應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求課件

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計廣東工業(yè)大學(xué)建設(shè)學(xué)院韋愛鳳1第一章緒論1.1地球的構(gòu)造及地震的成因1.2地震的破壞作用1.3地震波、震級和烈度1.4抗震設(shè)計的基本要求1.5隔震和消能減震設(shè)計的概念和設(shè)防目標(biāo)1.6抗震結(jié)構(gòu)的材料與施工21.1地球的構(gòu)造及地震的成因1地球的構(gòu)造橢圓球體平均半徑6400km第一層：地殼厚5～40km地震多發(fā)層第二層：地幔厚2900km軟流塑狀態(tài)

溫度2000℃（700km處）第三層：地核厚3500km外核厚2100km可能液態(tài)內(nèi)核厚1400km可能固態(tài)3

2900km5-40km

41.1地球的構(gòu)造及地震的成因2地震的成因構(gòu)造地震地球內(nèi)部巖層構(gòu)造產(chǎn)生錯動產(chǎn)生的90％火山地震火山噴發(fā)坍塌地震巖層坍塌抽水注水引發(fā)的地震爆破、山崩引發(fā)的地震

51.1地球的構(gòu)造及地震的成因構(gòu)造地震的成因

斷層說地球運(yùn)動地殼板塊作用力薄弱巖層褟皺和彎曲地殼板塊斷裂破碎

6構(gòu)造地震的成因板塊構(gòu)造說六大板塊（美洲、太平洋、澳洲、南極、歐亞、非洲）地球運(yùn)動板塊邊界擠壓、拉伸、剪切、插入邊界發(fā)生地震

世界兩大地震活動帶:環(huán)太平洋地震帶歐亞地震帶71.2地震的破壞作用地表和道路的破壞地陷地裂（圖1.4）山崩滑坡（圖1.3）

地表隆起噴砂冒水橋梁結(jié)構(gòu)的破壞基礎(chǔ)的破壞（圖1.5）橋墩的破壞（圖1.6）橋梁的滑落（圖1.7）橋梁支座的破壞（圖1.8）

（圖1.9）

8房屋結(jié)構(gòu)的破壞結(jié)構(gòu)部件強(qiáng)度不足（圖1.10）喪失穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度不足（圖1.11）

地基失效（圖1.12）

次生災(zāi)害火災(zāi)（圖1.13）水災(zāi)毒氣污染山崩泥石流海嘯91.3地震波、震級和烈度1.3.1地震波地震時，地下積蓄的變形能量以波的形式釋放、傳播體波主要波壓縮波（P波、縱波、疏密波）剪切波（S波、橫波、等容波）面波次生波樂普波（L波）瑞利波（R波）10體波壓縮波（P波、縱波、疏密波）質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的前進(jìn)方向一致在固體和液體中傳播周期短振幅小速度快11體波剪切波（S波、橫波、等容波）質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的前進(jìn)方向垂直在固體中傳播周期較長振幅大速度慢12面波次生波樂普波（L波）使地面產(chǎn)生水平的擺動，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的前進(jìn)方向垂直瑞利波（R波）使地面產(chǎn)生水平擺動和上下顛簸振動13面波的振動形式14地震波曲線15利用P波與S波到達(dá)測量儀位置的時間差T可求得震源距AV稱為虛波波速一般情況取8km/s161.3.2地震震級地震震級－表示地震本身強(qiáng)弱程度和大小的尺度里氏震級M=lgAA－離震中100km處由Wood-Anderson式標(biāo)準(zhǔn)地震儀（擺的自振周期為0.8s，阻尼系數(shù)0.8，放大倍數(shù)為2800）所記錄到的最大水平位移(10-3mm)當(dāng)震中距不是100km時，需修正：M=lgA-lgA0A0－被選為標(biāo)準(zhǔn)的某一特定地震的最大振幅17地震震級M與地震釋放能量E(單位：erg)的關(guān)系

lgE=1.5M+11.86級地震釋放能量＝2萬噸級的原子彈地震震級M增加一級，釋放能量E增加32倍震源深度小于60km

：淺源地震震源深度60～300km

：中源地震震源深度大于300km

：深源地震18圖1.16地震術(shù)語示意圖

191.3.3烈度地震烈度－某個地區(qū)、地面及房屋建筑結(jié)構(gòu)遭受一次地震影響的強(qiáng)烈程度與震中距的遠(yuǎn)近、地質(zhì)情況、建筑物狀況有關(guān)按房屋建筑震害指數(shù)地表破壞程度地面運(yùn)動加速度地震烈度分12度（表1.2）地震烈度I與震級、震中距R的關(guān)系I=0.92+1.63M-3.49lgR202.基本烈度－某地區(qū)在今后一定時間內(nèi)，在一般場地條件下可能遭受到的最大地震烈度（統(tǒng)計意義）我國取50年內(nèi)超越概率為10％的烈度213.抗震設(shè)防烈度－按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度一般情況下取基本烈度還需根據(jù)建筑物所在城市的大小、建筑物的類別、高度、當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防小區(qū)規(guī)劃進(jìn)行確定22廣州地區(qū)：

抗震設(shè)防烈度：7度

設(shè)計基本地震加速度值：0.10g

設(shè)計地震分組：第一組231.4抗震設(shè)計的基本要求1.4.1建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

建筑應(yīng)根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁類四個抗震設(shè)防類別甲類建筑應(yīng)屬于重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑乙類建筑應(yīng)屬于地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑丙類建筑應(yīng)屬于除甲、乙、丁類以外的一般建筑丁類建筑應(yīng)屬于抗震次要建筑。

24各震設(shè)防類別建抗筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)1甲類建筑地震作用（水平豎向）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)果確定抗震措施（內(nèi)力調(diào)整抗震構(gòu)造措施）當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6～8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求當(dāng)為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。25各震設(shè)防類別建抗筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)2乙類建筑地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求抗震措施一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6～8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求當(dāng)為9度時，應(yīng)符合比9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。對較小的乙類建筑，當(dāng)其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時，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26各震設(shè)防類別建抗筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)3丙類建筑地震作用和抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求4丁類建筑地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求抗震措施應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時不應(yīng)降低271.4.2抗震設(shè)防的基本思想地震烈度的概率分布28三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)“小震不壞，中震可修，大震不倒”當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度（基本烈度）的地震影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的預(yù)估的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞29二階段設(shè)計

第一階段設(shè)計是：承載力驗(yàn)算按小震計算結(jié)構(gòu)的彈性地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng)，采用分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)的截面承載力驗(yàn)算既滿足了在第一水準(zhǔn)下的承載力可靠度，又滿足了第二水準(zhǔn)的損壞可修的目標(biāo)對大多數(shù)結(jié)構(gòu)，可只進(jìn)行第一階段設(shè)計，而通過概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施來滿足第三水準(zhǔn)的設(shè)計要求30二階段設(shè)計第二階段設(shè)計是：彈塑性變形驗(yàn)算對有特殊要求的建筑、地震時易倒塌的結(jié)構(gòu)、有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)還要進(jìn)行薄弱層的彈塑性層間變形驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施來滿足第三水準(zhǔn)的設(shè)計要求311.4.3地震影響

建筑所在地區(qū)遭受的地震影響，采用相應(yīng)于抗震設(shè)防烈度的設(shè)計基本地震加速度和設(shè)計特征周期來表征

建筑的設(shè)計特征周期應(yīng)根據(jù)其所在地的設(shè)計地震分組和場地類別確定?？拐鹪O(shè)防烈度6789設(shè)計基本地震加速度值0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g注：g為重力加速度。

321.4.4結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計概念設(shè)計——根據(jù)地震災(zāi)害和工作經(jīng)驗(yàn)等形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計＝概念設(shè)計＋抗震計算33“概念設(shè)計”比“抗震計算”起更為決定性的作用：（1）地震及地面運(yùn)動的不確定性，作為“抗震計算”依據(jù)的“設(shè)防烈度”、“設(shè)計基本地震加速度”的劃分，還難以十分確切（2）地震時地面運(yùn)動的復(fù)雜性及對結(jié)構(gòu)的復(fù)雜影響尚未被掌握（3）結(jié)構(gòu)抗震計算理論目前尚未能充分反映地震時結(jié)構(gòu)的反應(yīng)及破壞的復(fù)雜過程341.4.5抗震概念設(shè)計的基本原則（1）結(jié)構(gòu)體系

應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑（2）應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力（3）應(yīng)具備必要的抗震承載力（如抗剪、彎、壓、扭能力），良好的變形能力（如延性）和消耗地震能量的能力（具有良好的延性和阻尼）（4）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力

351.4.5抗震概念設(shè)計的基本原則（5）宜有多道抗震防線（6）結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性（周期）宜相近（7）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計應(yīng)考慮：做到“強(qiáng)剪弱彎”避免混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服做到“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固”做到“強(qiáng)柱弱梁”避免構(gòu)件的失穩(wěn)破壞先于構(gòu)件的強(qiáng)度破壞361.4.5抗震概念設(shè)計的基本原則（8）建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應(yīng)具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變37表1.2平面不規(guī)則的類型

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(層間位移)，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(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(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38建筑結(jié)構(gòu)平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則示例（返回）39建筑結(jié)構(gòu)平面凹凸不規(guī)則示例（返回）40建筑結(jié)構(gòu)平面樓板局部不連續(xù)示例（返回）41平面不規(guī)則的處理途徑

1.平面不規(guī)則而豎向規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型，并應(yīng)符合下列要求：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時，應(yīng)計及扭轉(zhuǎn)影響樓層豎向構(gòu)件最大的彈性水平位移和層間位移分別不宜大于樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的1.5倍；

42平面不規(guī)則的處理途徑凹凸不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計算模型，當(dāng)樓板有錯層且錯層高度差超過梁高時，應(yīng)按樓板開洞考慮2.適當(dāng)設(shè)置防震縫，不規(guī)則規(guī)則3.采用結(jié)構(gòu)隔震方案減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)43表1.6

豎向不規(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(jìn)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%。44沿豎向側(cè)向剛度不規(guī)則（返回）45沿豎向的抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)（返回）46豎向不規(guī)則的處理途徑1應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型，其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)，并應(yīng)符合下列要求：1)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)乘以1.25～1.5的增大系數(shù)；2)樓層承載力突變時，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于相鄰上一樓層的65%。47豎向不規(guī)則的處理途徑2在薄弱層或抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)處，增設(shè)抗側(cè)力消能構(gòu)件（消能支撐、消能剪力墻）提高水平剛度抗剪承載力增大結(jié)構(gòu)阻尼3把薄弱層轉(zhuǎn)變?yōu)楦粽饘?81.4.5抗震概念設(shè)計的基本原則（9）選擇有利于地震的建筑場地，避開危險和不利地段堅硬的場地土（10）同—結(jié)構(gòu)單元的基礎(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；

491.4.5抗震概念設(shè)計的基本原則（11）其他方面A)預(yù)應(yīng)力混凝土的抗側(cè)力構(gòu)件，應(yīng)配有足夠的非預(yù)應(yīng)力鋼筋；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)以外錨固

B）砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱、芯柱，或采用配筋砌體等C）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)合理控制尺寸，避免局部失穩(wěn)或整個構(gòu)件失穩(wěn)D)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)以外錨固

501.5隔震和消能減震設(shè)計的概念和設(shè)防目標(biāo)某些建筑物需要更高的設(shè)防水準(zhǔn)：（1）使用功能有特殊要求的建筑城市生命線工程昂貴設(shè)備（2）在地震中不容許損壞的建筑結(jié)構(gòu)物文物建筑重要建筑（3）經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)地區(qū)的建筑物51提高結(jié)構(gòu)抗震安全性的措施（1）采用結(jié)構(gòu)隔震體系（2）采用消能減震或其他結(jié)構(gòu)控制體系（3）采用鋼結(jié)構(gòu)或其他高強(qiáng)、輕質(zhì)、高延性的結(jié)構(gòu)材料（4）采用其他有利于抗震的新結(jié)構(gòu)體系525354圖1.25消能支撐結(jié)構(gòu)5556

隔震與消能減震設(shè)計應(yīng)主要應(yīng)用于：

使用功能有特殊要求的建筑抗震設(shè)防烈度為8、9度的建筑

571.6抗震結(jié)構(gòu)的材料與施工

對材料的要求：強(qiáng)度（適度）延性（大）1混凝土結(jié)構(gòu)材料：1)混凝土的強(qiáng)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(diǎn)核芯區(qū)，不應(yīng)低于C30；構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其它各類構(gòu)件不應(yīng)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(qiáng)度實(shí)測值與屈服