建筑抗震設計-1

1、第五章 建筑抗震設計1、地震概念及建筑抗震的基本要求2、地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算 地震概念及建筑抗震的基本要求建筑結(jié)構(gòu)抗震設計應研究的對象 1. 地震動的特性 2. 建筑結(jié)構(gòu)的特性 地震概念及建筑抗震的基本要求地震 地震是一種自然現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年發(fā)生的地震約達五百多萬次，絕大多數(shù)地震由于發(fā)生在地球深處，或者它所釋放的能量小而人們難以感覺到。人們能感覺到的地震叫有感地震，是地震總數(shù)的1左右。造成災害的強烈地震則更少，平均每年發(fā)生十幾次。強烈地震會引起地面劇烈搖晃和顛簸，并會危及人民的生命財產(chǎn)安全和造成工程建筑物的破壞。地震還可引起火災、水災、山崩、滑坡以及海嘯。這些現(xiàn)象都給人類造成災難。

2、地震概念及建筑抗震的基本要求震源、震中、地震波地震概念及建筑抗震的基本要求地震震級地震動地面運動加速度地震概念及建筑抗震的基本要求地震烈度1.眾值烈度63.2%2.基本烈度10%3.罕遇地震烈度2%-3%地震概念及建筑抗震的基本要求地震影響1.抗震設防烈度和設計基本地震加速度抗震設防烈度6789設計基本地震加速度0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g地震概念及建筑抗震的基本要求地震動的特性 加速度幅值 頻譜特性 持續(xù)時間地震概念及建筑抗震的基本要求設計特征周期 地震動反應譜特征周期設計地震分組地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震設防分類和設防標準 根據(jù)其使用功能的重要

3、性劃分甲類、乙類、丙類、丁類甲類建筑地震破壞后對社會有嚴重影響，對國民經(jīng)濟有巨大損失或有特殊要求的建筑。乙類建筑主要指使用功能不能中斷或需要盡快恢復，且地震破壞會造成社會重大影響和國民經(jīng)濟重大損失的建筑。丙類建筑地震破壞后有一定影響及其他不屬于甲、乙、丁類的建筑。丁類建筑地震破壞或倒塌不會影響甲、乙、丙類建筑，且社會影響、經(jīng)濟損失輕微的建筑。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震設防標準甲類建筑地震作用計算高于本地區(qū)設防烈度要求；抗震措施：68度，提高1度，9度時比9度更高。乙類建筑地震作用計算符合本地區(qū)設防烈度要求；抗震措施：68度，提高1度，9度時比9度更高。丙類建筑地震作用計算和抗震措施均

4、應符合本地區(qū)設防烈度要求。丁類建筑一般地震作用應符合本地區(qū)設防烈度要求；抗震措施適當降低，但度時不應降低。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震設計思想抗震設防目標小震不壞、中震可修、大震不倒小震不壞：彈性、正常使用狀態(tài)、可用彈性理論分析。中震可修：結(jié)構(gòu)具有相當?shù)淖冃文芰Γ话l(fā)生不可修復的脆性破壞。大震不倒：具有足夠的變形能力。地震概念及建筑抗震的基本要求兩階段抗震設計步驟 第一階段設計：以多遇地震（第一水準）下的彈性地震作用進行構(gòu)件內(nèi)力分析，然后用與設防烈度（第二水準）相應的多系數(shù)表達的抗震承載力驗算公式驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 第二階段設計：對有特殊要求的建筑、地震時易倒塌的結(jié)構(gòu)以及有明顯不規(guī)則的結(jié)構(gòu)

5、，除進行第一階段變形驗算外，還要進行罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性變形驗算，目的是防止倒塌。地震概念及建筑抗震的基本要求場地和地基 場地工程群體所在地 建筑場地的選擇應避開不利和危險地段 建筑場地的類別劃分、類地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震概念設計1.建筑設計和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案。地震概念及建筑抗震的基本要求不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震概念及建筑抗震的基本要求不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震概念及建筑抗震的基本要求不規(guī)則結(jié)構(gòu)對抗震的不利影響1.影響合理有效地布置抗側(cè)力構(gòu)件，減弱甚至嚴重影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力；2.影響結(jié)構(gòu)計算模型的有效性；3.影響對抗震薄弱部

6、位采取的抗震構(gòu)造措施的有效性。地震概念及建筑抗震的基本要求不規(guī)則建筑的設計要求 平面不規(guī)則，豎向規(guī)則：采用空間結(jié)構(gòu)計算模型； 平面規(guī)則，豎向不規(guī)則：采用空間結(jié)構(gòu)計算模型，薄弱層的地震剪力乘以1.15，彈塑性變形分析； 平面不規(guī)則，豎向不規(guī)則：同時符合上述要求。地震概念及建筑抗震的基本要求防震縫 應根據(jù)抗震設防烈度、結(jié)構(gòu)材料種類、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)單元的高度和高差，留有足夠?qū)挾?，其兩?cè)的上部結(jié)構(gòu)應完全分開。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑結(jié)構(gòu)體系的要求1.應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。2.應避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力。3.應具有必要的抗震承

7、載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。4.對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。地震概念及建筑抗震的基本要求地震概念及建筑抗震的基本要求結(jié)構(gòu)體系宜符合的要求1.宜有多道抗震防線2.宜有合理的剛度和承載力分布。3.結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜相近。地震概念及建筑抗震的基本要求抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設計 1.延性是指材料、構(gòu)件截面、構(gòu)件或整體結(jié)構(gòu)抵抗非線性變形的能力。2.延性的表達 yu/地震概念及建筑抗震的基本要求構(gòu)件的延性 截面曲率延性比 截面轉(zhuǎn)角延性比 構(gòu)件位移延性比yufyuyuf /f/地震概念及建筑抗震的基本要求3.構(gòu)件延性設計的方法 砌體結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu) 預應力結(jié)構(gòu) 鋼

8、結(jié)構(gòu)地震概念及建筑抗震的基本要求4.為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)延性設計，構(gòu)件的連接應符合的要求。（1）構(gòu)件節(jié)點的破壞不應先于其連接的構(gòu)件。（2）預埋件的錨固破壞不應先于連接件。（3）裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接應能保證結(jié)構(gòu)的整體 性。（4）預應力混凝土構(gòu)件的預應力鋼筋宜在節(jié)點核心 區(qū)以外錨固。地震概念及建筑抗震的基本要求結(jié)構(gòu)分析1.應進行多遇地震作用下的內(nèi)力和變形分析。2.對不規(guī)則且具有明顯薄弱部位的結(jié)構(gòu)，應進行罕遇地震作用下的彈塑性變形分析。3.當結(jié)構(gòu)在地震作用下的重力附加彎矩大于初始彎矩的10%時，應計入重力二階效應的影響。4.應按照樓、屋蓋在平面內(nèi)的變形情況確定剛性、半剛性、或柔性的橫隔板，再按抗側(cè)力系統(tǒng)的布置

9、確定抗側(cè)力構(gòu)件間的共同工作并進行各構(gòu)件間的地震內(nèi)力分析。地震概念及建筑抗震的基本要求重力二階效應 0.1時不考慮 0.1時構(gòu)件內(nèi)力 增大系數(shù) 1/（1-)地震概念及建筑抗震的基本要求結(jié)構(gòu)材料與施工一、抗震結(jié)構(gòu)對材料和施工質(zhì)量的特別要求， 應在設計文件上注明。二、結(jié)構(gòu)材料性能指標，應符合最低要求。 1. 砌體結(jié)構(gòu)材料應符合下列規(guī)定： 1) 燒結(jié)普通粘磚和燒結(jié)多孔粘土磚的強度等級不應 低于MU10，其砌筑砂漿強度等級不應低于M5； 2) 混凝土小型空心砌塊的強度等級不應低于 MU7.5，其砌筑砂漿強度等級不應低于M7.5。 地震概念及建筑抗震的基本要求 2. 混凝土結(jié)構(gòu)材料應符合下列規(guī)定： 1)

10、混凝土的強度等級，框支梁、框支柱及抗震等級 為一級的框架梁、柱、節(jié)點核心區(qū)，不應低于 C30，構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不應 低于C20； 2) 抗震等級為一、二級的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼 筋采用普通鋼筋時，鋼筋的抗拉強度實測值與屈 服強度實測值的比值不應小于1.25，且鋼筋的屈 服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3。地震概念及建筑抗震的基本要求 3. 鋼結(jié)構(gòu)的鋼材應符合下列規(guī)定： 1) 鋼材的抗拉強度實測值與屈服強度實測值 的比值不應小于1.2； 2) 鋼材應有明顯的屈服臺階，且延伸率應大 于20%； 3) 鋼材應有良好的可焊性和合格的沖擊韌性。地震概念及建筑抗震的基本要求施工

11、1.施工中，需要以強度等級較高的鋼筋替代原設計中的縱向受力鋼筋時，應按照鋼筋受拉承載力設計值相等的原則換算，并應滿足撓度和裂縫寬度的限值、最小配筋率、鋼筋間距等構(gòu)造要求。2.采用焊接連接的鋼結(jié)構(gòu)，當鋼板厚不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力時，受拉構(gòu)件板厚度方向截面收縮率不應小于國家標準規(guī)定的容許值。3.鋼筋混凝土構(gòu)造柱、芯柱和底部框架-抗震墻砌體房屋重砌體抗震墻的施工，應先砌墻后澆構(gòu)造柱、芯柱和框架梁柱的混凝土。地震概念及建筑抗震的基本要求抗震計算的基本步驟一、第一階段設計 1. 收集基本資料，確定基本計算參數(shù)。 2. 計算地震作用和地震作用效應。 3. 結(jié)構(gòu)抗震驗算。地震概念及建筑抗震的基

12、本要求二、第二階段設計 1. 結(jié)構(gòu)實際承載力分析。 2. 確定抗震薄弱層、薄弱部位。 3. 薄弱層、薄弱部位彈塑性變形計算。 4. 防倒塌驗算。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震設計的一般規(guī)定1.各類建筑結(jié)構(gòu)的地震作用，應符合下列規(guī)定：1)一般情況下，應允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔。2)有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當相交角度大于15時，應分別計算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。3)質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應計入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應允許采用調(diào)整地震作用效應的方法計入扭轉(zhuǎn)影響。4)8、9度時的大跨

13、度和長懸臂結(jié)構(gòu)及9度時的高層建筑，應計算豎向地震作用。注：8、9度時采用隔震設計的建筑結(jié)構(gòu)， 應按有關(guān)規(guī)定計算豎向地震作用。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算2.各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算方法 底部剪力法高度不超過40m，以剪切變形為主，質(zhì)量和剛度分布比較均勻，近似單質(zhì)點的結(jié)構(gòu)。 振型分解反應譜法其他建筑。 地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算時程分析法特別不規(guī)則建筑、甲類建筑地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震驗算1.6度時建筑（建造于類場地上較高的高層建筑除外），以及生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等，應允許不進行截面抗震驗算，但應符合有關(guān)抗震措施要求。2.6度時建造于類場地上較高的高層建筑，

14、7度和7度以上的建筑結(jié)構(gòu)（生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等除外），應進行多遇地震作用下的截面抗震驗算。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算3.重力荷載代表值 計算地震作用時，建筑的重力荷載代表值應取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標準值和各可變荷載組合值之和。n1iikEkEQGGi地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算4.建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)曲線55 . 005. 09 . 0805. 002. 07 . 106. 005. 0121地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算5.建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù) 建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應根據(jù)烈度、場地類別、設計地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算6.結(jié)構(gòu)自振周期 等效單質(zhì)點方法

15、等截面懸臂桿的頂點位移法 能量法 經(jīng)驗公式gK/G2TeqT1nT1u7 . 1Tn1in1iii2iiT1uG/uG2T地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算水平地震作用計算1.底部剪力法計算結(jié)構(gòu)的水平地震作用和樓層地震剪力地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算EknnFF地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算 抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一層的水平地震剪力應符合下式要求nijjEkiGV地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算2.結(jié)構(gòu)樓層水平地震剪力在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中的分配原則，不考慮扭轉(zhuǎn)影響時1）剛性樓蓋建筑2）柔性樓蓋建筑3）半剛性樓、屋蓋建筑VGGVVKKVEiEiiiii地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算3.地基與結(jié)構(gòu)動力相互作用的影響 一般情況下可不考慮(5.2.7)

16、8度9度、類場地箱基、剛性較好的筏基和樁箱聯(lián)合基礎的鋼筋混凝土高層建筑。9 . 011)TTT(地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗算1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗算 SR/RE RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)； R結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設計值。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗算2.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應和其他荷載效應的基本組合，應按下式計算： S= GSGE+ EhSEHK+ EvSEVK+W WSWK地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震變形驗算1.樓層最大彈性層間位移驗算驗算范圍：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，多高層鋼結(jié)構(gòu)。驗算目的：避免填充墻出現(xiàn)連通裂縫，控制框架柱開裂驗算時采用的作用效應組合wkwEhkGESSSS

17、地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震變形驗算 驗算要求 huee結(jié)構(gòu)類型e鋼筋混凝土框架1/550鋼筋混凝土框架-抗震墻、板-抗震墻、框架-核心筒1/800鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/1000鋼筋混凝土框支層1/1000多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/300地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震變形驗算2.罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性變形驗算應進行彈塑性變形驗算：1）8度、類場地和9度時，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架；2）79度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；3）高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)；4）甲類建筑和9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)；5）采用隔震和消能減震設計的結(jié)構(gòu)。地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算