建筑結構抗震

1、 第二章第二章 建筑結構計算基本原則建筑結構計算基本原則地震的概念地震的概念：（：（EarthquakeEarthquake）由于地球不斷運動和變化，逐漸由于地球不斷運動和變化，逐漸積累了巨大的能量，在地殼某些積累了巨大的能量，在地殼某些脆弱地帶，造成巖層突然發(fā)生破脆弱地帶，造成巖層突然發(fā)生破裂，或者引發(fā)原有斷層的錯動，裂，或者引發(fā)原有斷層的錯動，這就是地震。地震絕大部分都發(fā)這就是地震。地震絕大部分都發(fā)生在地殼中。生在地殼中。 地震基本知識：地震基本知識：中國是一個多地震的國家，從中國是一個多地震的國家，從1966 1966 年的邢臺地震到年的邢臺地震到1976 1976 年的年的唐山大地震，

2、唐山大地震，0808年年 汶川地震，汶川地震，1313年蘆山地震。年蘆山地震。地震基本知識：地震基本知識：地震按其成因分為：地震按其成因分為：火山地震、塌落地震、人工誘發(fā)地震、火山地震、塌落地震、人工誘發(fā)地震、構造地震。構造地震。其中其中構造地震構造地震發(fā)生的概率高，破壞作發(fā)生的概率高，破壞作用大，影響范圍廣，為房屋抗震設防用大，影響范圍廣，為房屋抗震設防研究的主要對象。研究的主要對象。我國位于全球兩大地震構造系的交匯區(qū)域：我國位于全球兩大地震構造系的交匯區(qū)域：其一：環(huán)太平洋地震構造系，其一：環(huán)太平洋地震構造系， （占（占75%75%全球總地震）全球總地震）其二：北緯其二：北緯20205050

3、之間大陸之間大陸 （占（占90%90%全球總地震）全球總地震）構造地震的形成 第二章第二章 建筑結構計算基本原則建筑結構計算基本原則常用地震術語：常用地震術語： 1 1、震震 源源 地震發(fā)生時，在地球內(nèi)部產(chǎn)生地震波地震發(fā)生時，在地球內(nèi)部產(chǎn)生地震波 的位置，也是地震能量釋放的源頭；的位置，也是地震能量釋放的源頭；2 2、震源深度震源深度 震源到地面的垂直距離；震源到地面的垂直距離；3 3、震震 中中 震源到地表的垂直投影點；震源到地表的垂直投影點；4 4、震震 中中 距距地震影響區(qū)內(nèi)，地表某處至震中的距離；地震影響區(qū)內(nèi)，地表某處至震中的距離；5 5、等等 震震 線線在同一地震中，具有相同地震烈度

4、點在同一地震中，具有相同地震烈度點 的連線；的連線；6 6、極震區(qū)（震中區(qū)）極震區(qū)（震中區(qū)）等震線圖上烈度最高的區(qū)域。等震線圖上烈度最高的區(qū)域。地震的破壞作用地震的破壞作用1 1、地表破壞現(xiàn)象、地表破壞現(xiàn)象 （1 1） 地裂縫地裂縫 （2 2）噴砂冒水）噴砂冒水 （3 3）地面下沉）地面下沉 （4 4）滑坡、塌方）滑坡、塌方由地震引起的地裂縫由地震引起的地裂縫據(jù)河北青年報報道，據(jù)河北青年報報道，0606年年7 7月，在河北月，在河北柏鄉(xiāng)地區(qū)出現(xiàn)長柏鄉(xiāng)地區(qū)出現(xiàn)長80008000米地裂縫，邢臺市米地裂縫，邢臺市國土局和邢臺地震局研究表明，受地質(zhì)國土局和邢臺地震局研究表明，受地質(zhì)斷裂活動影響形成地裂

5、縫斷裂活動影響形成地裂縫 地表破壞現(xiàn)象地表破壞現(xiàn)象- -噴砂冒水噴砂冒水 由地震引起的地裂縫由地震引起的地裂縫地震陷坑為何會噴砂冒水地震陷坑為何會噴砂冒水揚子晚報揚子晚報20052005年年1111月月2626日，江西發(fā)生地震后，人們在瑞昌市賽湖農(nóng)場二分場棉花地日，江西發(fā)生地震后，人們在瑞昌市賽湖農(nóng)場二分場棉花地發(fā)現(xiàn)有三處奇怪的大陷坑，最深的有發(fā)現(xiàn)有三處奇怪的大陷坑，最深的有8 8米，最大的一處是三個陷坑相連，長米，最大的一處是三個陷坑相連，長度度5050多米。而稻田里的多米。而稻田里的5 5處陷坑還有十多處出現(xiàn)噴砂冒水現(xiàn)象，大的直徑處陷坑還有十多處出現(xiàn)噴砂冒水現(xiàn)象，大的直徑有有1111米，水

6、頭最高時達二尺以上。更令人稱奇的是，這些水坑噴出物竟然米，水頭最高時達二尺以上。更令人稱奇的是，這些水坑噴出物竟然有多種顏色，一時引起社會的普遍關注。有多種顏色，一時引起社會的普遍關注。省地震工程研究院熊博士解釋了這些陷坑地震時出現(xiàn)噴砂冒水現(xiàn)象，他說，省地震工程研究院熊博士解釋了這些陷坑地震時出現(xiàn)噴砂冒水現(xiàn)象，他說，農(nóng)場附近地層屬湖沼相沉積，地下土層中存在粉土或粉砂，在地震作用下農(nóng)場附近地層屬湖沼相沉積，地下土層中存在粉土或粉砂，在地震作用下容易產(chǎn)生砂土液化現(xiàn)象，砂土液化是指飽水的粉細砂或粉土在地震力的作容易產(chǎn)生砂土液化現(xiàn)象，砂土液化是指飽水的粉細砂或粉土在地震力的作用下瞬時失掉強度，由固體狀

7、態(tài)變成液體狀態(tài)并噴出地表的力學過程。用下瞬時失掉強度，由固體狀態(tài)變成液體狀態(tài)并噴出地表的力學過程。稻田里噴砂冒水的陷坑稻田里噴砂冒水的陷坑地表破壞現(xiàn)象地表破壞現(xiàn)象- -滑坡、塌方滑坡、塌方滑坡示意圖滑坡示意圖 滑坡現(xiàn)場滑坡現(xiàn)場 2005-6-17福建建甌發(fā)生塌方事故 地震的破壞作用地震的破壞作用2 2、建筑物破壞、建筑物破壞 （1 1）結構喪失整體穩(wěn)定性）結構喪失整體穩(wěn)定性 （2 2）結構承載力不足引起破壞）結構承載力不足引起破壞 （3 3）地基失效）地基失效地震時因震陷或不均勻沉陷，地震時因震陷或不均勻沉陷，導致墻身開裂、房屋損壞導致墻身開裂、房屋損壞災難前的平靜災難前的平靜 地震的破壞作用

8、地震的破壞作用3 3、次生災害、次生災害 火災火災 水災水災 海嘯海嘯 有毒及放射性物質(zhì)泄露有毒及放射性物質(zhì)泄露海浪沖擊堤岸海浪沖擊堤岸 瞬間的洶涌澎湃瞬間的洶涌澎湃 死亡地獄死亡地獄美國DigitalGlobe公司于2004年12月29日發(fā)布的衛(wèi)星照片，照片是當?shù)貢r間12月26日上午10點20分在斯里蘭卡西南部城市卡盧特勒上空拍攝的。照片顯示了卡盧特勒海岸遭到海嘯襲擊之后不久的情形。 1 1、震級、震級：衡量一次地震釋放能量大小的尺度，國際上常用：衡量一次地震釋放能量大小的尺度，國際上常用里氏震級表示；里氏震級表示；MMlgAlgAM2 M8 M8 特大地震。特大地震。2 2、地震烈度、地震

9、烈度：地震對地表和建：地震對地表和建筑物影響的平均強弱程度；筑物影響的平均強弱程度；震中烈度震中烈度：I I0 0一般震中距越大，烈度越低；一般震中距越大，烈度越低；震中距越小，烈度越高。震中距越小，烈度越高。 臺灣臺灣2000.6.112000.6.11地震烈度示意圖地震烈度示意圖1、設防依據(jù)、設防依據(jù)（1 1）、基本烈度）、基本烈度一個地區(qū)的基本烈度是指該地區(qū)今后一個地區(qū)的基本烈度是指該地區(qū)今后5050年時間內(nèi)，年時間內(nèi)，在一般場地條件下，可能遭遇到超越概率為在一般場地條件下，可能遭遇到超越概率為10%10%的地的地震烈度。震烈度。（2）、設防烈度）、設防烈度一般情況下，可采用中國地震動參

10、數(shù)區(qū)劃圖的地震基本烈度一般情況下，可采用中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖的地震基本烈度浙江?。赫憬。嚎拐鹪O防烈度為抗震設防烈度為7 7度度的地區(qū)有：的地區(qū)有：岱山、嵊泗、舟山；岱山、嵊泗、舟山；抗震設防烈度為抗震設防烈度為6 6度度的地區(qū)有：的地區(qū)有：杭州、寧波、湖州、嘉興、溫州、紹興、長興、安吉、臨安、奉化、杭州、寧波、湖州、嘉興、溫州、紹興、長興、安吉、臨安、奉化、象山、德清、嘉善、平湖、海鹽、桐鄉(xiāng)、余杭、海寧、蕭山、上虞、慈溪、象山、德清、嘉善、平湖、海鹽、桐鄉(xiāng)、余杭、海寧、蕭山、上虞、慈溪、余姚、瑞安、富陽、平陽、蒼南、樂清、永嘉、泰順、景寧、云和、慶元、余姚、瑞安、富陽、平陽、蒼南、樂清、永嘉

11、、泰順、景寧、云和、慶元、洞頭。洞頭。其他幾個重要城市的設防烈度其他幾個重要城市的設防烈度北京北京 8 8度、上海度、上海 7 7度、南京度、南京 7 7度、廣州度、廣州 7 7度、臺中度、臺中 9 9度、臺北度、臺北 8 8度度2、設防目標、設防目標（1 1）、大震、中震、小震）、大震、中震、小震小震是發(fā)生機會較多的地震，小震對應地震烈度概小震是發(fā)生機會較多的地震，小震對應地震烈度概率密度曲線圖上的峰值烈度，又叫眾值烈度或多遇率密度曲線圖上的峰值烈度，又叫眾值烈度或多遇烈度，超越概率為烈度，超越概率為63.2%63.2%；中震對應的地震烈度為基本烈度，中震對應的地震烈度為基本烈度，5050年

12、內(nèi)的超越概年內(nèi)的超越概率為率為10%10%；大震是發(fā)生機會較小的罕遇地震，大震是發(fā)生機會較小的罕遇地震，5050年內(nèi)的超越概年內(nèi)的超越概率為率為2-3%2-3%?？拐鹪O防目標：抗震設防目標：小震不壞、中震可修、大震不倒小震不壞、中震可修、大震不倒甲類建筑甲類建筑重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害的建筑，的建筑， （如核電站、核設施、水庫、大壩、堤防、貯油、（如核電站、核設施、水庫、大壩、堤防、貯油、貯氣、貯存易燃易爆、劇毒、強腐蝕物質(zhì)的設施等）；貯氣、貯存易燃易爆、劇毒、強腐蝕物質(zhì)的設施等）；乙類建筑乙類建筑地震時功能不能中斷或需盡快恢復的建筑，即

13、地震時功能不能中斷或需盡快恢復的建筑，即生命線工程建筑，生命線工程建筑， （如消防、急救、供水、供電、通訊等）；（如消防、急救、供水、供電、通訊等）；丙類建筑丙類建筑甲、乙、丁類以外的一般建筑，甲、乙、丁類以外的一般建筑， （如一般的公（如一般的公共建筑、住宅、旅館、廠房等）；共建筑、住宅、旅館、廠房等）；丁類建筑丁類建筑抗震次要建筑，抗震次要建筑， （如儲存物品價值低的一般倉（如儲存物品價值低的一般倉庫，人員活動少的輔助建筑等）。庫，人員活動少的輔助建筑等）。建筑重要性分類：（抗震設防分類）建筑重要性分類：（抗震設防分類）抗震設防標準：抗震設防標準：甲類建筑甲類建筑地震作用應高于本地區(qū)抗震設

14、防烈度的要求，地震作用應高于本地區(qū)抗震設防烈度的要求，抗震措施，當抗震設防烈度為抗震措施，當抗震設防烈度為6868度時，應符合本地區(qū)抗震度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求，當為設防烈度提高一度的要求，當為9 9度時，應符合比度時，應符合比9 9度更高的度更高的要求；要求；乙類建筑乙類建筑地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求，地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求，抗震措施，當設防烈度為抗震措施，當設防烈度為6868度時，應符合本地區(qū)抗震設防度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求，當為烈度提高一度的要求，當為9 9度時，應符合比度時，應符合比9 9度更高的要求；度更高的要求；丙

15、類建筑丙類建筑地震作用和抗震措施均應符合本地區(qū)抗震設防地震作用和抗震措施均應符合本地區(qū)抗震設防烈度要求；烈度要求；丁類建筑丁類建筑地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求，地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求，抗震措施應允許比本地區(qū)抗震設防烈度適當降低，但設防烈抗震措施應允許比本地區(qū)抗震設防烈度適當降低，但設防烈度為度為6 6度時，不應降低。度時，不應降低。1.場地選擇抗震規(guī)范將場地分為三類：有利地段、 不利地段、 危險地段 抗震規(guī)范規(guī)定：6度以上地震區(qū)選擇場地的原則：* 宜選有利地段* 避開不利地段，無法避開時采取有效措施* 嚴禁在危險地段建造甲、乙類建筑，不應建造丙類建筑2 .地基和基礎設

16、計（1 1）同一結構單元不宜設置在性質(zhì)截然不同的地基土）同一結構單元不宜設置在性質(zhì)截然不同的地基土 上，也不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。上，也不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。（2 2）地基為軟弱粘性土、可液化土、新填土或嚴重不均）地基為軟弱粘性土、可液化土、新填土或嚴重不均 勻土層時，宜加強基礎的整體性和剛性，以防止地勻土層時，宜加強基礎的整體性和剛性，以防止地 震引起的動態(tài)和永久的不均勻變形。震引起的動態(tài)和永久的不均勻變形。（3 3）在地基穩(wěn)定的條件下，還應考慮結構與地基的震動）在地基穩(wěn)定的條件下，還應考慮結構與地基的震動 特性，力求避免共振的影響。特性，力求避免共振的影響。3.建

17、筑和結構的規(guī)則性（1 1）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）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。的設計方案。（2 2）建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應具有良）建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應具有良 好的整體性；好的整體性；（3 3）建筑立面和豎向剖面宜規(guī)則，結構的側向剛度宜均勻變化，）建筑立面和豎向剖面宜規(guī)則，結構的側向剛度宜均勻變化， 豎向抗側力構件的截面尺寸和材料的強度宜自下而上逐漸減豎向抗側力構件的截面尺寸和材料的強度宜自下而上逐漸減 小，避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。小，避免抗側力結構的側向剛度和承載

18、力突變。（4 4）根據(jù)建筑物的類型和結構體系設置防震縫，可將建筑從平面）根據(jù)建筑物的類型和結構體系設置防震縫，可將建筑從平面 上分成規(guī)則的結構單元。防震縫應根據(jù)烈度、場地類別、房屋上分成規(guī)則的結構單元。防震縫應根據(jù)烈度、場地類別、房屋 類型等留有足夠的寬度。同時，伸縮縫、沉降縫應符合防震縫類型等留有足夠的寬度。同時，伸縮縫、沉降縫應符合防震縫 的要求。的要求。 4 .結構體系（1 1）選擇抗震結構體系應符合下列各項規(guī)定：）選擇抗震結構體系應符合下列各項規(guī)定： 1 1）應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。）應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。 2 2）應避免因部分結構或構件破

19、壞而導致整個結構喪失抗震能力或）應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或 對重力的承載能力。對重力的承載能力。 3 3）應具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。）應具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。 4 4）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。 5 5）宜具有多道抗震防線，宜具有合理的剛度和承載力分布，避免局部）宜具有多道抗震防線，宜具有合理的剛度和承載力分布，避免局部 削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形集中。削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形

20、集中。 結構在兩個主軸方向的動力特征宜相近。結構在兩個主軸方向的動力特征宜相近。 （2 2）選擇抗震結構構件時應符合的要求：）選擇抗震結構構件時應符合的要求： 1 1）砌體結構應按規(guī)定設置鋼筋混凝土圈梁和構造柱、芯柱或）砌體結構應按規(guī)定設置鋼筋混凝土圈梁和構造柱、芯柱或 采用鋼筋砌體等以改善變形能力。采用鋼筋砌體等以改善變形能力。 2 2）混凝土結構構件，應合理選擇尺寸，配置縱向鋼筋和箍）混凝土結構構件，應合理選擇尺寸，配置縱向鋼筋和箍 筋，避免剪切破壞先于彎曲破壞，混凝土的壓潰先于鋼筋筋，避免剪切破壞先于彎曲破壞，混凝土的壓潰先于鋼筋 的屈服，鋼筋的錨固粘結破壞先于構件破壞。的屈服，鋼筋的錨

21、固粘結破壞先于構件破壞。 3 3）預應力混凝土的抗側力構件，應配有足夠的非預應力鋼筋。）預應力混凝土的抗側力構件，應配有足夠的非預應力鋼筋。 4 .結構體系 （3 3）結構各構件之間的連接）結構各構件之間的連接 1 1）構件節(jié)點的破壞，不應先于其連接的構件。）構件節(jié)點的破壞，不應先于其連接的構件。 2 2）預埋件的錨固破壞，不應先于連接件。）預埋件的錨固破壞，不應先于連接件。 3 3）裝配式結構構件的連接，應能保證結構的整體性。）裝配式結構構件的連接，應能保證結構的整體性。 4 4）預應力混凝土構件的預應力鋼筋，宜在節(jié)點核心）預應力混凝土構件的預應力鋼筋，宜在節(jié)點核心 區(qū)外錨固。區(qū)外錨固。 4

22、 .結構體系 主要有下列三種類型：主要有下列三種類型：附屬構件，如女兒墻、雨蓬、廠房高低跨封墻等。這類構件的抗附屬構件，如女兒墻、雨蓬、廠房高低跨封墻等。這類構件的抗震措施是加強本身的整體性，并與主體有可靠的連接或錨固，防止倒塌震措施是加強本身的整體性，并與主體有可靠的連接或錨固，防止倒塌傷人。傷人。裝飾物，如建筑貼畫、裝飾、吊頂和懸吊重物等。這類構件的抗裝飾物，如建筑貼畫、裝飾、吊頂和懸吊重物等。這類構件的抗震措施是加強同主體結構的連接。對重要的貼畫和裝飾，要柔性連接，震措施是加強同主體結構的連接。對重要的貼畫和裝飾，要柔性連接，即保證主體結構變形不致?lián)p壞貼面和裝飾，應避免吊頂塌落傷人和貼鑲

23、即保證主體結構變形不致?lián)p壞貼面和裝飾，應避免吊頂塌落傷人和貼鑲或懸吊較重的裝飾物，當不可避免時應有可靠的防護措施?；驊业踺^重的裝飾物，當不可避免時應有可靠的防護措施。 非結構墻體，如圍護墻、內(nèi)隔墻和框架填充墻等。應考慮這類構非結構墻體，如圍護墻、內(nèi)隔墻和框架填充墻等。應考慮這類構件對結構抗震的不利影響或有利影響，應避免不合理的設置而導致主體件對結構抗震的不利影響或有利影響，應避免不合理的設置而導致主體結構的破壞，如框架或廠房柱間填充墻不到頂、使這些柱子形成短柱，結構的破壞，如框架或廠房柱間填充墻不到頂、使這些柱子形成短柱，地震時這些短柱極易發(fā)生脆性破壞。地震時這些短柱極易發(fā)生脆性破壞。 5 .

24、非結構構件 （1 1）結構）結構材料材料的性能應符合的最低要求的性能應符合的最低要求 1 1）燒結普通粘土磚和燒結多孔粘土磚的強度等級不應低于）燒結普通粘土磚和燒結多孔粘土磚的強度等級不應低于MU10MU10，其，其砌體砂漿強度等級不應低于砌體砂漿強度等級不應低于M5M5； 2 2）小型砌塊的強度等級不應低于）小型砌塊的強度等級不應低于M7.5M7.5，其砌筑砂漿強度等級不應低于，其砌筑砂漿強度等級不應低于M7.5M7.5； 3) 3) 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、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)，不應低于柱、節(jié)點核心區(qū)，不應低于C30C30，構造柱、芯柱、圈梁及其它構件不應，構造柱、芯柱、圈梁及其它構件不應低于低于C20C20； 4 )4 )抗震