直于波传播方向的波。

2.1.5 破坏振次 number of cycles to cause failure

试样达到破坏标准所需的等幅循环应力作用次数。

2.1.6 动强度比 ratio of dynamic shear strength

试样45°面上的动剪强度与初始法向有效应力的比值。

2.1.7 振次比 cycle ratio

动应力作用下的振次与破坏振次的比值。

2.1.8 动孔压比 dynamic pore pressure ratio

在循环应力作用下试样的孔隙水压力增量与侧向有效固结应力的比值。

2.1.9 动剪应力比 ratio of dynamic shear stress

试样45°面上的动剪应力与侧向有效固结应力的比值。

2.1.10 动剪变模量比 ratio of dynamic shear modulus

对应于某一剪应变幅的动剪变模量，与同一固结应力条件下的最大动剪变模量的比值。
　

3 基本规定

3.0.1 地基动力特性现场测试时，应具备下列资料：

（１）建筑场地的地质勘察资料；

（２）建筑场地的地下管道、电缆等的平面图和纵剖面图；

（３）建筑场地及其邻近的干扰振源。

3.0.2 地基动力特性测试前，应根据选定的测试方法制订测试方案，测试方案宜包括下列内容：

（１）测试目的及要求；

（２）测试荷载、加载方法和加载设备；

（３）测试内容、具体方法和测点仪器布置图；

（４）数据处理方法；

（５）激振法测试时，应有预埋螺栓或预留螺栓孔的位置图。

3.0.3 现场测试时，测试设备、仪器均应有防风、防雨雪、防晒和防摔等保护措施。

3.0.4 测试场地应避开外界干扰振源，测点应避开水泥、沥青路面、地下管道和电缆等。

3.0.5 测试报告应包括原始资料、测试结果、分析意见和测试结论等内容。
　

4 激振法测试

4.1 一般规定

4.1.1 本章适用于强迫振动和自由振动测试天然地基和人工地基的动力特性，为机器基础的振动和隔振设计提供动力参数。

4.1.2 属于周期性振动的机器基础，应采用强迫振动测试。

4.1.3 除桩基外，天然地基和其它人工地基的测试，应提供下列动力参数：

（１）地基抗压、抗剪、抗弯和抗扭刚度系数；

（２）地基竖向和水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比；

（３）地基竖向和水平回转向以及扭转向的参振质量。

4.1.4 桩基应提供下列动力参数：

（１）单桩的抗压刚度；

（２）桩基抗剪和抗扭刚度系数；

（３）桩基竖向和水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比；

（４）桩基竖向和水平回转向以及扭转向的参振质量。

4.1.5 基础应分别做明置和埋置两种情况的振动测试。对埋置基础，其四周的回填土应分层夯实。

4.1.6 激振法测试时，除应具备本规范第3.0.1条规定的有关资料外，尚应具备下列资料：

（１）机器的型号、转速、功率等；

（２）设计基础的位置和基底标高；

（３）当采用桩基时，桩的截面尺寸和桩的长度及间距。

4.1.7 测试结果应包括下列内容：

（１）测试的各种幅频响应曲线；

（２）地基动力参数的试验值,可根据测试成果按本规范附录A第A.0.1条的格式计算确定；

（３）地基动力参数的设计值，可按本规范附录A第A.0.2条的格式计算确定。
　

5 振动衰减测试

5.1 一般规定

5.1.1 本章适用于振动波沿地面衰减的测试，为机器基础的振动和隔振设计提供地基动力参数。

5.1.2 下列情况应采用振动衰减测试：

（１）当设计的车间内同时设置低转速和高转速的机器基础，且需计算低转速机器基础振动对高转速机器基础的影响时；

（２）当振动对邻近的精密设备、仪器、仪表或环境等产生有害的影响时。

5.1.3 振动衰减测试的振源，可采用测试现场附近的动力器、公路交通、铁路等的振动，当现场附近无上述振源时，可采用机械式激振设备作为振源。

5.1.4 当进行竖向和水平向振动衰减测试时，基础应埋置。

5.1.5 测试用的设备和仪器可按本规范第4.2节的规定选用。

5.1.6 测试基础、激振设备的安装和准备工作等，应符合本规范第4.3节的规定。

（１）测试记录表，可按本规范附录B“振动衰减测试记录表”的格式整理；

（２）不同激振频率测试的地面振幅随距振源的距离而变化的曲线（Ar-r）；

（３）不同激振频率计算的地基能量吸收系数随距振源的距离而变化的曲线（a－r）。
　

6 地脉动测试

6.1 一般规定

6.1.1 本章适用于周期在0.1～1.0s、振幅小于3μm的地脉动测试，为工程抗震和隔振设计提供场地的卓越周期和脉动幅值。

6.1.2 测试结果应包括下列内容：

（１）测试资料的数据处理方法及分析结果；

（２）脉动时程曲线；

（３）富氏谱或功率谱图；

（４）测试成果表

7 波速测试

7.1 一般规定

7.1.1 本章适用于在土层中用单孔法和跨孔法测试压缩波与剪切波波速，以及用面波法测试瑞利波波速。弹性波在岩层中的传播速度，也可按照本章的规定测试。

7.1.2 按本章规定测得的波速值可应用于下列情况:

（１）计算地基的动弹性模量、动剪变模量和动泊松比；

（２）场地土的类型划分和场地土层的地震反应分析；

（３）在地基勘察中，配合其它测试方法综合评价场地地垢工程力学性质。

7.1.3 测试结果应包括下列内容：

（１）单孔法测试的波速结果，可按本规范附录C第C.0.1打的格式整理；

（２）跨孔法测试的波速结果，可按本规范附录C第C.0.2条的格式整理；

（３）面波法测试的波速结果，可按本规范附录C第C.0.3条的格式整理。

8 循环荷载板测试

8.1 一般规定

8.1.1 本章适用于在承压板上反复加荷与卸荷测试，为大型机床和水压机等基础设计提供地基弹性模量和地基抗压刚度系数。

8.1.2 循环荷载板测试时，除应具备本规范第3.0.1条规定的有关资料外，尚应具备拟建基础的位置和基底标高等资料。

8.1.3 测试结果应包括下列内容：

（１）循环荷载板测试记录，可按本规范附录D的格式整理；

（２）测试的各种曲线图；

（３）经修正后的地基弹性变形量；

（４）地基弹性模量；

（５）地基抗压刚度系数的测试值及经换算后的设计值。

9 振动三轴和共振柱测试

9.1 一般规定

9.1.1 本章适用于测试细粒土和砂土的动力特性，为场地、建筑物和构筑物进行动力反应分析以及为地基土和边坡土进行动力稳定性分析提供动力参数。

9.1.2 根据地基土的类别与工程要求，土试样测试应提供下列动力参数：

附录A 激振法测试地基动力参数计算表

A.0.1 当根据激振法测试的结果确定地基动力参数试验值时，可按附表A.0.1-1～A.0.1-5的格式计算。











A.0.2 当根据激振法测试的结果确定地基动力参数设计值时，应按附表A.0.2-1、A.0.2-2的格式计算.



附录B 振动衰减测试记录表



附录C 波速测试记录表

C.0.1 当根据单孔法测试的结果确定压缩波与剪切波波速时，宜按附表C.0.1-1、C.0.1-2的格式整理。





C.0.2 当根据跨孔法测试的结果确定压缩波与剪切波波速时，宜按附表C.0.2-1、C.0.2-2的格式整理。





C.0.3 当根据面波法测试的结果确定瑞利波波速时，宜按附表C.0.3-1、 C.0.3-2的格式整理。



　

贵阳**建筑场地地基卓越周期测试报告
一、概述
拟建****社区位于贵阳市。是集商业、办公、住宅、停车等功能为一体的高层多功能建筑，共21层。据业主提供资料：拟建物总体平面形态呈刀币形，长轴方向呈东——西向设置，由裙房及塔楼组成并设有一层地下室。其裙房为地面二层，主楼为地面21层。采用框架—剪力墙结构。最大柱荷载18000KN/柱。建筑设计±0.00标高为1073.90m，设计地下室底板为-5.10m，总建筑面积约14000m2，地下室基坑开挖标高1068.80m。
2007年4月12日凌晨，我公司测试人员对该场地进行了地基卓越周期（地脉动）测试工作，通过测试其地基的卓越周期，为场区地震小区的划分及建筑结构的抗震（振）性设计提供重要的依据。

本次在场地内共选择了三个点上进行测试，测试过程及资料处理工作均按照中华人民共和国国家标准《场地动力特性测试规范》（GB/T50269-97）执行。
二、工程地质条件及测试环境条件
1、地形、地貌
场地为旧建筑拆除后的再建场址，属人工再造地形。处于溶丘洼地地貌区贵阳岩溶盆地北部。现拟建场地已完成基坑开挖，勘察工作于基坑中进行。
2、区域地质条件
地质构造
拟建场地位于贵阳向斜北部，出露三叠系安顺组一段（T1a）地层，岩层总体产状东偏北，倾角36～41°，场区内无断层通过，呈单斜构造产出。产状：68～73°∠36～41°。
（三）岩土构成与质量特征
1、土层分布及特征
因基坑开挖，场地内部分第四系土层已被挖除，钻探施工时部分地段基岩已出露，大部地段残留土层厚度不大，但位于溶沟、溶槽发育地段土层厚度较大。经钻探及开挖揭露，场地上覆第四系土层构成简单，为第四系残积红粘土(Qel)及开挖形成的素填土(Qml)。
A、
素填土（Qnl）：褐黄色～黑褐色，主要由粘土、碎石、块石、及建筑垃圾与建筑材料组成，硬杂质约为30～60%，主要分布于场地西侧，为连接威清路与基坑的道路回填，基础施工时将全部清运出场，厚00～00m。
B、
红粘土（Qel）：褐黄色。广泛分布于场地，按塑性状态可分为可塑红粘土和软塑红粘土。
2、基岩
伏于第四系土层之下的三叠系安顺组基岩（T1a），岩性为白云岩。
测点附近无高压输电线通过，测试时，附近无大功率的用电设备使用，对拾震器产生的高频电磁干扰相对较弱。
三、测试仪器简介
由于地壳表面无时无刻都在作无规则的微弱震动（称为常时微动或地脉动），该震动谱线与本地区的地震谱线相似，具备同一低频特征，其观测频率在1～10HZ范围内，故要求观测系统低频响应好，信噪比高，本次测试所采用的仪器、设备如下：
1、主机：中科院武汉岩土力学研究所生产的RSM—24FDE型浮点工程检测仪，A/D转换24位，灵敏度误差小于±1%，带宽10Hz—5KHz，采样间隔10～65536us，并备有专用的地基卓越周期测试及数据传输通道。

2、传感器：为重庆地质仪器厂生产的CDJ—S2C2赫三分量检波器，自然频率：2HZ±0.2HZ，灵敏度为2V/cm.s-1±0%，阻尼系数0.7±10%。

3、计算机：为联想微机，CPU80486DX，RAM：256Mb，硬盘：30G，备有专用的数据传输——格式转化软件及FFT数据处理软件。


四、现场测试
为了尽量减轻环境干扰，测试选在深夜进行，时间为2007年4月12日凌晨，地面上的三个测点分布见平面布置图（A、B、C点）。每个测点均按东西、南北及垂直三个方向进行测试，每一方向上均采集24次以上的记录，以便统计计算，减小测量误差。
五、数据处理方法及测试成果
⒈数据处理方法
数据采集为时间域信号，由于该记录成分复杂，直接分析处理难度大，须将该信号转换为频率域信号，转换采用傅立叶变换。
由于采集信号为离散序列，长度有限，实际转换采用快速傅立叶变换。得到的频谱曲线最大峰值频率就是卓越频率，卓越频率的倒数就是卓越周期T。

⒉测试成果
本次测试中，每一测点的每一方向的卓越周期均为该方向各记录道卓越周期的算术平均值。具体测试结果如下表：





**社区地基卓越周期测试成果表
测点 方向 卓越频率（HZ） 卓越周期T（S） 卓越频率总平均值（HZ） 卓越周期总平均值T（S）
东西 南北 垂直
A 6.92 6.52 6.45 6.63 0.151 6.61 0.151
B 6.6 6.8 6.65 6.68 0.150
C 6.77 6.54 6.30 6.53 0.153



六、结论建议
由于地基常时微动的卓越周期与地震发生时的震动周期一致，为减轻地震的破坏，避开大楼与地基的共振效应，故本大楼的结构设计周期应避开地基的卓越周期，建议整个场区的卓越周期T采用0.151s。