建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第一章

1、 高級工程師、副教授高級工程師、副教授, 在企業(yè)中從事減震阻尼技術(shù)及高分子在企業(yè)中從事減震阻尼技術(shù)及高分子復(fù)合材料分子設(shè)計、納米及亞納米智能材料研發(fā)、復(fù)合材料分子設(shè)計、納米及亞納米智能材料研發(fā)、 新產(chǎn)品設(shè)計、新產(chǎn)品設(shè)計、自動生產(chǎn)線設(shè)計、制造工藝技術(shù)、高新技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)共自動生產(chǎn)線設(shè)計、制造工藝技術(shù)、高新技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)共32年。年。 擁有多項科研成果及國家航天局科技成果一等獎。僅最擁有多項科研成果及國家航天局科技成果一等獎。僅最近近4年內(nèi)獲得的國家發(fā)明專利有年內(nèi)獲得的國家發(fā)明專利有3項、國家實用新型專利項、國家實用新型專利6項。項。 非常榮幸能與各位潛在的未來的抗震設(shè)計師一起共同進入非常榮幸能與各位

2、潛在的未來的抗震設(shè)計師一起共同進入奇特的減震抗震世界。奇特的減震抗震世界。授課老師簡介張毅 本課程主要教學(xué)內(nèi)容安排第第1章章 緒論緒論第第2章章 場地與地基場地與地基第第3章章 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震設(shè)計 第第3章章 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震設(shè)計第第3章章 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析與抗震設(shè)計第第4章章 多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計 第第4章章 多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第第5章章 多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計 第第5章章 多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計多高層建筑鋼

3、筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第第6章章 多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第第6章章 多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第第7章章 單層廠房抗震設(shè)計單層廠房抗震設(shè)計 第第7章章 單層廠房抗震設(shè)計單層廠房抗震設(shè)計第第8章章 隔震、減震與結(jié)構(gòu)控制初步隔震、減震與結(jié)構(gòu)控制初步 總復(fù)習(xí)、答疑總復(fù)習(xí)、答疑學(xué)期研討（測試）學(xué)期研討（測試） 第一章緒 論（地震及結(jié)構(gòu)抗震的基本知識）1.1 地震與地震動1.2 地震震級與地震烈度1.3 地震災(zāi)害概說1.4 工程抗震設(shè)防1.5 抗震設(shè)計的總體要求 主要內(nèi)容1.11.1地震與地震動地震與地震動o 地震分類 誘發(fā)地震誘發(fā)地震原因：人工爆破；礦山開

4、采；工程活動原因：人工爆破；礦山開采；工程活動 影響：一般不太強烈，個別情況會造成嚴(yán)重的地震災(zāi)害影響：一般不太強烈，個別情況會造成嚴(yán)重的地震災(zāi)害構(gòu)造地震構(gòu)造地震火山地震火山地震原因：地殼構(gòu)造運動原因：地殼構(gòu)造運動影響：發(fā)生數(shù)量大、影響范圍廣影響：發(fā)生數(shù)量大、影響范圍廣 ( (占地震總數(shù)約占地震總數(shù)約9090) ) 工程地震的主工程地震的主要研究對象要研究對象原因：火山爆發(fā)原因：火山爆發(fā) 一、地震類型與成因一、地震類型與成因天然地震天然地震o 構(gòu)造地震成因地球構(gòu)成：地球構(gòu)成：三個圈層：地殼三個圈層：地殼 、地幔、地幔 、地核、地核 地幔物質(zhì)對流地幔物質(zhì)對流板塊構(gòu)造運動板塊構(gòu)造運動(根本原因根本原

5、因)地震地震地震形成的宏觀背景：圖圖 板塊分布圖板塊分布圖圖圖 地球構(gòu)成地球構(gòu)成92%的地的地震發(fā)生在震發(fā)生在地殼中，地殼中， 其余的發(fā)其余的發(fā)生在地幔生在地幔上部上部地震的形成：地震的形成：a、巖層的原始狀態(tài)、巖層的原始狀態(tài)b、受力發(fā)生彎曲、受力發(fā)生彎曲c、巖層破裂發(fā)生震動、巖層破裂發(fā)生震動地震形成的局部機制：地震形成的局部機制：地球板塊運動地球板塊運動 板塊之間的相互作用力板塊之間的相互作用力 地殼中巖層變形地殼中巖層變形 變形積聚超過巖石所能承受的程度變形積聚超過巖石所能承受的程度 巖體就會發(fā)生突然斷裂或錯動巖體就會發(fā)生突然斷裂或錯動 地震地震 震源震源：地球內(nèi)部斷層錯動并引地球內(nèi)部斷層

6、錯動并引 起周圍介質(zhì)振動的部位起周圍介質(zhì)振動的部位 震中震中：震源正上方的地面位置震源正上方的地面位置 震中距震中距：地面某處至震中的水平距離地面某處至震中的水平距離 震源震源深度震 中等震線震中距定義：定義：震源深度震源深度: 從震中到震源的距離從震中到震源的距離 震源深度在震源深度在70公里以內(nèi)的地震為淺源地震公里以內(nèi)的地震為淺源地震震源深度超過震源深度超過300公里的地震叫深源地震公里的地震叫深源地震震源深度介于震源深度介于70-300公里之間的地震為中源地震公里之間的地震為中源地震震中距在震中距在100公里公里-1000公里的稱為近震公里的稱為近震震中距超過震中距超過1000公里的稱為

7、遠震公里的稱為遠震二、地震波二、地震波地震波地震波：地下巖體斷裂，錯動產(chǎn)生振動，并以波的形式從震源向外傳播，地下巖體斷裂，錯動產(chǎn)生振動，并以波的形式從震源向外傳播， 形成地震波形成地震波 地震波的組成：地震波的組成：體波體波：在地球內(nèi)部在地球內(nèi)部 傳播的波傳播的波 面波面波：沿地球表面沿地球表面 傳播的波傳播的波 縱波縱波( (壓縮波壓縮波) )橫波橫波( (剪切波剪切波) )樂夫波樂夫波瑞雷波瑞雷波面波周期長，振幅大；比體波衰減慢，能傳到很遠的地方面波周期長，振幅大；比體波衰減慢，能傳到很遠的地方瑞雷波樂夫波壓縮波剪切波橫波周期較長，振幅較大橫波周期較長，振幅較大地震波的傳播速度：地震波的傳

8、播速度： 縱波橫波面波縱波橫波面波橫波、面波橫波、面波地面震動猛烈地面震動猛烈破壞作用大破壞作用大地震波在傳播過程中能量衰減地震波在傳播過程中能量衰減地面振動減弱地面振動減弱 破壞作用逐漸減輕破壞作用逐漸減輕 三、地震動 地震動地震動：由地震波傳播所引發(fā)的地面振動，其中，在震中區(qū)附近的地震動由地震波傳播所引發(fā)的地面振動，其中，在震中區(qū)附近的地震動 稱為近場地震動稱為近場地震動 。地面上任一點的振動過程實際上包括各種類型地震波的綜合作用地面上任一點的振動過程實際上包括各種類型地震波的綜合作用 最大振幅最大振幅 地震動的強度特性地震動的強度特性 定量反映定量反映頻頻 譜譜 地震動的周期分布特征地震

9、動的周期分布特征 揭揭 示示持持 時時 地震動循環(huán)作用程度的強弱地震動循環(huán)作用程度的強弱 地震動的三要素地震動的三要素 ：地震動的峰值地震動的峰值（最大振幅）、（最大振幅）、頻譜頻譜、持續(xù)時間持續(xù)時間考考 察察1.21.2地震震級與地震烈度地震震級與地震烈度一、地震震級地震震級地震震級 ：表示地震本身大小的一種度量表示地震本身大小的一種度量近震震級近震震級M計算計算 ：M=logA+R()M=logA+R() 震級震級M與震源釋放能量之間的關(guān)系與震源釋放能量之間的關(guān)系 ：又稱為里氏震級又稱為里氏震級 式中式中 AA記錄圖上量得的以記錄圖上量得的以 m m為單位的最大水平位移；為單位的最大水平位

10、移； R R（）依震中距依震中距而變化的起算函數(shù)。而變化的起算函數(shù)。logE=1.5M+11.8logE=1.5M+11.8其數(shù)值是根據(jù)地震儀記錄到的地震波圖確定的其數(shù)值是根據(jù)地震儀記錄到的地震波圖確定的二、地震烈度 地震烈度地震烈度：是指某一區(qū)域的地表和各類建筑物遭受某一次地震影響是指某一區(qū)域的地表和各類建筑物遭受某一次地震影響 的平均強弱程度的平均強弱程度 一般來說，距離震中近，烈度就高；距離震中越遠，烈度也越低一般來說，距離震中近，烈度就高；距離震中越遠，烈度也越低 等烈度線等烈度線：具有相同烈度的各個地點的外包線：具有相同烈度的各個地點的外包線等烈度線的度數(shù)隨震中距的增大而遞減等烈度線

11、的度數(shù)隨震中距的增大而遞減 ，但有時會出現(xiàn)烈度異常但有時會出現(xiàn)烈度異常 震中烈度震中烈度：震中區(qū)的烈度稱為震中烈度：震中區(qū)的烈度稱為震中烈度 依據(jù)震級粗略地估算震中烈度的方法依據(jù)震級粗略地估算震中烈度的方法 I地震烈度表：為評定地震烈度而建立起來的標(biāo)準(zhǔn)地震烈度表：為評定地震烈度而建立起來的標(biāo)準(zhǔn)213MI 1556年1月23日大地震等震線圖為震中烈度 ，無感無感 1室內(nèi)個別靜止中的人室內(nèi)個別靜止中的人感覺感覺 2懸掛物微動懸掛物微動門、窗輕微作響門、窗輕微作響室內(nèi)少數(shù)靜止中的人室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺感覺 3懸掛物明顯擺動，器皿作響懸掛物明顯擺動，器皿作響門、窗作響門、窗作響室內(nèi)多數(shù)人感覺。室室內(nèi)

12、多數(shù)人感覺。室外少數(shù)人感覺。少數(shù)外少數(shù)人感覺。少數(shù)人夢中驚醒人夢中驚醒 43（2-4）31（22-44）不穩(wěn)定器物翻倒不穩(wěn)定器物翻倒門窗、屋頂、屋架顫動門窗、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落。抹灰作響，灰土掉落。抹灰出現(xiàn)微細裂縫出現(xiàn)微細裂縫室內(nèi)普遍感覺。室外室內(nèi)普遍感覺。室外多數(shù)人感覺。多數(shù)人多數(shù)人感覺。多數(shù)人夢中驚醒夢中驚醒 56（5-9）63（45-89）河岸和松軟土出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒河岸和松軟土出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫掉頭水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫掉頭損壞損壞個別磚瓦掉落、個別磚瓦掉落、墻體微細裂縫墻體微細裂縫驚惶失措，倉皇逃出驚惶失措，倉皇逃出

13、613（10-18）125（90-177）河岸出現(xiàn)坍方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟河岸出現(xiàn)坍方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞輕度破壞輕度破壞局部破壞局部破壞開裂，但不妨礙使用開裂，但不妨礙使用大多數(shù)人倉皇逃出大多數(shù)人倉皇逃出 725(19-35)250(178-353)干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴(yán)重破壞干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴(yán)重破壞中等破壞中等破壞結(jié)構(gòu)受損，結(jié)構(gòu)受損，需要修理需要修理搖晃顛簸，行走困難搖晃顛簸，行走困難 850(36-71)500(354-707)干硬土上有許多地方出現(xiàn)裂縫，基巖上可能出干硬土上有

14、許多地方出現(xiàn)裂縫，基巖上可能出現(xiàn)裂縫。滑坡、坍方常見。磚煙囪出現(xiàn)倒塌現(xiàn)裂縫?；?、坍方常見。磚煙囪出現(xiàn)倒塌嚴(yán)重破壞嚴(yán)重破壞墻體龜裂，墻體龜裂，局部倒塌，修復(fù)困難局部倒塌，修復(fù)困難坐立不穩(wěn)。行動的人坐立不穩(wěn)。行動的人可能摔跤可能摔跤 9100(72-141)1000(708-1414)山崩和地震斷裂出現(xiàn)?；鶐r上的拱橋破壞。大山崩和地震斷裂出現(xiàn)。基巖上的拱橋破壞。大多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀倒塌倒塌大部倒塌，不大部倒塌，不堪修復(fù)堪修復(fù)騎自行車的人會摔倒。騎自行車的人會摔倒。處不穩(wěn)狀態(tài)的人會摔處不穩(wěn)狀態(tài)的人會摔出幾尺遠。有拋起感出幾尺遠。有拋起感 10地震斷裂延續(xù)很長。山崩

15、常見?；鶐r上的拱橋地震斷裂延續(xù)很長。山崩常見?；鶐r上的拱橋毀壞毀壞毀滅毀滅11地面劇烈變化，山河改觀地面劇烈變化，山河改觀12個別：個別：10%以下以下少數(shù)：少數(shù)：10%50%多數(shù)：多數(shù)：50%70%大多數(shù)：大多數(shù)：70%90%普遍：普遍：90%以上以上速度速度加速度加速度 其它現(xiàn)象其它現(xiàn)象 一般房屋一般房屋 人的感覺人的感覺烈烈度度2/smmsmm/ 區(qū)別：地震烈度區(qū)別：地震烈度 與與 震級震級 一次地震，表示地震大小的震級只有一個一次地震，表示地震大小的震級只有一個 由于同一次地震對不同地點的影響不一樣，由于同一次地震對不同地點的影響不一樣， 隨著距離震中的遠近會出現(xiàn)多種不同的烈度隨著距離

16、震中的遠近會出現(xiàn)多種不同的烈度 三、基本烈度與地震區(qū)劃 基本烈度基本烈度：指一個地區(qū)在：指一個地區(qū)在一定時期一定時期（我國?。ㄎ覈?050年）內(nèi)在年）內(nèi)在一般一般 場地條件場地條件下按下按一定的概率一定的概率（我國取（我國取10%10%）可能遭遇）可能遭遇 到的到的最大最大地震烈度地震烈度 一個地區(qū)進行抗震設(shè)防的依據(jù)一個地區(qū)進行抗震設(shè)防的依據(jù) 地震區(qū)劃：地震區(qū)劃： 依據(jù)依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造資料地質(zhì)構(gòu)造資料 歷史地震規(guī)律歷史地震規(guī)律 強震觀測資料強震觀測資料 地震危險性分析地震危險性分析 計算給出每一地區(qū)在未來一定計算給出每一地區(qū)在未來一定時限內(nèi)關(guān)于某一烈度（或地震時限內(nèi)關(guān)于某一烈度（或地震動加速度值

17、）的超越概率動加速度值）的超越概率 將國土劃分為不同基本烈度所覆蓋的區(qū)域?qū)羷澐譃椴煌玖叶人采w的區(qū)域 返回目錄返回目錄地震區(qū)劃已經(jīng)可以給出地震動參數(shù)的區(qū)劃結(jié)果地震區(qū)劃已經(jīng)可以給出地震動參數(shù)的區(qū)劃結(jié)果1.31.3地震災(zāi)害概說地震災(zāi)害概說一、中國地震背景全球兩大地震構(gòu)造系全球兩大地震構(gòu)造系 環(huán)太平洋地震構(gòu)造系環(huán)太平洋地震構(gòu)造系 集中了全世界集中了全世界 地震總數(shù)的地震總數(shù)的75%75%大陸地震構(gòu)造系大陸地震構(gòu)造系 集中了全球大陸集中了全球大陸 地震的地震的90% 90% o 我國位于世界兩大地我國位于世界兩大地 震構(gòu)造系的交匯區(qū)域震構(gòu)造系的交匯區(qū)域o 歷史上就是地震多發(fā)歷史上就是地震多發(fā)

18、的國家之一。的國家之一。 二、地震的破壞作用地震的破壞作用主要表現(xiàn)為三種形式地震的破壞作用主要表現(xiàn)為三種形式 ：圖圖 臺灣地震時地表出現(xiàn)臺灣地震時地表出現(xiàn)長達長達1公里的地表裂縫公里的地表裂縫圖圖 20022002年年2 2月月3 3日上午約日上午約9 9時時1111分，土耳其中部分，土耳其中部阿菲阿菲翁省，翁省，發(fā)生發(fā)生里氏里氏6.06.0級級地震，地震，大量房屋倒塌。大量房屋倒塌。圖圖 19951995年年1 1月月1717日，清晨日，清晨5 5點點4646分，在神戶東南的兵庫縣淡路分，在神戶東南的兵庫縣淡路島，發(fā)生島，發(fā)生7.27.2級地震。由于煤氣管道破裂，使煤氣泄露，引起級地震。由于

19、煤氣管道破裂，使煤氣泄露，引起熊熊大火，約有熊熊大火，約有200200多處多處地表破壞地表破壞建筑物的破建筑物的破壞壞次生災(zāi)害次生災(zāi)害1 1、地表破壞、地表破壞表現(xiàn)為：地裂縫、地面下沉、表現(xiàn)為：地裂縫、地面下沉、滑坡、滑坡、噴水冒噴水冒 砂等形式砂等形式 地裂縫地裂縫危害：危害： 當(dāng)?shù)亓芽p穿過建筑物時，會造成結(jié)構(gòu)開裂直至倒塌當(dāng)?shù)亓芽p穿過建筑物時，會造成結(jié)構(gòu)開裂直至倒塌圖圖 19761976年年7 7月月2828日唐山日唐山大地震造成的地裂縫大地震造成的地裂縫地震斷層錯動后在地表形成的痕跡地震斷層錯動后在地表形成的痕跡 由于地表土質(zhì)不勻及受地貌影響，由于地表土質(zhì)不勻及受地貌影響，其規(guī)模較前者為小

20、其規(guī)模較前者為小構(gòu)造式地裂縫：構(gòu)造式地裂縫：重力式地縫：重力式地縫：多發(fā)生在軟土分布地區(qū)和礦業(yè)采空區(qū)多發(fā)生在軟土分布地區(qū)和礦業(yè)采空區(qū) 危害：危害： 不均勻沉陷易引起建筑物的破壞甚至倒塌不均勻沉陷易引起建筑物的破壞甚至倒塌地面下沉地面下沉20052005年年1111月月2626日九江縣和日九江縣和瑞昌市之間發(fā)生瑞昌市之間發(fā)生5.75.7級地震級地震滑坡滑坡在河岸、山崖、丘陵地區(qū)，地震時極易在河岸、山崖、丘陵地區(qū)，地震時極易誘發(fā)滑坡誘發(fā)滑坡 危害：危害：切斷交通通道，沖毀房屋和橋梁、堵塞河流切斷交通通道，沖毀房屋和橋梁、堵塞河流 圖圖 20032003年年5 5月月2727日日本東北日日本東北部里

21、氏部里氏7 7級地震在宮城縣筑館級地震在宮城縣筑館鎮(zhèn)造成的一處山體滑坡鎮(zhèn)造成的一處山體滑坡噴水冒砂噴水冒砂地面下水位較高地面下水位較高 地震波的作用地震波的作用地下水壓急劇增地下水壓急劇增高高 地下水經(jīng)地裂縫或地下水經(jīng)地裂縫或其它通道噴出地面其它通道噴出地面 地表土層含有砂層或粉土層地表土層含有砂層或粉土層 砂土液化甚至砂土液化甚至出現(xiàn)噴水冒砂出現(xiàn)噴水冒砂 圖圖 20012001年昆侖山大年昆侖山大地震時在庫塞湖畔的噴地震時在庫塞湖畔的噴水冒砂水冒砂危害：危害： 液化可以造成建筑物傾斜與倒塌、埋地管網(wǎng)的大面積破壞液化可以造成建筑物傾斜與倒塌、埋地管網(wǎng)的大面積破壞 19951995年神戶地年神戶

22、地震中震中 由于液化引由于液化引起地面的下沉起地面的下沉2建筑物的破壞（圖）主要破壞原因主要破壞原因結(jié)構(gòu)物動力破壞機制的分析，結(jié)構(gòu)物動力破壞機制的分析，是結(jié)構(gòu)抗震研究的重點和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)抗震研究的重點和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基礎(chǔ)：建筑物的破壞因地表破壞引起：建筑物的破壞因地表破壞引起：建筑物的破壞由于地震地面運動的動力作用引起：建筑物的破壞由于地震地面運動的動力作用引起靜力破壞靜力破壞動力破壞動力破壞兩類動力破壞形式：兩類動力破壞形式：主要是因為結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件的抗剪、主要是因為結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件的抗剪、抗彎、抗壓等強度不足而形成?？箯?、抗壓等強度不足而形成。如：墻體裂縫、鋼筋混凝土構(gòu)件開裂或酥裂如

23、：墻體裂縫、鋼筋混凝土構(gòu)件開裂或酥裂 強度破壞：強度破壞：圖圖 承重結(jié)構(gòu)強度不足承重結(jié)構(gòu)強度不足強度破壞強度破壞、喪失整體性破壞喪失整體性破壞結(jié)構(gòu)喪失整體性：結(jié)構(gòu)喪失整體性：在在強度破壞前后，強度破壞前后，結(jié)構(gòu)物一般進入彈塑性變形階段。此時，在結(jié)構(gòu)物一般進入彈塑性變形階段。此時，在強烈振動下會因為延性不足、節(jié)點連接失效、主要承重構(gòu)件失強烈振動下會因為延性不足、節(jié)點連接失效、主要承重構(gòu)件失穩(wěn)等原因而喪失整體性，從而造成局部或整體結(jié)構(gòu)的倒塌穩(wěn)等原因而喪失整體性，從而造成局部或整體結(jié)構(gòu)的倒塌圖圖 20052005年年3 3月月2020日日本福岡縣以西海域日日本福岡縣以西海域發(fā)生里氏發(fā)生里氏7 7級地

24、震，結(jié)構(gòu)喪失整體性級地震，結(jié)構(gòu)喪失整體性圖圖 19881988年年1111月月6 6日，瀾滄耿馬發(fā)日，瀾滄耿馬發(fā)生生7.67.6級地震，因結(jié)構(gòu)變形過大導(dǎo)級地震，因結(jié)構(gòu)變形過大導(dǎo)致倒塌致倒塌地震烈度調(diào)查情況震害程度6度7度8度9度10度棟數(shù)百分比棟數(shù)百分比棟數(shù)百分比棟數(shù)百分比棟數(shù)百分比基本完好輕微損壞中等破壞嚴(yán)重破壞倒毀總計23021256350145.942.311.20.61002502317554361340.837.712.28.80.510022245440814914.816.136.227.55.41007351381691014501.67.830.737.523.4100219

25、23682293410.65.66.719.967.2100 我國歷史強震中我國歷史強震中多層磚房屋震害程度統(tǒng)計多層磚房屋震害程度統(tǒng)計(2054(2054幢幢) )地震烈度調(diào)查情況震害程度7度8度9度10度棟數(shù)百分比棟數(shù)百分比棟數(shù)百分比棟數(shù)百分比基本完好輕微損壞中等破壞嚴(yán)重破壞倒毀總計311321915.857.915.810.510024465938817513.726.333.721.74.6100127101020701003151116456.733.324.435.6100我國歷史強震中我國歷史強震中單層混凝土柱工業(yè)廠房震害統(tǒng)計單層混凝土柱工業(yè)廠房震害統(tǒng)計(249(249棟棟) )3

26、次生災(zāi)害次生災(zāi)害：地震時，水壩、煤氣管道，供電線路的破壞，以及易燃、易爆、次生災(zāi)害：地震時，水壩、煤氣管道，供電線路的破壞，以及易燃、易爆、有毒物質(zhì)容器的破壞，均可造成水災(zāi)、火災(zāi)、空氣污染等次生災(zāi)害有毒物質(zhì)容器的破壞，均可造成水災(zāi)、火災(zāi)、空氣污染等次生災(zāi)害 圖圖 1999年年9月月21日（北日（北京時間），臺灣省花蓮京時間），臺灣省花蓮西南發(fā)生西南發(fā)生7.6級地震級地震,受斷受斷層作用北段三跨泄洪道層作用北段三跨泄洪道斷塌，造成水壩破壞。斷塌，造成水壩破壞。3次生災(zāi)害1906年年 舊金山地震舊金山地震被燒毀的街區(qū)被燒毀的街區(qū)1923 關(guān)東大地震的震后火災(zāi)航拍圖關(guān)東大地震的震后火災(zāi)航拍圖1995

27、 神戶地震神戶地震燃燒中燃燒中火災(zāi)后火災(zāi)后海嘯瞬間泰國酒店浸泡在海水中 地震引起海嘯1212月月2626日，印度尼西亞蘇門答臘島附近海域發(fā)生強烈地震并引發(fā)海嘯。日，印度尼西亞蘇門答臘島附近海域發(fā)生強烈地震并引發(fā)海嘯。20052005年年1 1月月1010日為止的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，印度洋大地震和海嘯已經(jīng)造成日為止的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，印度洋大地震和海嘯已經(jīng)造成15.615.6萬人死亡，這可能是世界近萬人死亡，這可能是世界近200200多年來死傷最慘重的海嘯災(zāi)難。多年來死傷最慘重的海嘯災(zāi)難。 印尼亞齊居民站在大街上 斯里蘭卡居民房屋變成廢墟 返回返回1.41.4工程抗震設(shè)防工程抗震設(shè)防一、抗震設(shè)防的目的和要

28、求基本目的基本目的：在一定的經(jīng)濟條件下，最大限度地限制和減輕：在一定的經(jīng)濟條件下，最大限度地限制和減輕 建筑物的地震破壞，保障人民生命財產(chǎn)的安全。建筑物的地震破壞，保障人民生命財產(chǎn)的安全。 基本準(zhǔn)則基本準(zhǔn)則：抗震設(shè)計規(guī)范趨向于以：抗震設(shè)計規(guī)范趨向于以“小震不壞、中震可修、小震不壞、中震可修、 大震不倒大震不倒”作為建筑抗震設(shè)計的基本準(zhǔn)則。作為建筑抗震設(shè)計的基本準(zhǔn)則。我國地震烈度的概率分布基本上符合于極值我國地震烈度的概率分布基本上符合于極值III型分布型分布其概率密度函數(shù)的基本形式為：其概率密度函數(shù)的基本形式為： kIkkeIkIf1)( 式式中，中，II地震烈度；地震烈度； kk形狀參數(shù)，取

29、決于一個地區(qū)的形狀參數(shù)，取決于一個地區(qū)的 地震背景的復(fù)雜性；地震背景的復(fù)雜性； 地震烈度上限值，取地震烈度上限值，取=12;=12; 烈度概率密度曲線上峰值所烈度概率密度曲線上峰值所 對應(yīng)的強度。對應(yīng)的強度。圖 地震烈度概率密度函數(shù)曲線 小震：發(fā)生機會較多的地震小震：發(fā)生機會較多的地震 對應(yīng)峰值烈度定義為小震烈度，又稱多遇地震烈度對應(yīng)峰值烈度定義為小震烈度，又稱多遇地震烈度中震：全國地震區(qū)劃圖所規(guī)定的各地的基本烈度，可取為中震對應(yīng)的烈度中震：全國地震區(qū)劃圖所規(guī)定的各地的基本烈度，可取為中震對應(yīng)的烈度大震：是罕遇的地震大震：是罕遇的地震, ,對應(yīng)烈度又可稱為罕遇地震烈度對應(yīng)烈度又可稱為罕遇地震烈

30、度 三種烈度含義：三種烈度含義：o 我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）提 出三個水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求：第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震多遇地震 影響時，影響時， 建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用；建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用；第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū) 設(shè)防烈度的地震設(shè)防烈度的地震 影響時，影響時， 建筑物可能損壞，但經(jīng)一般修理即可恢復(fù)正常使用；建筑物可能損壞，但經(jīng)一般修理即可恢復(fù)正常使用；第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的 罕遇地震罕遇地震 影響

31、時，影響時， 建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞。建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞。我國主要城鎮(zhèn)中心地區(qū)的抗震設(shè)防烈度我國主要城鎮(zhèn)中心地區(qū)的抗震設(shè)防烈度 設(shè)計地震加速度值設(shè)計地震加速度值城鎮(zhèn)的設(shè)計地震分組城鎮(zhèn)的設(shè)計地震分組反映震源遠近的影響反映震源遠近的影響 我國采取我國采取6 6度起設(shè)防的方針，地震設(shè)防區(qū)面積約占國土面積的度起設(shè)防的方針，地震設(shè)防區(qū)面積約占國土面積的6060規(guī)范規(guī)定了：規(guī)范規(guī)定了：二、抗震設(shè)計方法簡化的兩階段設(shè)計方法簡化的兩階段設(shè)計方法 ：第一階段設(shè)計：第一階段設(shè)計：按多遇地震烈度按多遇地震烈度 對應(yīng)的地震作用效應(yīng)對應(yīng)的地震作用效應(yīng) 和其它荷載效應(yīng)的組合驗算

32、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的和其它荷載效應(yīng)的組合驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的 承載能力和結(jié)構(gòu)的彈性變形承載能力和結(jié)構(gòu)的彈性變形第二階段設(shè)計：按罕遇地震烈度第二階段設(shè)計：按罕遇地震烈度 對應(yīng)的地震作用效應(yīng)驗算結(jié)構(gòu)對應(yīng)的地震作用效應(yīng)驗算結(jié)構(gòu) 的彈塑性變形的彈塑性變形目前一般認(rèn)為，良好的抗震構(gòu)造措施有助于實現(xiàn)第二水準(zhǔn)目前一般認(rèn)為，良好的抗震構(gòu)造措施有助于實現(xiàn)第二水準(zhǔn)保證了第一水準(zhǔn)的強度要求和變形要求保證了第一水準(zhǔn)的強度要求和變形要求 保證結(jié)構(gòu)滿足第三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求保證結(jié)構(gòu)滿足第三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求三、建筑物重要性分類與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) 對于不同用途建筑物的抗震設(shè)防，應(yīng)根據(jù)其破壞后果加以區(qū)別對待對于不同用途建筑物的抗震設(shè)防，應(yīng)根據(jù)其破壞

33、后果加以區(qū)別對待甲類建筑：重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑甲類建筑：重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑乙類建筑：地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑乙類建筑：地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑丙類建筑：一般建筑，包括除甲、乙、丁類建筑以外的一般工業(yè)丙類建筑：一般建筑，包括除甲、乙、丁類建筑以外的一般工業(yè) 與民用建筑與民用建筑丁類建筑：次要建筑，包括一般的倉庫，人員較少的輔助建筑物等丁類建筑：次要建筑，包括一般的倉庫，人員較少的輔助建筑物等破壞會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果破壞會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果 ，其確定須經(jīng)國家規(guī)定的批準(zhǔn)權(quán)限批準(zhǔn)，其確定須經(jīng)國家規(guī)定的批準(zhǔn)權(quán)限批準(zhǔn)我國我國建筑

34、抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范將建筑物按其用途的重要性為四類：將建筑物按其用途的重要性為四類：甲類建筑：甲類建筑：乙類建筑：乙類建筑：抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) ：地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評價結(jié)果確定；地震安全性評價結(jié)果確定；抗震措施：當(dāng)抗震設(shè)防烈度為抗震措施：當(dāng)抗震設(shè)防烈度為68 度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震 設(shè)防烈度提高一度的要求設(shè)防烈度提高一度的要求 當(dāng)為當(dāng)為9 度時，應(yīng)符合比度時，應(yīng)符合比9 度抗震設(shè)防更高的要求度抗震設(shè)防更高的要求 抗震措施：抗震措施： 當(dāng)抗震設(shè)防烈度為當(dāng)抗震設(shè)防

35、烈度為68度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震 設(shè)防烈度提高一度的要求設(shè)防烈度提高一度的要求 當(dāng)為當(dāng)為9 度時，應(yīng)符合比度時，應(yīng)符合比9 度抗震設(shè)防更高的要求度抗震設(shè)防更高的要求 地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定 地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求較小的乙類建筑，采用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時，應(yīng)允許仍按本地較小的乙類建筑，采用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時，應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施。區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施。 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) ：丙類建筑：地震作用和抗震措施均按丙類建筑：地震作

36、用和抗震措施均按應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防 烈度的要求烈度的要求丁類建筑：地震作用：按設(shè)防烈度進行抗震計算丁類建筑：地震作用：按設(shè)防烈度進行抗震計算 抗震措施：可適當(dāng)降低要求（設(shè)防烈度為抗震措施：可適當(dāng)降低要求（設(shè)防烈度為6 6度時不度時不 再降低）再降低）1.5 1.5 抗震設(shè)計的總體要求抗震設(shè)計的總體要求建筑抗震設(shè)計包括三個層次的內(nèi)容與要求： 概念設(shè)計概念設(shè)計在總體上把握抗震設(shè)計的基本原則在總體上把握抗震設(shè)計的基本原則 抗震計算抗震計算為建筑抗震設(shè)計提供定量手段為建筑抗震設(shè)計提供定量手段 構(gòu)造措施構(gòu)造措施在保證結(jié)構(gòu)整體性、加強局部薄弱環(huán)節(jié)在保證結(jié)構(gòu)整體性、加強局部薄弱環(huán)節(jié) 等

37、意義上保證抗震計算結(jié)果的有效性等意義上保證抗震計算結(jié)果的有效性 建筑抗震設(shè)計在總體上要求把握的基本原則 : 注意場地選擇，把握建筑體型，利用結(jié)構(gòu)延性，注意場地選擇，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)因素設(shè)置多道防線，重視非結(jié)構(gòu)因素一、注意場地選擇地震區(qū)地震區(qū) 宜選擇有利地段，避開不利地段，不在危險地段進行工程建設(shè)宜選擇有利地段，避開不利地段，不在危險地段進行工程建設(shè) 地段類別地段類別地質(zhì)、地形、地貌地質(zhì)、地形、地貌有利地段有利地段穩(wěn)定基巖、堅硬土或開闊平坦密實均勻的中硬土等穩(wěn)定基巖、堅硬土或開闊平坦密實均勻的中硬土等不利地段不利地段軟弱土、液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的

38、山丘，軟弱土、液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡，河岸和邊坡邊緣，平面分布上成因、非巖質(zhì)的陡坡，河岸和邊坡邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（如故河道、疏散的巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（如故河道、疏散的斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷及半填半挖地基）等斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷及半填半挖地基）等危險地段危險地段地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表位錯的部位及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表位錯的部位當(dāng)確實需要在不利地段或危險地段建筑工程時當(dāng)確實需要在不利地段或危險地段建筑工程時應(yīng)遵循建筑抗震設(shè)計

39、的有關(guān)要求進行詳細的場地評價，并采取必要的抗震措施應(yīng)遵循建筑抗震設(shè)計的有關(guān)要求進行詳細的場地評價，并采取必要的抗震措施二、把握建筑體型建筑物平、立面布置的基本原則建筑物平、立面布置的基本原則：結(jié)構(gòu)對稱結(jié)構(gòu)對稱 有利于減輕結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)有利于減輕結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 形狀規(guī)則形狀規(guī)則 在地震時應(yīng)力集中現(xiàn)象較少，有利于抗震在地震時應(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)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，高度方向均勻變化，避免薄弱層， 減小變形集中、鞭梢效應(yīng)減小變形集中、鞭

40、梢效應(yīng)對稱對稱、規(guī)則規(guī)則、質(zhì)量與剛度變化均勻質(zhì)量與剛度變化均勻體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)物體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)物：可以設(shè)置抗震縫，將結(jié)構(gòu)物分成規(guī)則的：可以設(shè)置抗震縫，將結(jié)構(gòu)物分成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，不宜設(shè)置抗震縫的體型復(fù)雜的建筑，則應(yīng)進行較精結(jié)構(gòu)單元，不宜設(shè)置抗震縫的體型復(fù)雜的建筑，則應(yīng)進行較精細的結(jié)構(gòu)抗震分析細的結(jié)構(gòu)抗震分析高層建筑高層建筑：要注意使設(shè)縫后形成的結(jié)構(gòu)單元的自振周期避開：要注意使設(shè)縫后形成的結(jié)構(gòu)單元的自振周期避開 場地土的卓越周期場地土的卓越周期不規(guī)則類型定 義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移）大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進的一側(cè)尺寸大于相

41、應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化。例如：有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%，或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層。平面不規(guī)則的類型平面不規(guī)則的類型 不規(guī)則類型定 義側(cè)向剛度不規(guī)則 該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%。豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞樓層承載力突變 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%豎向不規(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

42、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）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)示例豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強度非均勻化（有薄弱層）o 思考題請思考：圖中的兩座建筑在經(jīng)歷不同周期特點的地震作用下，請思考：圖中的兩座建筑在經(jīng)歷不同周期特點的地震作用下， 那座建筑更易破壞？那座建筑更易破壞？? ?三、利用結(jié)構(gòu)延性利用結(jié)構(gòu)彈塑性階段的性能利用結(jié)構(gòu)彈塑性階段的性能通過塑性變形來消耗地震時輸入結(jié)構(gòu)的能量通過塑性變形來消耗地震時輸入結(jié)構(gòu)的能量 脆性結(jié)構(gòu)盡管抗力很大，但吸收脆性結(jié)構(gòu)盡管抗力很大，但吸收 地震能量的能力并不強地震能量的能力并不強延性結(jié)構(gòu)卻因可以吸收更多地震輸延

43、性結(jié)構(gòu)卻因可以吸收更多地震輸 入能量而有利于抗御結(jié)構(gòu)倒塌的發(fā)生入能量而有利于抗御結(jié)構(gòu)倒塌的發(fā)生 增強結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的延性的措施：增強結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的延性的措施：鋼筋砼結(jié)構(gòu)鋼筋砼結(jié)構(gòu)強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件設(shè)計，促使梁以受彎曲形式強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件設(shè)計，促使梁以受彎曲形式 產(chǎn)生較大變形產(chǎn)生較大變形 砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)墻體配筋、構(gòu)造柱墻體配筋、構(gòu)造柱圈梁體系等措施，增加結(jié)構(gòu)的延性圈梁體系等措施，增加結(jié)構(gòu)的延性 四、設(shè)置多道防線是抗震概念設(shè)計的一個重要組成部分是抗震概念設(shè)計的一個重要組成部分a a 局部機制（局部機制（L L機制）機制）b b的兩道的兩道抗震防線抗震防線 從彈性到部分梁或連系梁出現(xiàn)塑性鉸從彈性到部分梁或連系梁出現(xiàn)塑性鉸從梁塑性鉸發(fā)生較大轉(zhuǎn)動到從梁塑性鉸發(fā)生較大轉(zhuǎn)動到 柱根或