建筑結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ)知識(shí).ppt

第12章 建筑結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ)知識(shí),地震是指因地球內(nèi)部緩慢積累的能量突然釋放而引起的地球表層的振動(dòng) 。,一般發(fā)生在地殼和地幔表層的堅(jiān)硬巖層內(nèi)，是在地幔對(duì)流等因素產(chǎn)生巨大能量作用下，巖層中積聚的地應(yīng)力超過(guò)巖層的強(qiáng)度極限時(shí)，巖層便發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)，造成構(gòu)造地震。,12.1 地震基本知識(shí),房屋倒塌,橋梁斷落,水壩開裂,鐵軌變形,結(jié)構(gòu)喪失整體性、承重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足,地面裂縫,山崩、滑坡,海嘯、火災(zāi),12.1.1 地震類型與成因,地震類型,地震,天然地震,誘發(fā)地震,構(gòu)造地震,火山地震,陷落地震,構(gòu)造地震：,由于地殼運(yùn)動(dòng)使地殼某些部位的地應(yīng)力,不斷加強(qiáng)，當(dāng)彈性地應(yīng)力的積聚超過(guò)巖石的強(qiáng)度極限時(shí)，巖層就會(huì)發(fā)生突然斷裂和猛烈錯(cuò)動(dòng)，引起振動(dòng)。振動(dòng)以波的形式傳到地面，造成地震。,破壞性地震主要屬于構(gòu)造地震，占世界地震總數(shù)的 90%以上。,火山地震,由于火山作用，如巖漿活動(dòng)、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震，這類地震只占全世界地震的7%左右。,1914年日本櫻島 火山爆發(fā)， 產(chǎn)生的震動(dòng) 相當(dāng)于一 個(gè)6.7級(jí)地震。,陷落地震,由于地下溶洞或礦井頂部塌陷而引起的地震稱為塌陷地震。這類地震的規(guī)模比較小，次數(shù)也很少。,誘發(fā)地震,因人為因素直接造成的地震是人工地震。,如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動(dòng)；在深井中進(jìn)行高壓注水以及大水庫(kù)蓄水后增加了地殼的壓力，有時(shí)也會(huì)誘發(fā)地震。,1962年3月19日在廣東河源新豐江水庫(kù)壩區(qū)發(fā)生了迄今我國(guó)最大的水庫(kù)誘發(fā)地震，震級(jí)為6.1級(jí)。,地球構(gòu)成：,三個(gè)圈層：地殼 、地幔 、地核,地幔物質(zhì)對(duì)流,板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（根本原因）,地震,地震形成的宏觀背景：,地震的形成：,板塊分布圖,a、巖層的原始狀態(tài),b、受力發(fā)生彎曲,c、巖層破裂發(fā)生震動(dòng),地震形成的局部機(jī)制:,地球板塊運(yùn)動(dòng),板塊之間的相互作用力,地殼中巖層變形,變形積聚超過(guò)巖石所能承受的程度,巖體就會(huì)發(fā)生突然斷裂或錯(cuò)動(dòng),地震,12. 1.2 地震特征描述,1 地震空間位置,震中,震源深度,震源距,震中距,按震源深度,淺源EQ：震源深度小于60km，約占地震總數(shù)85% 中源EQ：震源深度在60-300km 深源EQ：震源深度大于300km,震源,2地震強(qiáng)度度量,地震波類型,地震波是地震發(fā)生時(shí)由震源地方的巖石破裂產(chǎn)生的彈性波。地震引起的振動(dòng)是以波的形式從震源向各個(gè)方向傳播并釋放能量。,地震波,體波：,面波：,在地球內(nèi)部傳播,在地球表面?zhèn)鞑?縱波（P波）,橫波（S波）,橫波特點(diǎn):周期長(zhǎng)、振幅大、 波速慢,100-800m/s，其振動(dòng) 方向與波傳播方向垂直， 引起地面水平方向振動(dòng)。,縱波特點(diǎn):周期短、振幅小、 波速快,200-1400m/s，其振 動(dòng)方向與波傳播方向一致， 引起地面垂直方向振動(dòng)。,面波：,面波是體波經(jīng)地層界面多次反射形成的次生波。,包括瑞利波（R波）和洛夫波（L波）。比體波衰減慢、振幅大、周期長(zhǎng)、傳播遠(yuǎn)。建筑物破壞主要由面波造成。,雜波,P波開始,S波開始,面波開始,地震震級(jí),含義 一次地震釋放能量大小的度量,里氏震級(jí)：用標(biāo)準(zhǔn)地震儀（周期0.8s，阻尼系數(shù)0.8，放大倍數(shù)2800的地震儀）在距震中100km處記錄到的最大水平位移（單振幅，以m計(jì)）的常用對(duì)數(shù)值,震級(jí)與震源釋放的能量（爾格）之間對(duì)應(yīng)關(guān)系,微震（小于2級(jí)）,有感地震（24級(jí)）,破壞地震（5級(jí)以上）,強(qiáng)震（大震）（7級(jí)以上）,特大地震（8級(jí)以上）,震級(jí)與能量的關(guān)系,能量E的單位：爾格（1爾格= ）,能量越大，震級(jí)就越大；震級(jí)相差一級(jí)，地面振幅增加約10倍，而能量相差約32倍。,一個(gè)6級(jí)地震相當(dāng)于一個(gè)兩萬(wàn)噸級(jí)的原子彈。,地震烈度,一般而言，震級(jí)越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影響烈度的因素，除了震級(jí)、震中距外，還與震源深度、地質(zhì)構(gòu)造、地基條件、建筑物的動(dòng)力特性、施工質(zhì)量等因素有關(guān)。,1.定義及影響因素,一次地震對(duì)某一地區(qū)的影響和破壞程度稱地震烈度， 簡(jiǎn)稱為烈度。用I表示，是衡量地震引起后果的一種標(biāo)度。,2.地震烈度表,地震烈度表是評(píng)定烈度的標(biāo)準(zhǔn)和尺度。,我國(guó)在1980年制定了中國(guó)地震烈度表。,中國(guó)地震烈度表將地震烈度分為1-12度。,個(gè)別：10%以下 少數(shù)：10%50% 多數(shù)：50%70% 大多數(shù)：70%90% 普遍：90%以上,個(gè)別：10%以下 少數(shù)：10%50% 多數(shù)：50%70% 大多數(shù)：70%90% 普遍：90%以上,3.基本烈度,一個(gè)地區(qū)未來(lái)50年內(nèi)在一般場(chǎng)地條件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值稱為該地區(qū)的基本烈度Ib。,各地區(qū)的基本烈度由中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001)確定。,（下圖是原中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖）,基本烈度也稱為偶遇烈度或中震烈度。,按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù) 的地震烈度稱為設(shè)防烈度，用Id表示。） 設(shè)防烈度的取值依據(jù)：規(guī)范規(guī)定：一般情況下，可采用中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖 中的地震基本烈度。對(duì)已編制抗震設(shè)防區(qū)劃的 城市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防烈度進(jìn)行抗震設(shè)防。,4.設(shè)防烈度,中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖,規(guī)范規(guī)定 抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),建筑所在地區(qū)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)出現(xiàn)的頻度最 高的烈度。也稱為常遇烈度、小震烈度，用Is表示。其超 越概率為63.2%，重現(xiàn)期為50年。,5.多遇烈度,6.罕遇烈度,建筑所在地區(qū)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)具有超越概率2%-3%的地震烈度。也稱為大震烈度，重現(xiàn)期約為2000年。,3地震時(shí)間描述,地震序列中，最大的一次地震叫主震,主震之前發(fā)生的 地震為前震,主震之后發(fā)生的 地震為余震,發(fā)震時(shí)刻 強(qiáng)震持時(shí) 地震序列,按地震能量 釋放的特點(diǎn),主震型,震群型,孤立型,主震震級(jí)突出，釋放的能 量占全序列的絕大部分,主震震級(jí)不突出，能量由 多個(gè)震級(jí)相近的地震釋放,前震、余震稀少，能量釋 放基本通過(guò)主震一次釋放,在上述三種類型地震中，主震型約占60，震群型（多發(fā)型）占30，而孤立型（單發(fā)型）占10。,12.2 抗震設(shè)防的基本要求,總目標(biāo)：,通過(guò)抗震設(shè)防，減輕建筑的破壞，避免人員死亡，減輕經(jīng)濟(jì)損失。要求建筑物在使用期間，對(duì)不同頻度和強(qiáng)度的地震，應(yīng)具有不同的抵抗能力。,具體通過(guò)“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防要求和“兩階段”的抗震設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)。,12.2.1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的依據(jù),定義：按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)發(fā)地震烈度 確定：必須按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限審批、頒發(fā)的文件（圖件）確定。 一般情況下，可采用中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖的地震基本烈度度（或與本規(guī)范設(shè)計(jì)地震基本加速度值對(duì)應(yīng)的烈度值）對(duì)做過(guò)抗震防災(zāi)規(guī)劃的城市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防區(qū)劃（抗震設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)）進(jìn)行抗震設(shè)防 設(shè)防范圍 6-9度,設(shè)防依據(jù)抗震設(shè)防烈度,12.2.2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思想,抗震設(shè)防 對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)并采取抗震措施 指導(dǎo)思想 預(yù)防為主 減輕結(jié)構(gòu)震害 避免人員傷亡 減少經(jīng)濟(jì)損失 使地震時(shí)不可缺少的緊急活動(dòng)得以維持和進(jìn)行 趨勢(shì) 使用壽命期內(nèi)對(duì)不同頻度和強(qiáng)度的地震具有不同的抵抗能力,1三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防原則,大震與小震,小震：發(fā)生機(jī)會(huì)較多的地震 地震烈度概率密度曲線上的峰值所 對(duì)應(yīng)的烈度，即眾值烈度時(shí)的地震,大震： 發(fā)生機(jī)會(huì) 極小的 地震， 罕遇烈度時(shí) 的地震,2 二階段設(shè)計(jì)方法,說(shuō)明： 第一階段為彈性分析，包括截面設(shè)計(jì)和變形計(jì)算； 大部分建筑的第二階段設(shè)計(jì)主要由概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施來(lái)保證。,“兩階段”抗震設(shè)計(jì)方法,第一階段：,多遇地震作用效應(yīng)與其他荷載作用效應(yīng)組合，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行承載力驗(yàn)算，和彈性變形驗(yàn)算，以滿足第一水準(zhǔn)的設(shè)防要求。,第二階段：,罕遇地震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈塑性變形，以滿足第三水準(zhǔn)的設(shè)防要求。,有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明顯薄弱層的建筑，不規(guī)則的建筑等,至于第二水準(zhǔn) 的設(shè)防目標(biāo)， 規(guī)范是以抗 震構(gòu)造措施 來(lái)加以保證。,3建筑分類與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),抗震設(shè)防分類及抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),1.抗震設(shè)防分類,國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部在1995年4月19日公布了建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223。,該標(biāo)準(zhǔn)主要以地震中和地震后房屋的損壞對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的影響的程度大小，將建筑分成4個(gè)抗震設(shè)防類別。,國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和建設(shè)部在2001年7月20日公布了建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001。該規(guī)范對(duì)上面標(biāo)準(zhǔn)作了修改。,抗震次要建筑，如遇地震，不易造成人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑。,丁類,除甲乙丁類以外的一般建筑（如大量的一般工業(yè)與民用建筑）,丙類,地震時(shí)使用功能不能中斷需盡快恢復(fù)的建筑（如城市生命線工程和地震時(shí)救災(zāi)需要的建筑）,乙類,重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑（如產(chǎn)生放射性物質(zhì)的污染、大爆炸等）,甲類,設(shè) 防 分 類,建筑抗震設(shè)防類別,抗震設(shè)防的類別 根據(jù)建筑的使用功能的重要性，分為甲類、乙類、丙類、丁類四個(gè)抗震設(shè)防類別。 甲類建筑：重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑，（如核電站、核設(shè)施、水庫(kù)、大壩、堤防、貯油、貯氣、貯存易燃易爆、劇毒、強(qiáng)腐蝕物質(zhì)的設(shè)施等）； 乙類建筑：地震時(shí)功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑，即生命線工程建筑，（如消防、急救、供水、供電、通訊等）； 丙類建筑：甲、乙、丁類以外的一般建筑，（如一般的公共建筑、住宅、旅館、廠房等）； 丁類建筑：抗震次要建筑，（如儲(chǔ)存物品價(jià)值低的一般倉(cāng)庫(kù)，人員活動(dòng)少的輔助建筑等）。,2.設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),甲類建筑：,地震作用：應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求，其值按 批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果確定,抗震措施：抗震設(shè)防烈度為68度時(shí)，抗震措施應(yīng)提 高一度，9度時(shí)，應(yīng)符合比9度更高的抗震設(shè)防要求；,乙類建筑：,地震作用：符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；,抗震措施：抗震設(shè)防烈度為68度時(shí)，一般按本地區(qū) 的設(shè)防烈度提高一度考慮， 9度時(shí)，應(yīng)符合比9度更高的 抗震設(shè)防要求；,丙類建筑：,地震作用：按本地區(qū)設(shè)防烈度考慮,抗震措施：按本地區(qū)設(shè)防烈度考慮,對(duì)較小的乙類建筑，當(dāng)其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時(shí)，允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施。 注：較小乙類建筑指工礦企業(yè)的變電所、空壓站以及城市供水水源的泵房等；抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。,丁類建筑：,地震作用：按本地區(qū)設(shè)防烈度考慮,抗震措施：按本地區(qū)的設(shè)防烈度降低一度考慮，但6度不降,在設(shè)防烈度為6度時(shí)，除規(guī)范有具體規(guī)定外，對(duì)乙、 丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)算。,抗震措施:除結(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算和抗力計(jì)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施。,抗震構(gòu)造措施：一般不須計(jì)算而對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部要求。,12.2.3地震作用計(jì)算方法,1 建筑結(jié)構(gòu)考慮地震作用的原則 2 水平地震作用計(jì)算方法,1建筑結(jié)構(gòu)考慮地震作用的原則,水平地震作用的計(jì)算原則,一般正交布置抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，可沿縱橫主軸方向分別計(jì)算 斜交布置抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，宜按平行于抗側(cè)力構(gòu)件方向計(jì)算 質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響,計(jì)算范圍,水平地震作用 6度區(qū) （除甲類建筑和IV類場(chǎng)地上的較高房屋外）可不算 7-9度區(qū) （除可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的房屋外）均算,豎向地震作用,8、9度大跨度結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu) 9度的高層建筑,2水平地震作用計(jì)算方法,振型分解反應(yīng)譜法 底部剪力法 時(shí)程分析法,影響設(shè)計(jì)地震作用的因素,地震動(dòng)特性方面 抗震設(shè)防烈度 設(shè)計(jì)近遠(yuǎn)震 場(chǎng)地類別 結(jié)構(gòu)特性方面 結(jié)構(gòu)自振周期 建筑質(zhì)量（重力荷載） 結(jié)構(gòu)阻尼比（材料）,基本計(jì)算數(shù)據(jù),重力荷載代表值 結(jié)構(gòu)自振周期 設(shè)計(jì)反應(yīng)譜,重力荷載代表值,永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值,組合值系數(shù),可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值,重力荷載代表值 永久荷載（建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)配件自重）標(biāo)準(zhǔn)值+可變荷載（雪、灰、樓面活荷載）組合值,結(jié)構(gòu)自振周期,back,理論計(jì)算方法Jacobi法 近似計(jì)算方法 能量法 折算質(zhì)量法 頂點(diǎn)位移法 矩陣迭代法 經(jīng)驗(yàn)方法,設(shè)計(jì)反應(yīng)譜,水平地震影響系數(shù),水平地震影響系數(shù)曲線 水平地震影響系數(shù)曲線,水平地震影響系數(shù)最大值,水平地震影響系數(shù)最大值,特征周期Tg,T(s),max,0.45max,0.1,Tg（特征周期）,3.0,=(Tg/T)0.9 max =0.2 max,三種計(jì)算方法,back,振型分解反應(yīng)譜法 底部剪力法 時(shí)程分析法,振型分解反應(yīng)譜法,振型分解反應(yīng)譜法,計(jì)算振型,計(jì)算地震影響系數(shù)和振型參與系數(shù),計(jì)算振型地震作用,計(jì)算振型地震效應(yīng),振型組合,底部剪力法,mHi,Hi,Fi,FEk,Fn,計(jì)算方法 底部剪力的計(jì)算 地震作用沿高度的分配 頂部附加地震作用 突出屋面小建筑物,適用條件 高度=40m 剪切變形為主 m、k分布均勻,時(shí)程分析法,基本概念 適用范圍 特別不規(guī)則建筑 甲類建筑 超高層建筑,樓層水平地震剪力的分配,現(xiàn)澆和裝配整體式混凝土樓屋蓋等剛性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配 木樓屋蓋等柔性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配 普通預(yù)制板的裝配式混凝土樓屋蓋等半剛性樓蓋建筑，可取上述兩種分配結(jié)果的平均值 考慮空間作用、樓蓋變形、墻體彈塑性變形和扭轉(zhuǎn)的影響時(shí)，可按各有關(guān)規(guī)定對(duì)上述分配結(jié)果作適當(dāng)調(diào)整,豎向地震作用的計(jì)算,Fvi,Hi,Fvi,FEvk,樓屋蓋的豎向地震作用效應(yīng)分配 按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配 平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m的屋架（8、9度）,長(zhǎng)懸臂和其它大跨結(jié)構(gòu)（8、9度）,高層房屋（9度） 地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,12.2.4結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗(yàn)算,內(nèi)力基本組合設(shè)計(jì)值,承載力設(shè)計(jì)值,承載力調(diào)整系數(shù),抗震變形驗(yàn)算,彈性變形驗(yàn)算 目的：防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)過(guò)重破壞 范圍：框架、框架抗震墻、框支抗震墻多高層鋼筋砼房屋 表達(dá)式：,彈性層間位移,彈性層間位移角限值,層高,薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算 目的：防止倒塌或嚴(yán)重破壞 范圍： 薄弱層彈塑性變形計(jì)算方法 薄弱層位置的確定： 表達(dá)式：,彈塑性層間位移,彈塑性層間位移角限值,薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)范圍,應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu) 8度III、IV類場(chǎng)地和9度時(shí)，高大單層鋼筋砼柱廠房橫向排架 甲類建筑、9度時(shí)乙類建筑中的鋼筋砼和鋼結(jié)構(gòu) 7-9度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的鋼筋砼框架結(jié)構(gòu) 隔震和消能減震結(jié)構(gòu) 高層鋼結(jié)構(gòu) 宜驗(yàn)算結(jié)構(gòu) 超高和豎向不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu) 7度III、IV類場(chǎng)地和8度時(shí)，乙類建筑中的鋼筋砼和鋼結(jié)構(gòu) 板柱抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房,薄弱層彈塑性變形計(jì)算方法,簡(jiǎn)化方法 適用范圍 不超過(guò)12層且層剛度無(wú)突變的鋼筋砼框架 不超過(guò)20層且層剛度無(wú)突變的鋼框架 單層鋼筋砼柱廠房 方法,靜力彈塑性方法和彈塑性時(shí)程分析法,12.2.5 建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)基本要求,一、定義與基本內(nèi)容,根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程稱為概念設(shè)計(jì)。,基本內(nèi)容有三部分：,1.建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性；,2.合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇；,3.抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設(shè)計(jì)。,二、意義 “計(jì)算設(shè)計(jì)”很難有效控制結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，不能完全解決問(wèn)題 地震作用的不確定性 結(jié)構(gòu)計(jì)算假定與實(shí)際情況的差異（計(jì)算模型、材料、阻尼變化等） 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、定性判斷 含義 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng)，按照結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制和破壞過(guò)程，靈活運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問(wèn)題，既注意總體布置上的大原則，又顧及到關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力；有時(shí)需要運(yùn)用工程判斷解決或處理具體問(wèn)題。,1建筑形狀選擇,建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。,對(duì)平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則類型的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)按抗震規(guī)范要求進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，并對(duì)薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。,對(duì)體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，要在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫，形成多個(gè)較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。,建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱，整體性好；建筑的立面和豎向剖突變面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度變化均勻，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐步減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。,防震縫要留有足夠的寬度，其兩側(cè)上部結(jié)構(gòu)完全分開。當(dāng)結(jié)構(gòu)需要設(shè)置伸縮縫和沉降縫時(shí)，其寬度應(yīng)符合防震縫的要求。,建筑物平、立面布置的基本原則：,結(jié)構(gòu)對(duì)稱 有利于減輕結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 形狀規(guī)則 在地震時(shí)應(yīng)力集中現(xiàn)象較少，有利于抗震 質(zhì)量與剛度變化均勻 平面內(nèi)使結(jié)構(gòu)剛度中心與質(zhì)量中心 相一致，避免扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 高度方向均勻變化，避免薄弱層， 減小變形集中、鞭梢效應(yīng),對(duì)稱、規(guī)則、質(zhì)量與剛度變化均勻,建筑抗震概念設(shè)計(jì),三、 抗震設(shè)計(jì)基本要求,建筑抗震設(shè)計(jì)包括三個(gè)層次的內(nèi)容與要求：,概念設(shè)計(jì)在總體上把握抗震設(shè)計(jì)的基本原則 抗震計(jì)算為建筑抗震設(shè)計(jì)提供定量手段 構(gòu)造措施在保證結(jié)構(gòu)整體性、加強(qiáng)局部薄弱環(huán)節(jié) 等意義上保證抗震計(jì)算結(jié)果的有效性,建筑抗震設(shè)計(jì)在總體上要求把握的基本原則 :,注意場(chǎng)地選擇，把握建筑體型，利用結(jié)構(gòu)延性，設(shè)置多道防線，重視非結(jié)構(gòu)因素,四、把握建筑體型,建筑物平、立面布置的基本原則：,結(jié)構(gòu)對(duì)稱 有利于減輕結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 形狀規(guī)則 在地震時(shí)應(yīng)力集中現(xiàn)象較少，有利于抗震 質(zhì)量與剛度變化均勻 平面內(nèi)使結(jié)構(gòu)剛度中心與質(zhì)量中 心相一致，避免扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 高度方向均勻變化，避免薄弱層， 減小變形集中、鞭梢效應(yīng),對(duì)稱、規(guī)則、質(zhì)量與剛度變化均勻,平面不規(guī)則的類型,豎向不規(guī)則的類型,建筑結(jié)構(gòu)平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則示例,建筑結(jié)構(gòu)平面的凹角或凸角不規(guī)則示例,建筑結(jié)構(gòu)平面局部不連續(xù)示例,沿豎向的側(cè)向剛度不規(guī)則（有柔軟層）,五、抗震結(jié)構(gòu)體系,體系選擇 考慮因素：設(shè)防類別、烈度、高度、場(chǎng)地、地基、材料、施工等 要求 具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑 宜有多道抗震防線 應(yīng)具備必要的抗震承載力、良好的變形能力和耗能能力 宜具有合理的剛度和承載力分布,多道抗震防線,第一道防線的選擇 應(yīng)優(yōu)先選擇不承受重力荷載的構(gòu)件 不宜選擇軸壓比大的框架柱 結(jié)構(gòu)體系的多道設(shè)防 框架-抗震墻結(jié)構(gòu)：框架為第一道，抗震墻為第二道 填充墻框架結(jié)構(gòu)：填充墻為第一道，框架為第二道 單層廠房：柱間支撐為第一道 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的多道設(shè)防 聯(lián)肢墻：連梁為第一道，墻肢為第二道 延性框架：梁為第一道，柱為第二道 超靜定結(jié)構(gòu)：贅余構(gòu)件為第一道,12.3 場(chǎng)地與地基,12.3.1 場(chǎng)地和地基的概念,場(chǎng)地 即指工程群體所在地，具有相似的反應(yīng)譜特征，其范圍相當(dāng)于廠區(qū)、居民小和自然村或不小于1.0平方公里的平面面積。 場(chǎng)地的劃分（按建筑特震害程度）： 有利場(chǎng)地： 堅(jiān)硬土、平坦的中硬土不利場(chǎng)地： 軟弱土、液化土、山丘、山嘴等 危險(xiǎn)場(chǎng)地： 滑坡、地裂、泥石流,地基 是指建筑物持力層范圍內(nèi)的那部分土層。 一般地，軟弱地基對(duì)建筑物有增長(zhǎng)周期、改變振型和增大阻尼的作用。在軟弱地基上，柔性結(jié)構(gòu)最容易破壞，剛性結(jié)構(gòu)則較好；堅(jiān)硬地基上，柔性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)較好，而則性結(jié)構(gòu)有的表現(xiàn)較差?？偟膩?lái)說(shuō)，軟弱地基更為不利。,12.3.2工程地質(zhì)條件對(duì)震害的影響,1、地形條件的影響 2、局部地質(zhì)構(gòu)造的影響 3、地基土質(zhì)的影響 4、地下水的影響,12.3.3 場(chǎng)地選擇及場(chǎng)地分類,1場(chǎng)地選擇,場(chǎng)地選擇 選擇有利地段 避開不利地段，無(wú)法避免時(shí)應(yīng)采取有效措施 不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑 I類場(chǎng)地時(shí)，抗震構(gòu)造措施 （新規(guī)范）甲、乙類建筑按設(shè)防烈度采取 （甲、乙、）丙類建筑可按設(shè)防烈度降低一度采?。?度不降） 地基、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 同一結(jié)構(gòu)單元基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上 同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基部分采用樁基 地基較差時(shí)，應(yīng)考慮不均勻沉降等不利影響,2場(chǎng)地分類,等效剪切波速是根據(jù)地震波通過(guò)計(jì)算深度范圍內(nèi)多層土層的時(shí)間等于該波通過(guò)計(jì)算深度范圍內(nèi)單一土層所需時(shí)間的條件求出的。,等效剪切波速,定義1：從地面（而非基礎(chǔ)底面）到基巖的距離。 定義2：下、上兩相鄰?fù)翆拥募羟胁ㄋ俅笮∧骋恢?，?時(shí)。 抗震規(guī)范定義：一般情況下，可取地面到剪切波速大于500m/s的堅(jiān)硬土層或巖層頂?shù)木嚯x。,場(chǎng)地覆蓋層厚度,抗震規(guī)范指出：建筑場(chǎng)地類別應(yīng)根據(jù)土層等效剪切速波和場(chǎng)地覆蓋層厚度劃分為4類。,場(chǎng)地類別,注意場(chǎng)地選擇,地震區(qū)宜選擇有利地段，避開不利地段，不在危險(xiǎn)地段進(jìn)行工程建設(shè),當(dāng)確實(shí)需要在不利地段或危險(xiǎn)地段建筑工程時(shí)，應(yīng)遵循建筑抗震設(shè)計(jì)的有關(guān)要求進(jìn)行詳細(xì)的場(chǎng)地評(píng)價(jià)，并采取必要的抗震措施,12.4 砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震規(guī)定,12.4.1 多層砌體結(jié)構(gòu)房屋 12.4.2 現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),12.4.1多層砌體結(jié)構(gòu)房屋,1 建筑體型與結(jié)構(gòu)布置 2 房屋總高度與層數(shù) 3 房屋最大高寬比 4 抗震橫墻最大間距 5 房屋局部尺寸,1 建筑體型與結(jié)構(gòu)布置,1、應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系；,2、縱橫墻的布置宜對(duì)稱，沿水平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)；同一軸線上的窗間墻宜均勻；,3、樓梯間不宜設(shè)在房屋的盡端或轉(zhuǎn)角處，否則應(yīng)采取局部加強(qiáng)措施，如在樓梯間四角設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱等。 4、煙道、風(fēng)道、垃圾道等不應(yīng)削弱墻體，當(dāng)墻體被削弱時(shí)，應(yīng)對(duì)墻體采取加強(qiáng)措施，不宜采用無(wú)豎向配筋的附墻煙囪及出墻面的煙囪。 5、不宜采用無(wú)錨固的鋼筋混凝土預(yù)制挑檐。,房屋的建筑體型應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、規(guī)則，避免平面凹凸曲折，立面高低錯(cuò)落,多層砌體房屋的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)符合下列要求：,6、有下列情況之一時(shí)宜設(shè)置防震縫： （1）房屋立面高差在6m以上； （2）房屋有錯(cuò)層，且樓板高差較大； （3）各部分結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量截然不同。 防震縫兩側(cè)均應(yīng)布設(shè)墻體，縫寬可取50100mm。,2 房屋總高度與層數(shù),房屋的總高度與層數(shù),對(duì)醫(yī)院、教學(xué)樓等及橫墻較少的多層砌體房屋，總高度應(yīng)比前表的規(guī)定降低3m,層數(shù)相應(yīng)減少一層；各層橫墻很少的多層砌體房屋，還應(yīng)根據(jù)具體情況再適當(dāng)降低總高度和減少層數(shù)。 磚房和砌塊房屋的層高，不宜超過(guò)3.6m。,3 房屋最大高寬比,房屋高寬比,抗震規(guī)范對(duì)多層砌體房屋不要求作整體彎曲的承載力驗(yàn)算。為了使多層砌體房屋有足夠的穩(wěn)定性和整體抗彎能力，房屋的高寬比應(yīng)滿足下表：,房屋高寬比：房屋總高度與總寬度的最大比值。,房屋高寬比的限值表,4 抗震橫墻最大間距,抗震橫墻的間距,橫向地震作用主要由橫墻承受。橫墻間距較大時(shí)，樓蓋水平剛度變小，不能將橫向水平地震作用有效傳遞到橫墻，致使縱墻發(fā)生較大出平面彎曲變形，造成縱墻倒塌。,5 房屋局部尺寸,房屋的局部尺寸,在強(qiáng)烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破壞，這些薄弱部位一般是，窗間墻、盡端墻段、突出屋頂?shù)呐畠簤Φ取?12.4.2現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),1 房屋最大高度與房屋剛高寬比 2 結(jié)構(gòu)抗震等級(jí) 3 規(guī)則結(jié)構(gòu)與不規(guī)則結(jié)構(gòu) 4 結(jié)構(gòu)體系選擇及結(jié)構(gòu)布置原則 5 防震縫設(shè)置,1房屋最大高度與房屋高寬比,現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)適用的最大高度 (m),對(duì)平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或建造于類場(chǎng)地上的結(jié) 構(gòu)，其適用的最大高度尚應(yīng)適當(dāng)降低。當(dāng)設(shè)防烈度為6、7、8度，且房屋高度分別超過(guò)120m、100m、80m時(shí)，不宜采用框支層現(xiàn)澆抗震墻結(jié)構(gòu)。,適用的房屋最大高寬比,2結(jié)構(gòu)抗震等級(jí),結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí),1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高； 地震作用與烈度、場(chǎng)地等有關(guān)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，對(duì)不同烈度、場(chǎng)地的結(jié)構(gòu)的抗震要求可以有明顯的差別。,2、結(jié)構(gòu)的抗震能力主要取決于主要抗側(cè)力構(gòu)件的性能； 主、次抗側(cè)力構(gòu)件的抗震要求應(yīng)有差別。,3、房屋越高，地震反應(yīng)越大，抗震要求越高。 抗震等級(jí)是確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震計(jì)算和抗震措施的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)防烈度、房屋高度、建筑類別、結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的重要程度確定，共分四個(gè)等級(jí)，一級(jí)最高。,3規(guī)則結(jié)構(gòu)與不規(guī)則結(jié)構(gòu),建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范主要根據(jù)房屋平面和立面布置、質(zhì)量和剛度分布情況將結(jié)構(gòu)劃分為兩類：規(guī)則結(jié)構(gòu)和不規(guī)則結(jié)構(gòu)。 規(guī)則結(jié)構(gòu)采取較簡(jiǎn)單的分析方法和構(gòu)造措施進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。不規(guī)則結(jié)構(gòu)應(yīng)采用嚴(yán)格的分析方法和構(gòu)造措施進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。如考慮扭轉(zhuǎn)，采用平動(dòng)、扭轉(zhuǎn)耦連振型分解反應(yīng)譜方法；對(duì)薄弱樓層進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性變形分析。,平面不規(guī)則的類型,豎向不規(guī)則的類型,4結(jié)構(gòu)體系選擇及結(jié)構(gòu)布置原則,結(jié)構(gòu)選型,多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系包括： 框架結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和框架-筒體結(jié)構(gòu)等。,抗震墻,結(jié)構(gòu)布置的原則,多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置的基本原則： 結(jié)構(gòu)平面應(yīng)力求簡(jiǎn)單規(guī)則，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)對(duì)稱均勻布置，盡量使結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心重合，避免地震時(shí)引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)及局部應(yīng)力集中。 結(jié)構(gòu)的豎向布置，應(yīng)使其質(zhì)量沿高度方向均勻分布，避免結(jié)構(gòu)剛度突變，并應(yīng)盡可能降低建筑物的重心，以利結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。 合理地設(shè)置變形縫。 加強(qiáng)樓屋蓋的整體性。 盡可能做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。 .框架結(jié)構(gòu)布置 框架結(jié)構(gòu)主要用于 10 層以下的住宅、辦公及各類公共建筑與工業(yè)建筑。常見(jiàn)的框架柱網(wǎng)形式有方格式與內(nèi)廊式兩類。,常見(jiàn)框架柱網(wǎng) (a)方格式柱網(wǎng)； ( b)內(nèi)廊式柱網(wǎng),地震區(qū)的框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)計(jì)成延性框架，遵守“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固等設(shè)計(jì)原則。,在確定框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案的同時(shí)，應(yīng)初步確定框架梁柱的截面尺寸和材料強(qiáng)度等級(jí)。,框架結(jié)構(gòu)中，非承重墻體的材料、選型和布置，應(yīng)根據(jù)烈度、房屋高度、建筑體型、結(jié)構(gòu)層間變形、墻體抗側(cè)力性能的利用等因素，經(jīng)綜合分析后確定。應(yīng)優(yōu)先采用輕質(zhì)墻體材料，剛性非承重墻體的布置，在平面和豎向的布置宜均勻?qū)ΨQ，避免形成薄弱層或短柱。,框架抗震墻結(jié)構(gòu)布置的關(guān)鍵問(wèn)題是抗震墻的布置，其基本原則是： 抗震墻在結(jié)構(gòu)平面的布置應(yīng)對(duì)稱均勻，避免結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心有較大的偏移。,框架一抗