抗震課程總結

1、建筑抗震結構設計的課程總結地震的定義是地殼在內(nèi)、外營力作用下，集聚的構造應力突然釋放，產(chǎn)生震 動彈性波，從震源向四周傳播引起的地面顫動。地震給人類社會帶來災難，造成 不同程度上的人身傷亡和經(jīng)濟損失。為了減輕或避免這種損失，就需要對地震有 深入的理解。地震與抗震知識地震按其成因主要可分為火山地震、陷落地震、構造地震和誘發(fā)地震；其中 構造地震的分布范圍廣、破壞作用大，誘發(fā)地震是由于地殼運動推擠地殼巖層使 其薄弱部位發(fā)生斷裂錯動而引起的地震。對于地震的成因，又斷層學說和板塊學 說。地震引起的震動以波的形式從震源向各個方向傳播并釋放能量，這就是地震 波，地震波可看做是一種彈性波，分為體波和面波，而體波

2、又可分為橫波和縱波， 體波是指通過介質(zhì)體內(nèi)傳播的波，面波是指沿著介質(zhì)表面及其附近傳播的波，它 是體波經(jīng)過地層界面多次反射形成的次聲波。地震波的三要素是：最大振幅、頻 譜特征和強震持續(xù)時間，某一地區(qū)的地表和各類建筑物遭遇某一次地震的影響的 平均強弱程度可用地震烈度表示，它既反映地震后果又是地面運動的強度的一種 度量。按抗震規(guī)范進行抗震設計的建筑，一般情況下的抗震設防目標是：（1）三水準：（小震不壞，中震可修，大震不倒）第一水準：當遭受到低于本地區(qū)設防烈度的多遇地震影響時，建筑物一般不 受損壞或不需修理仍能繼續(xù)使用。第二水準：當遭受到相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，建筑物可能 損壞，經(jīng)一般修

3、理或不經(jīng)修理仍可繼續(xù)使用。第三水準：當遭受到高于本地區(qū)抗震設防烈度的罕遇地震影響時，建筑物不 致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。（2）二階段：第一階段設計：按小震作用效應和其它荷載效應的基本組合驗算結構構件的 承載能力，以及在小震地震作用下驗算結構的彈性變形，以滿足第一水準的抗震 設防目標的要求。第二階段設計：按大震作用下驗算結構的彈塑性變形，以滿足第三水準的抗 震設防目標的要求建筑場地、地基與基礎規(guī)范把場地劃分為有利、一般、不利和危險地段，盡可能選擇有利地段，避 免不利地段，無法避免時應該采取有效措施。場地下的土層既是地震波的傳播的 介質(zhì)，又是結構物的地基，震害不僅與地震的大小和結構的類型有關

4、，還與工程 地質(zhì)條件有關。場地土的卓越周期是對建筑物有顯著影響的是地震波中那些與上 覆土層固有振動周期相接近的波群。土的液化：在地下水位以下的飽和的松砂和粉土在地震作用下，土顆粒之間 有變密的趨勢，但因孔隙水來不及排除，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)，就形成如液體 一樣。危害：導致地基失效，建筑物下沉、傾斜、不均勻沉降、墻體開裂等等。 判別土的液化的方法有：初步判別法；標準貫入試驗判別法，措施：根據(jù) 建筑物的抗震設防類別和地基的液化等級，結構具體情況綜合確定當液化土層 較平坦且均勻時，宜按表選用措施。（影響土液化的因素：1、地質(zhì)年代2、土中 的粘粒含量3、上覆非液化土層厚度和地下水位深度4、土的密實程度

5、5、土層 埋深6、地震烈度和震級）建筑結構抗震概念設計3.1場地和地基建筑結構在地震作用下的破壞情況有四種：（1）地震時，在水平和豎向振動 作用下，建筑物的內(nèi)力和變形驟增，甚至結構的受力形式發(fā)生改變，最終導致建 筑物承載力不足甚至于喪失或者變形過大而破壞。（2）地震作用下，由于節(jié)點強 度不足、延性不夠、錨固失效，使得結構構件缺乏可靠的連接，建筑物喪失整體 性而遭破壞。（3）地震作用下，由于地基承載力下降或地基土液化，使得地基部 分失效甚至于完全失效，最終導致建筑物傾斜、倒塌。（4）由地震引發(fā)的次生災 害如火山、洪水、滑坡、泥石流等造成建筑物的嚴重破壞。所以場地的選擇是建 筑抗震設計成功的第一步

6、，從選址工作開始就應該選擇對抗震有利的地段，盡量 避開不利的地段，避不開時應采取有效措施確保地基的穩(wěn)定性；任何情況下均不 考慮在抗震危險地段建造建筑物。3.2規(guī)則性建筑在建筑的方案設計階段就應該盡量采用規(guī)則建筑方案，即建筑平、立、剖應 規(guī)則、簡單、對稱；結構側向剛度、材料強度和質(zhì)量的分布應均勻、連續(xù)，無突 變，因為不規(guī)則的建筑在水平地震作用下也會產(chǎn)生扭轉振動，進而破壞。3.3合理的結構體系一個合理的結構體系，首先應有明確的計算簡圖和合理、簡潔的傳力途徑， 對于不規(guī)則建筑，應采用空間計算模型計算地震力，考慮扭轉藕聯(lián)影響，使其更 接近實際工況。不在同一結構單元混用受力體系，優(yōu)先選用現(xiàn)澆混凝土結構，

7、在 多層砌體房屋中優(yōu)先采用橫墻承重的結構體系，在底層框架抗震墻砌體房屋中， 優(yōu)先采用混凝土抗震墻。體型復雜的建筑，設置合理的抗震縫將上部結構分割成 相互獨立、相對規(guī)則的結構單元。3.4計算結果的校核一般來說，在結構設計中，通常采用計算軟件進行抗震分析，這就要求設計 人員對所用軟件的適用范圍、技術條件、計算模型等均有深刻的認識和充分的掌 握，對所有計算結果，應經(jīng)認真分析校核，只有經(jīng)分析判斷結果合理、有效后， 方可用于工程實際。3.5抗震構造措施對結構構件采用多道設防，嚴格按規(guī)范要求保證“強柱弱梁”，“強剪弱彎”， “強節(jié)點弱構件”，加強節(jié)點連接，加強梁、柱端頭箍筋加密區(qū)的箍筋量。所用材 料等級不

8、低于規(guī)范要求的最低等級，從而有效減小材料的脆性，計算中還應嚴格 控制梁的相對受壓區(qū)高度。砌體結構應按規(guī)范要求設置圈梁、構造柱等，有效約 束砌體，提高砌體的延性和整體性。非結構構件比如框架填充墻兩端應與柱有效 拉結，附屬構件女兒墻、雨篷、挑檐等除保證自身整體性能外，還應與主體結構 有可靠連接和錨固。3.6結構的整體性結構是由許多構件連接組合而成的一個整體，并通過各個構件的協(xié)調(diào)工作來 有效地抵抗地震作用。若結構在地震作用下喪失了整體性，則結構各構件的抗震 能力不能充分發(fā)揮，這樣容易使結構成為機動體而倒塌。因此，結構的整體性是 保證結構各個部分在地震作用下協(xié)調(diào)工作的重要條件，確保結構的整體性是抗震

9、概念設計的重要內(nèi)容3。3.7結構材料的選擇單從抗震角度考慮，作為一種結構材料應輕質(zhì)、高強、材質(zhì)均勻；構件間的 連接應有良好的整體性、連續(xù)性及延性，且能發(fā)揮材料的全強度。按照這一原則, 不同材料結構的抗震性能優(yōu)劣排序是:鋼結構；型鋼混凝土結構；混凝土-鋼混 合結構；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構；預應力混凝土結構；裝配式鋼筋混凝土結構；配 筋砌體結構。工程中常用結構抗震表現(xiàn)分述如下：鋼結構鋼結構最符合抗震材料的要求，從已有的地震震害實例來看，鋼 結構的表現(xiàn)均很好；但它當前的造價及維護費用較高。現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構該結構整體性好，造價低廉，有較大的抗側移剛度， 并且經(jīng)良好的設計可保證結構具有良好的延性。但該材料

10、也存在難以克服的弱點: 當?shù)卣鸪謺r較長時，在周期性往復水平荷載作用下，構件剛度因裂縫的開展而遞 減，且塑性鉸區(qū)會產(chǎn)生反向斜裂縫，將混凝土擠碎，產(chǎn)生永久性的“剪切滑移叩。預應力混凝土結構預應力混凝土結構在非開裂狀態(tài)下能承受較大的變形， 因而在烈度不高時結構破壞較輕，相應地其所貯藏的彈性變形能要比鋼筋混凝土 高，但預應力混凝土結構的滯回曲線比鋼筋混凝土狹窄，所能耗散的滯后能量要 少一些，且由于預應力構件受壓區(qū)配筋一般相對較少，一旦混凝土開始壓碎，承 載能力就會急劇下降，因此在高烈度地區(qū)，必須采取措施提高延性，方能使用預 應力混凝土結構。實踐證明，通過合理控制預應力筋的含量(Q0. 5%)可以實現(xiàn)

11、這個目的8。裝配式鋼筋混凝土結構此類結構致命的抗震弱點在于整個結構缺乏連續(xù) 性和整體性；框架節(jié)點等預制構件的連接和接頭強度及變形能力均低于構件本 身而形成薄弱環(huán)節(jié)；同時預制構件裝配時會產(chǎn)生次應力，故這類結構不宜在高烈 度地區(qū)采用；但若采用整體裝配式結構則可以改善這種情況。3.8多道抗震設防體系無論選用何種材料、何種結構體系的抗震結構，都宜設置多道抗震防線。一 次地震持續(xù)的時間少則幾秒，多則十幾秒甚至更長。這樣長時間的地震動，一個 接一個的強脈沖對建筑物產(chǎn)生多次往復式?jīng)_擊，造成累積式破壞；如果建筑物采 用的是單結構體系，僅有一道抗震防線，一旦破壞后接踵而來的持續(xù)地震就會使 建筑倒塌；而設了多重抗

12、震體系的建筑物，在第一道防線的抗側力體系遭破壞后， 后備的第二道、第三道防線立即接替，抵擋后續(xù)的地震沖擊，特別是對于因“共 振”而引起的破壞，在第一道防線失效后，結構轉入第二道、第三道防線工作，此 時隨著第一道防線破壞塑性鉸出現(xiàn)，結構基本周期已生變化，從而錯開了地震動 卓越周期，建筑物免遭進一步破壞。這種抗震設計概念是對付高度地震的一種經(jīng) 濟有效的辦法，且已應用到實際工程中，如前面提到的馬那瓜美洲銀行就是一個 應用多道抗震防線概念的成功實例。混凝土結構抗震設計（1）在鋼筋砼框架內(nèi)力分析中為什么要對梁進行調(diào)幅？由于框架結點處內(nèi)力最大，配筋最多，為了保證梁端的延性和便于施工。對 框架在豎向荷載作用

13、下的梁端彎矩乘以調(diào)幅系數(shù)6予以降低，梁端彎矩降低后， 跨中彎矩相應增加：現(xiàn)澆結構6 =0.8-0.9，裝配式結構6 =0.7-0.8（2）什么是“強柱弱梁”的設計原則？在抗震設計中如何保證這一原則實 施？柱的強度大于梁的強度并控制柱梁相對強度，使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)。 塑性鉸在柱中出現(xiàn)，使其框架結構側向變形增大，嚴重時出現(xiàn)倒塌并不易修復。在求柱端彎矩時乘以一個放大系數(shù)。（3）什么是“強剪弱彎”的設計原則？在設計中怎樣體現(xiàn)？要保證構件在延性彎曲破壞之前不發(fā)生脆性的剪切破壞，要求構件的抗剪 強度大于抗彎強度。對梁端剪力乘以一個放大系數(shù)。（三強三弱：強節(jié)點、弱構件：節(jié)點在M、N、V共同作用下，受力復雜，核 心區(qū)往往出現(xiàn)交叉的斜裂縫而導致破壞，另外節(jié)點破壞不易修復加固。所以要求 節(jié)點承載力高于相鄰構件。）（4）為什么限制多層砌體房屋的總高度和層數(shù)？砌體房屋的震害與其總高度和層數(shù)有密切關系，隨層數(shù)增加，震害隨之加 重，特別是房屋的倒塌率與房屋的層數(shù)成正比率增加。對砌體房屋的總高度及層數(shù)要予以限制，這也是一種最經(jīng)濟的抗震措施。為什么限制多層砌體房屋抗震墻的間距?為了