建筑抗震結(jié)構(gòu)課件

引致災害的自然作用災害類別氣象方面極端雨量太多洪災太少干旱極端氣溫太高熱浪太低霜凍、大風雪極端強風臺風、龍卷風地貌方面板塊活動地震、海嘯、火山爆發(fā)重力作用泥石流、雪崩生物方面與動物、微生物有關蝗蟲、白蟻等蟲害細菌或病毒疾病︰如傷寒、“非典”、瘟疫與植物有關真菌病害︰如小麥的鐵銹病數(shù)量激增野草蔓延、赤潮第一章抗震設計的基本知識1.1地震災害概述一、地震是群災之首災害自然災害人為災害人為災害：火災、污染（大氣、水、海洋）、核泄漏、戰(zhàn)爭等自然災害：

地震災害是群災之首，它具有突發(fā)性和不可預測性，以及頻度較高，并產(chǎn)生嚴重次生災害，對社會也會產(chǎn)生很大影響等特點。

死亡24人，經(jīng)濟損失94億美元。云林縣六市中山國寶二期大樓座落在大智路上，為12層鋼筋混凝土住宅和商務混合大樓，其中二棟自樓梯間相接處分裂，東側(cè)樓6層以下全部塌陷，并向東側(cè)倒在鄰房4層樓公寓上。西側(cè)樓5層以下全部倒塌，并向西傾倒在另一棟大樓上，柱子間距介于8米到10米，且柱子數(shù)量偏少。

彰化縣員林鎮(zhèn)邦富貴名門大樓座落在中山路惠明街口，為16層鋼筋混凝土集合住宅大樓。地震時其中一棟傾倒靠在呈L型平面大樓上，柱子間距7至10米。造成傾倒的原因是底層柱子數(shù)量少，間距太大。

柱子內(nèi)埋設管線（水、排水、電、煤氣、電話）等，雖然節(jié)省了空間，但大大降低了柱子的有效承重截面積，造成破壞。

唐山大地震1976年7月28日3時42分54秒，在河北省唐山、豐南一帶（東經(jīng)118.0度，北緯39.4度），發(fā)生了7.8級強烈地震，震中區(qū)烈度11度。地震波及天津市和北京市。這次地震發(fā)生在工礦企業(yè)集中、人口稠密的城市，極震區(qū)內(nèi)工礦設施大部分毀壞，主要表現(xiàn)為廠房屋頂塌落，圍護墻多數(shù)倒塌，高層建筑和一般民房幾乎全部坍塌。震區(qū)內(nèi)普遍發(fā)生鐵路路基下沉，鐵軌彎曲變形；公路路面開裂；橋墩錯動、傾倒，梁體移動及墜落等。但是地下礦井的破壞比地面建筑輕得多。

150萬人口中死亡24萬，傷16萬；直接經(jīng)濟損失100億元，震后重建費用100億元。

唐山市文化路青年宮，為磚混結(jié)構(gòu)的二層樓房，7.8級地震時倒塌一層，7.1級地震時除四根門柱外，全部坍塌。

開灤煤礦醫(yī)院，為磚混結(jié)構(gòu)的五層樓房（局部七層），僅西部轉(zhuǎn)角殘存。

唐山市開灤煤礦救護樓，為磚混結(jié)構(gòu)人字木屋架的三層樓房，墻倒頂塌。

唐山市河北省煤礦設計院，磚混結(jié)構(gòu)的樓房局部倒塌。

唐山地區(qū)交通局，磚混結(jié)構(gòu)的三層辦公樓遭到破壞。（此處為唐山地震重點保護遺跡之一。）

唐山市河北省礦業(yè)學院圖書館，三層高的閱覽室，系裝配式純框架結(jié)構(gòu)，西頭倒毀，東頭框架幸存。（此處為唐山地震重點保護遺跡之一。）

唐山市機車車輛廠震后概貌。震后工廠廠區(qū)印度大地震

當?shù)貢r間2001年1月26日上午8時46分（北京時間2001年1月26日11時16分36.4秒，國際時間2001年1月26日03時16分40秒），在印度西北部古吉拉特邦發(fā)生一次強烈地震。據(jù)印度地震部門測定，這次地震為里氏7.9級，震中位于北緯23.6度和東經(jīng)69.8度。至31日止，地震發(fā)生后已發(fā)生了196次余震。

死亡人數(shù)達16403人，受傷人數(shù)達55863人，經(jīng)濟損失45億美元。

為了省錢，近年興建的建筑物沒有抗震結(jié)構(gòu)，使地震的傷亡加重。震后現(xiàn)場情況座落在活斷層上的一座二層小學教學樓被完全摧毀。

7.8級地震造成達180公里的破碎帶，水平和垂直錯距都很大，引起地表沉陷、隆起、裂縫、液化等地表破壞，同時造成建筑物的大量毀壞。

伊茲米特市一樓房底層空曠，結(jié)構(gòu)不合理，房屋整體傾斜，二樓成了一樓。地震時河床變形，導致跨河公路橋梁跨塌。人員傷亡慘重美國加州北嶺地震（7.0級）

1994年1月17日，2400棟建筑被毀，多處高架公路橋受損，死亡61人，傷7300人，直接經(jīng)濟損失300億美元，保險損失104億美元。日本阪神地震（7.2級）

1995年11月17日，22萬棟房屋倒塌或嚴重損壞，死亡6348人，傷4萬人，經(jīng)濟損失1000億美元。

二、我國的地震情況1.我國是一個多地震國家據(jù)統(tǒng)計，我國大陸地震約占世界大陸地震的三分之一。

原因是：我國正好介于地球的兩大地震帶之間。

全世界地震主要分布于以下兩個帶：（1）環(huán)太平洋地震帶：包括南北美洲的太平洋沿岸和從阿留申群島、堪察加半島、經(jīng)千島群島日本列島南下至我國臺灣省，再經(jīng)菲律賓群島轉(zhuǎn)向東南，直到新西蘭。

（2）喜馬拉雅——地中海地震帶：從印度、尼泊爾經(jīng)緬甸至我國橫斷山脈、喜馬拉雅山區(qū)，越帕米爾高原，經(jīng)中亞細亞到地中海及其附近。喜馬拉雅——地中海地震帶環(huán)太平洋地震帶

以上兩個地震帶釋放的能量，約占全球所有地震釋放能量的98%。

2.我國是一個地震災害最嚴重的國家1920年寧夏海原地震（8.5級）死亡23.4萬人。1976年河北唐山地震（7.8級）死亡24.2萬人。

中國地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家。1900年以來，中國死于地震的人數(shù)達55萬之多，占全球地震死亡人數(shù)的53%；1949年以來，100多次破壞性地震襲擊了22個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），其中涉及東部地區(qū)14個省份，造成27萬余人喪生，占全國各類災害死亡人數(shù)的54%，地震成災面積達30多萬平方公里，房屋倒塌達700萬間。20世紀全球兩次死亡20萬人以上的大地震均發(fā)生于我國。3.我國的地震活動地區(qū)①臺灣省及其附近海域；②西南地區(qū)，主要是西藏、四川西部和云南中西部；③西北地區(qū)，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏、天山南北麓；④華北地區(qū)，主要在太行山兩側(cè)、汾渭河谷、陰山-燕山一帶、山東中部和渤海灣；⑤東南沿海的廣東、福建等地。

我國的地震活動主要分布在五個地區(qū)的23條地震帶上。這五個地區(qū)是：結(jié)構(gòu)工程師的任務：3.對已存在的工程結(jié)構(gòu)作抗震鑒定、抗震加固。抗震減災工作應依法進行。

《中華人民共和國防震減災法》

(1997年12月29日第八屆全國人民代表大會常務委員會第二十九次會議通過)第十七條新建、擴建、改建建設工程，必須達到抗震設防要求。第十九條建設工程必須按照抗震設防要求和抗震設計規(guī)范進行抗震設計，并按照抗震設計進行施工。第四十五條違反本法規(guī)定，有下列行為之一的，由縣級以上人民政府建設行政主管部門或者其他有關專業(yè)主管部門按照職責權限責令改正，處一萬元以上十萬元以下的罰款：1.對地震區(qū)域作抗震減災規(guī)劃；2.對新建筑工程作抗震設計；（一）不按照抗震設計規(guī)范進行抗震設計的；（二）不按照抗震設計進行施工的第一章抗震設計的基本知識和基本要求1.2地震的一些基本概念

地震是指因地球內(nèi)部緩慢積累的能量突然釋放而引起的地球表層的振動。

地震是一種自然現(xiàn)象，地球上每天都在發(fā)生地震，一年約有500萬次。其中約5萬次人們可以感覺到；能造成破壞的約有1000次；

7級以上的大地震平均一年有十幾次。目前記錄到的世界上最大地震是

8.9級，發(fā)生于1960年5月22日的智利地震。

什么是地震？什么叫震源、震中、震中距？地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方叫震源；震源在地面上的投影點稱為震中；震中及其附近的地方稱為震中區(qū)，也稱極震區(qū)；從震中到地面上任何一點的距離稱為震中距。地震分類一.按地震成因分類---天然地震包括構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震1.構(gòu)造地震

破壞性地震主要屬于構(gòu)造地震。據(jù)統(tǒng)計，構(gòu)造地震約占世界地震總數(shù)的90%以上。

92%的地震發(fā)生在地殼中，

其余的發(fā)生在地幔上部

地震天然地震人工地震2.火山地震

由于火山作用，如巖漿活動、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震，這類地震只占全世界地震的7%左右。

1914年日本櫻島火山爆發(fā)，產(chǎn)生的震動相當于一個6.7級地震。

3.陷落地震

由于地下溶洞或礦井頂部塌陷而引起的地震稱為塌陷地震。這類地震的規(guī)模比較小，次數(shù)也很少。

人工地震

因人為因素直接造成的地震是人工地震。

如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動；在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水后增加了地殼的壓力，有時也會誘發(fā)地震。

1962年3月19日在廣東河源新豐江水庫壩區(qū)發(fā)生了迄今我國最大的水庫誘發(fā)地震，震級為6.1級。

---天然地震包括構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震地震天然地震人工地震二.按震源深淺分類淺源地震——震源深度小于60千米的稱為淺源地震。全世界85%以上的地震都是淺源地震。中源地震——震源深度在60至300千米的稱為中源地震。深源地震——震源深度在300千米以上的稱為深源地震。

淺源地震波及范圍小，但破壞力大；深源地震波及范圍大，但破壞力小。2002年6月29日晨1：20發(fā)生于吉林的7.2級地震，震源深度為540km，無破壞。目前有記錄的最深震源達720公里。地震分類一.按地震成因分類1960年2月29日發(fā)生于摩洛哥艾加迪爾城的5.8級地震，深度為3km。震中破壞極為嚴重，但破壞僅局限在震中8km內(nèi)。地震波地震波是地震發(fā)生時由震源地方的巖石破裂產(chǎn)生的彈性波。地震波分為體波和面波。體波橫波（S波）縱波（P波）面波瑞利波樂甫波橫波特點:周期長、振幅大、波速慢,100-800m/s縱波特點:周期短,振幅小,

波速快,200-1400m/s面波比體波衰減慢、振幅大、周期長、傳播遠。建筑物破壞主要由面波造成。雜波P波開始S波開始面波開始1.3震級與烈度一、地震震級1.定義

能量越大，震級就越大；震級相差一級，能量相差約32倍；相差二級，能量相差1000倍。

反映一次地震本身大小的等級，用M表示式中A表示標準地震儀距震中100km紀錄的最大水平地動位移，單位為微米。2.震級與能量的關系一個6級地震相當于一個兩萬噸級的原子彈。

能量E的單位：爾格（1爾格=）3.按震級的地震分類微震---2級以下。人感覺不到有感地震---2-4級人有感覺破壞性地震---5級以上有破壞強烈地震---7級以上有破壞特大地震---8級以上有破壞

由于震源深淺、震中距大小等不同，地震造成的破壞也不同。震級大，破壞力不一定大；震級小，破壞力不一定就小。二、地震烈度

一般而言，震級越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影響烈度的因素，除了震級、震中距外，還與震源深度、地質(zhì)構(gòu)造和地基條件等因素有關。1.定義及影響因素

一次地震對某一地區(qū)的影響和破壞程度稱地震烈度，簡稱為烈度。用I表示。2.地震烈度表地震烈度表是評定烈度的標準和尺度。我國在1980年制定了《中國地震烈度表》。《中國地震烈度表》將地震烈度分為1-12度。無感1室內(nèi)個別靜止中的人感覺2懸掛物微動門、窗輕微作響室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺3懸掛物明顯擺動，器皿作響門、窗作響室內(nèi)多數(shù)人感覺。室外少數(shù)人感覺。少數(shù)人夢中驚醒43（2-4）31（22-44）不穩(wěn)定器物翻倒門窗、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落。抹灰出現(xiàn)微細裂縫室內(nèi)普遍感覺。室外多數(shù)人感覺。多數(shù)人夢中驚醒56（5-9）63（45-89）河岸和松軟土出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫掉頭損壞——個別磚瓦掉落、墻體微細裂縫驚惶失措，倉皇逃出613（10-18）125（90-177）河岸出現(xiàn)坍方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞輕度破壞——局部破壞開裂，但不妨礙使用大多數(shù)人倉皇逃出725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴重破壞中等破壞——結(jié)構(gòu)受損，需要修理搖晃顛簸，行走困難850（36-71）500（354-707）干硬土上有許多地方出現(xiàn)裂縫，基巖上可能出現(xiàn)裂縫?；?、坍方常見。磚煙囪出現(xiàn)倒塌嚴重破壞——墻體龜裂，局部倒塌，修復困難坐立不穩(wěn)。行動的人可能摔跤9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震斷裂出現(xiàn)?；鶐r上的拱橋破壞。大多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀倒塌——大部倒塌，不堪修復騎自行車的人會摔倒。處不穩(wěn)狀態(tài)的人會摔出幾尺遠。有拋起感10地震斷裂延續(xù)很長。山崩常見?；鶐r上的拱橋毀壞毀滅11地面劇烈變化，山河改觀12個別：10%以下少數(shù)：10%——50%多數(shù)：50%——70%大多數(shù)：70%——90%普遍：90%以上速度加速度

其它現(xiàn)象

一般房屋

人的感覺烈度二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.基本烈度

一個地區(qū)未來50年內(nèi)一般場地條件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值稱為該地區(qū)的基本烈度。用Ib表示。

相當于475年一遇的最大地震的烈度。

各地區(qū)的基本烈度由《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001)確定。（下圖是原中國地震烈度區(qū)劃圖）基本烈度也稱為偶遇烈度或中震烈度?！吨袊卣鹆叶葏^(qū)劃圖》

按國家規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度稱為設防烈度，用Id表示。）規(guī)范規(guī)定：一般情況下，可采用《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》

中的地震基本烈度。對已編制抗震設防區(qū)劃的城市，可按批準的抗震設防烈度進行抗震設防。4.設防烈度設防烈度的取值依據(jù)：規(guī)范規(guī)定：抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑必須進行抗震設計二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）規(guī)范附錄中列出了我國主要城鎮(zhèn)的抗震設防烈度。如：黑龍江省1.抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g:

綏化，羅北，泰來；2.抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g:

哈爾濱（7個市轄區(qū)），齊齊哈爾（7個市轄區(qū)），…注：全省縣級及縣級以上設防城鎮(zhèn)，設計地震分組均為第一組。

建筑所在地區(qū)在設計基準期（50年）內(nèi)出現(xiàn)的頻度最高的烈度。也稱為常遇烈度、小震烈度，用Is表示。其超越概率為63.2%，重現(xiàn)期為50年。5.多遇烈度

6.罕遇烈度

建筑所在地區(qū)在設計基準期（50年）內(nèi)具有超越概率2%-3%的地震烈度。也稱為大震烈度，重現(xiàn)期約為2000年。4.設防烈度二、地震烈度1.地震烈度定義及影響因素2.地震烈度表3.基本烈度（偶遇烈度或中震烈度）三、地震烈度、震級與地震影響的關系（1）5.0-5.4級地震，震中烈度多為六度，其面積小于500平方公里。（2）5.5-5.9級地震，震中烈度多為七度，其面積不超過200平方公里；六度區(qū)面積也只有數(shù)百平方公里。（3）6.0-6.4級地震，震中烈度多數(shù)為八度，其面積幾十平方公里；七度區(qū)不超過200平方公里，六度區(qū)數(shù)百平方公里，如震中烈度為七度，則與5.5-5.9級地震結(jié)果相同。（4）6.5-6.9地震，震中烈度一半為八度，結(jié)果與6.0-6.4級地震一樣；另一半為九度，其面積小于100平方公里，八度區(qū)不超過500平方公里，七度區(qū)則在1500平方公里以內(nèi)。（1）5.0-5.9級地震造成人員傷亡者占24%。而僅引起人員死亡的地震更少，只占11.5%。一次5級多地震中死亡人數(shù)最多為117人，而死亡29人以上的地震都發(fā)生在夜間。

（2）6.0-6.9級地震有43%造成人員傷亡，而只有人員死亡僅占35%，一次地震死亡人數(shù)最多為600人。震級與傷亡的關系1.4設計地震分組請思考：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？

設計地震分組是新規(guī)范新提出的概念，用以代替舊規(guī)范設計近震、設計遠震的概念。

在宏觀烈度大體相同條件下，處于大震級遠離震中的高聳建筑物的震害比中小級震級近震中距的情況嚴重的多。設計地震分三組

對于Ⅱ類場地，第一、二、三組的設計特征周期分別為：0.35s、0.40s、0.45s.黑龍江省各地震設防地區(qū)均屬第一組。6度近震6度遠震7度近震7度遠震1.4設計地震分組1.5地震地面運動的一般特征1.地面運動最大加速度2.地面運動的周期3.強震的持續(xù)時間地面運動的一般特征可用地面運動加速度記錄曲線來說明。1.6地震的破壞作用（震害現(xiàn)象）

由地震的原生現(xiàn)象如地震斷層錯動，以及地震波引起的強烈地面振動所造成的災害。主要有：1、地面破壞。如地面裂縫、錯動、塌陷、噴水冒砂等；一、直接災害：2、建筑物與構(gòu)筑物的破壞如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等；2、建筑物與構(gòu)筑物的破壞如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等；2、建筑物與構(gòu)筑物的破壞如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等；2、建筑物與構(gòu)筑物的破壞如房屋倒塌、橋梁斷落、水壩開裂、鐵軌變形等；3、山體等自然物的破壞。如山崩、滑坡等；4、海嘯。海底地震引起的巨大海浪沖上海岸，可造成沿海地區(qū)的破壞；二、次生災害：

直接災害發(fā)生后，破壞了自然或社會原有的平衡、穩(wěn)定狀態(tài)，從而引發(fā)出的災害。有時，次生災害所造成的傷亡和損失比直接災害還大。1、火災由震后火源失控引起；1923年日本關東地震，東京市內(nèi)227處起火，33處未能撲滅造成火災蔓，舊市區(qū)燒毀約50%；橫濱市燒毀80%，死亡10萬。主要的次生災害有：

2、水災。由水壩決口或山崩擁塞河道等引起；3、毒氣泄漏。由建筑物或裝置破壞等引起；4、瘟疫。由震后生存環(huán)境的嚴重破壞而引起.三、工程結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象1、結(jié)構(gòu)喪失整體性

2、承重結(jié)構(gòu)強度不足

3、結(jié)構(gòu)變形過大導致倒塌

4、結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接支撐失效三、工程結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象1、結(jié)構(gòu)喪失整體性

2、承重結(jié)構(gòu)強度不足

3、結(jié)構(gòu)變形過大導致倒塌

5、地基失效

6、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞

4、結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接支撐失效三、工程結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象1、結(jié)構(gòu)喪失整體性

2、承重結(jié)構(gòu)強度不足

3、結(jié)構(gòu)變形過大導致倒塌1.7抗震設防的基本要求

通過抗震設防，減輕建筑的破壞，避免人員死亡，減輕經(jīng)濟損失。一、抗震設防目標及方法1.總目標

具體通過“三水準”的抗震設防要求和“兩階段”的抗震設計方法實現(xiàn)。2.“三水準”抗震設防目標

當遭受低于本地區(qū)抗震設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。

當遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。

當遭受高于本地區(qū)抗震設防烈度的預估的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。

簡稱為：“小震不壞，中震可修，大震不倒”。3.“三水準”抗震設防是對單一水準設防的改進，是向“性能設計”發(fā)展的重要步驟

單一水準設防思想是我國《74規(guī)范》、《78規(guī)范》和目前許多國家采用的設防思想。

設防目標是：當遭遇相當于設計烈度的地震時，建筑物的損壞不致使人民生命財產(chǎn)和重要生產(chǎn)設備遭受危害，建筑物不需修理或經(jīng)一般修理仍可繼續(xù)使用。1989年美國LomaPreita地震(7.1級），死亡65人，直接經(jīng)濟損失（建筑物破壞重建）80億美元，間接經(jīng)濟損失150億美元。1994年美國Northridge地震(6.7級),傷亡不多，經(jīng)濟損失為200億美元。1995年日本阪神地震(7.2級),經(jīng)濟損失為1000億美元。1999年臺灣集集地震(7.3級),經(jīng)濟損失為94億美元。

單一設防目標不適合當前現(xiàn)代化發(fā)展要求，應研究開發(fā)下一代性能設計規(guī)范和抗震設計方法?！靶阅茉O計”要點（1）.對抗震設計規(guī)定相應的地震作用標準

重現(xiàn)期常遇地震43年（新建），72年（現(xiàn)有工程加固）偶遇地震72年（新建），225年（現(xiàn)有工程加固）少遇地震475年（新建和現(xiàn)有工程加固）罕遇地震970年（新建），2475年（現(xiàn)有工程加固）（2）.建立建筑應滿足的性能水準

性能水準

要求正常使用結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不損壞或很小損壞可以暫時使用結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件需很少量的修復工程生命安全結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，具有足夠的豎向承載能力儲備，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞控制在保障生命安全范圍防止倒塌建筑保持不倒，其余破壞都在可接受范圍（3）.確立設防性能目標dgij罕遇地震cfh少遇地震

be偶遇地震a常遇地震防止倒塌生命安全可暫時使用正常運行地震作用水準建筑性能水準基本目標

一般使用要求的建筑應具備a、b、c、d項的組合。

重要性較高或地震破壞后危險性較大的性能目標為e、f、g的組合。

對安全有十分危險影響的性能目標為h、i、j項的組合。（4）.規(guī)定地震作用下結(jié)構(gòu)變形的允許指標

應建立結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的地震作用水平下的允許破壞水平，結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件宏觀破壞狀態(tài)的描述和允許變形指標。4.“兩階段”抗震設計方法第一階段：

對絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進行小震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗算；在此基礎上對各類結(jié)構(gòu)按規(guī)定要求采取抗震措施。第二階段：

對一些規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)進行大震作用下的彈塑性變形驗算。

有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明顯薄弱層的建筑，不規(guī)則的建筑等二、抗震設防范圍

抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的所有新建建筑工程均必需進行抗震設計。

規(guī)范適用于6-9度地區(qū)抗震設計及隔震、消能減震設計。

超過9度的地區(qū)和行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑按有關專門規(guī)定執(zhí)行。三、抗震設防依據(jù)一般情況下采用抗震設防烈度。

在一定條件下可采用抗震設防區(qū)劃提供的地震動參數(shù)。四、抗震設防分類及抗震設防措施建筑類別不同，抗震設防標準也不同?？拐鸫我ㄖ☆?/p>

除甲乙丁類以外的一般建筑丙類

地震時使用功能不能中斷需盡快恢復的建筑乙類

重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害的建筑甲類

設防分類1.抗震設防分類

國家技術監(jiān)督局和建設部在1995年4月19日公布了《建筑抗震設防分類標準》GB50223。

該標準主要以地震中和地震后房屋的損壞對社會和經(jīng)濟產(chǎn)生的影響的程度大小，將建筑分成4個抗震設防類別。

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和建設部在2001年7月20日公布了《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001。該規(guī)范對上面標準作了修改。A、中央級、省級的電視調(diào)頻廣播發(fā)射塔建筑，國際電信樓、國際海纜登陸站、國際衛(wèi)星地球站、中央級的電信樞紐（含衛(wèi)星地球站）。B、研究、中試生產(chǎn)和存放劇毒生物制品和天然人工細菌與病毒（如鼠疫、霍亂、傷寒等)的建筑。C、三級特等醫(yī)院的住院部、醫(yī)技樓、門診部?？拐鸫我ㄖ☆?/p>

除甲乙丁類以外的一般建筑丙類

地震時使用功能不能中斷需盡快恢復的建筑乙類

重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害的建筑甲類

設防分類應允許比本地區(qū)抗震設防烈度的要求適當降低，但抗震設防烈度為6度時不應降低丁類應符合本地區(qū)抗震設防烈度度的要求丙類一般情況下，當抗震設防烈度為6-8度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高1度的要求；當9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求，對較小的乙類建筑，當其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時，應允許仍按本地區(qū)抗震設防烈度的要求采取抗震措施乙類當抗震設防烈度為6-8度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高1度的要求；當為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求甲類抗震措施較小乙類建筑：工礦企業(yè)的變電所、空壓站以及城市供水水源的泵房等?？拐鹦阅茌^好的結(jié)構(gòu)類型指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。2.抗震設防措施

抗震措施:除結(jié)構(gòu)地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施。

抗震構(gòu)造措施：一般不須計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細部要求。3.地震作用一般情況下仍應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求丁類

應符合本地區(qū)抗震設防烈度要求丙類

應符合本地區(qū)抗震設防烈度要求乙類

按地震安全性評價結(jié)果確定甲類

地震作用

在設防烈度為6度時，除規(guī)范有具體規(guī)定外，對乙、丙、丁類建筑可不進行地震作用計算。1.8建筑抗震概念設計一、定義與基本內(nèi)容

根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程稱為概念設計。

基本內(nèi)容有三部分：1.建筑設計應重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性；

2.合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇；

3.抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設計。二、建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對抗震能力的重要影響的認識始自若干現(xiàn)代建筑在地震中的表現(xiàn)。

最為典型的例子是1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震。

馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為十五層高的中央銀行大廈，另一幢為18層高的美洲銀行大廈。當?shù)氐卣鹆叶裙烙嫗?度。一幢破壞嚴重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復使用。馬那瓜中央銀行大廈試問：那一幢破壞嚴重呢？馬那瓜美洲銀行大廈1）平面不規(guī)則4個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻。4層以上的樓板僅為5cm厚，擱置在高45cm長14m小梁上。

2）豎向不規(guī)則塔樓上部（4層樓面以上），北、東、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4層樓板水平處的過渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m×1.55m的柱子上（間距9.4m）。上下兩部分嚴重不均勻，不連續(xù)。主要破壞：第4層與第5層之間(豎向剛度和承載力突變),周圍柱子嚴重開裂，柱鋼筋壓屈；橫向裂縫貫穿3層以上的所有樓板(有的寬達1cm),直至電梯井東側(cè)；塔樓西立面、其他立面窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其它非結(jié)構(gòu)構(gòu)件均嚴重破壞或倒塌。震后計算分析結(jié)果:1.結(jié)構(gòu)存在十分嚴重扭轉(zhuǎn)效應;2.塔樓3層以上北面和南面大多數(shù)柱子抗剪能力大大不足,率先破壞；3.水平地震作用下,柔而長的樓板產(chǎn)生可觀的豎向運動等。

馬那瓜中央銀行大廈

結(jié)構(gòu)是均勻?qū)ΨQ的，基本的抗側(cè)力體系包括4個L形的桶體，對稱地由連梁連接起來，這些連梁在地震時遭到剪切破壞，是整個結(jié)構(gòu)能觀察到的主要破壞。分析表明：1.對稱的結(jié)構(gòu)布置及相對剛強的聯(lián)肢墻，有效地限制了側(cè)向位移，并防止了明顯的扭轉(zhuǎn)效應；2.避免了長跨度樓板和砌體填充墻的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞；3.當連梁剪切破壞后，結(jié)構(gòu)體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側(cè)向剛度，位移量得到控制。美洲銀行不規(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，大于相應投影方向總尺寸的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)則的類型扭轉(zhuǎn)不規(guī)則凹凸角不規(guī)則局部不連續(xù)大開洞錯層不規(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，大于相應投影方向總尺寸的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)豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強度不均勻（有薄弱層）

嚴重不規(guī)則是指體型復雜，多項不規(guī)則指標超過表中指標或某一項大大超過規(guī)定值，具有嚴重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，將會導致地震破壞的嚴重后果者。注：以上規(guī)定主要針對鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的多層和高層建筑。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)則的類型二、結(jié)構(gòu)體系的合理選擇

抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設計應考慮的關鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對安全性和經(jīng)濟性起決定性作用。規(guī)范規(guī)定：1.結(jié)構(gòu)體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。

受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實際表現(xiàn)相符合。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的承載能力。

由于柱子的數(shù)量較少或承載能力較弱，部分柱子退出工作后，整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)喪失了對豎向荷載的承載能力。

抗震設計的一個重要原則是結(jié)構(gòu)應有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能。3.結(jié)構(gòu)體系應具備必要的承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。

足夠的承載力和變形能力是需要同時滿足的。

有較大的變形能力而缺少較高的抗側(cè)向力的能力如鋼或鋼筋混凝土純框架，由于在不大的地震作用下會產(chǎn)生較大的變形，導致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞或結(jié)構(gòu)本身的失穩(wěn)。

有較高的承載能力而缺少較大變形能力如不加約束的砌體結(jié)構(gòu)，很容易引起脆性破壞而倒塌。

必要的承載能力和良好的變形能力的結(jié)合便是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有的耗能能力。

足夠的承載力和變形能力是需要同時滿足的。三、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性

結(jié)構(gòu)的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連接的延性水平。

規(guī)范對各類結(jié)構(gòu)采取的抗震措施，基本上是提高各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性水平。這些抗震措施是：采用水平向（圈梁）和豎向（構(gòu)造柱、芯柱）混凝土構(gòu)件，加強對砌體結(jié)構(gòu)的約束，或采用配筋砌體；使砌體在發(fā)生裂縫后不致坍塌和散落，地震時不致喪失對重力荷載的承載能力；2.避免混凝土結(jié)構(gòu)的脆性破壞（包括混凝土壓碎、構(gòu)件剪切破壞、鋼筋同混凝土粘結(jié)破壞）先于鋼筋的屈服；3.避免鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體和局部失穩(wěn)，保證節(jié)點焊接部位（焊縫和母材)在地震時不致開裂。四、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件

非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機電設備，自身及其與結(jié)構(gòu)主體的連接，應進行抗震設計。附著于樓、屋面結(jié)構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接或錨固，避免地震時倒塌傷人或砸壞重要設備。圍護墻和隔墻應考慮對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免不合理設置而導致主體結(jié)構(gòu)的破壞。3.幕墻、裝飾貼面與主體結(jié)構(gòu)應有可靠連接，避免地震時脫落傷人。安裝在建筑上的附屬機械、電氣設備系統(tǒng)的支座和連接，應符合地震時使用功能的要求，且不應導致相關部件的損壞。2.1地震破壞作用

從破壞性質(zhì)和工程對策角度，地震對結(jié)構(gòu)的破壞作用可分為兩種類型：場地、地基的破壞作用和場地的震動作用。

場地和地基的破壞作用一般是指造成建筑破壞的直接原因是由于場地和地基穩(wěn)定性引起的。為此要確定工程場地的設計地震動參數(shù)。第二章場地、地基和基礎

場地和地基的破壞作用大致有地面破裂、滑坡、坍塌等。

這種破壞作用一般是通過場地選擇和地基處理來減輕地震災害的。

場地的地震動作用是指由于強烈地面運動引起地面設施振動而產(chǎn)生的破壞作用。

減輕它所產(chǎn)生的地震災害的主要途徑是合理的進行抗震和減震設計和采取減震措施。2.2建筑地段的選擇工程地質(zhì)條件對地震破壞的影響很大。常有地震烈度異?，F(xiàn)象，即產(chǎn)生的原因是局部地區(qū)的工程地質(zhì)條件不同。“重災區(qū)里有輕災，輕災區(qū)里由重災”地段劃分

地段類別

地質(zhì)、地形、地貌有利地段穩(wěn)定基巖，堅硬土，開闊、平坦、密實、均勻的中硬土等不利地段軟弱土，液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡，河岸和邊坡的邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（如故河道、疏松的斷破裂帶、暗埋的塘浜溝谷和半填半挖地基）等危險地段地震時可能發(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)生地表錯位的部位

水邊地的地下水位較高，土質(zhì)也較松軟，容易在地震時產(chǎn)生土壤滑動或地層液化。

山坡地在地震時會產(chǎn)生土壤滑動

用另外的土石來填補地基，常有土壤密實度不足情形，導致建筑物在地震時產(chǎn)生傾斜、沉陷。

沖積地的土質(zhì)松軟，地震時容易塌陷，如果此處有地下水層，還容易發(fā)生液化。

臨近懸崖，容易滑落

谷地或低地，這里的建筑物容易在地震發(fā)生時，受土石崩塌破壞。

薩爾瓦多地震引發(fā)了一巨大的泥石流，數(shù)百戶人家被埋在泥石里，估計有1200多人遇難地裂地段選擇1.選擇有利地段；2.避開不利地段，當無法避開時，應采取適當?shù)目拐鸫胧?.不在危險地段建設。局部突出地形的影響1994年云南昭通地震，蘆家灣某村坐落于山梁上，山梁長150m，頂部最寬15m，最窄5m，高60m.距震中18km。突出端部的最大加速度為0.632g,鞍部為0.257g，大山根部為0.431g。烈度為9度烈度為8度烈度為7度局部突出地形的影響1.高突地形距離基準面的高度愈大，高處的反應愈大；2.離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離大，反應相對減??；3.在同樣地形條件下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應比巖質(zhì)結(jié)構(gòu)大；4.高突地形頂面愈開闊，遠離邊緣的中心部位的反應明顯減小;5.邊坡愈陡，其頂部的放大效應相應加大。局部突出地形頂部的地震影響系數(shù)的放大系數(shù)---局部突出地形頂部的地震影響系數(shù)的放大系數(shù)---局部突出地形地震動參數(shù)的增大幅度---附加調(diào)整系數(shù)0.60.50.40.30.50.40.30.20.40.30.20.10.30.20.10巖質(zhì)地層非巖質(zhì)地層突出地形的高度(m)局部突出臺地邊緣的側(cè)向平均坡降(H/L)局部突出地形地震影響系數(shù)的增大幅度0.30.61.0發(fā)震斷裂的影響與地下斷裂構(gòu)造直接相關的地裂與發(fā)震斷裂間接相關的受應力場控制所產(chǎn)生的地裂

斷裂帶是地質(zhì)上的薄弱環(huán)節(jié)，淺源地震多與斷裂活動有關。

發(fā)震斷裂帶附近地表，在地震時可能產(chǎn)生新的錯動，使建筑物遭受較大的破壞，屬于地震危險地段。

建設時應避開。

發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表錯位的地段主要在高烈度區(qū)，全新世以來經(jīng)常活動的斷裂上面。

場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時，并應符合下列要求：對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯動對地面建筑的影響：1）抗震設防烈度小于8度；

2）非全新世活動斷裂；

3）抗震設防烈度為8度和9度時，前第四紀基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于60m和90m。2.對不符合本條1款規(guī)定的情況，應避開主斷裂帶。其避讓距離不宜小于下表對發(fā)震斷裂最小避讓距離的規(guī)定。__300m500m

專門研究9__200m300m

專門研究8

丁

丙

乙

甲建筑抗震設防類別烈度發(fā)震斷裂的最小避讓距離(m)2.3建筑場地的類別劃分

建筑場地指建筑所在地。大體相當于廠區(qū)、居民點和自然村的區(qū)域范圍。建筑場地按地震對建筑的影響劃分為4類。

建筑場地分類的指標是以場地土的類型和覆蓋層的厚度。場地土層的固有周期的簡化計算公式為單一土層時多層土時---覆蓋層厚度---土的剪切波速---土層總數(shù)----i層厚度----i層剪切波速一、場地土層的固有周期與場地的地震效應1.場地土層的固有周期2.場地的地震效應場地土對于從基巖傳來的地震波具有防大作用。堅硬土層上的剛性建筑、軟弱土上的柔性建筑破壞嚴重。二.建筑場地的類別場地土的類型淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，的填土，流塑黃土軟弱土稍密的的礫、粗、中砂,除松散外的細、粉砂,可塑黃土,的粘性土和粉土,的填土中軟土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土，堅硬黃土中硬土穩(wěn)定巖石，密實的碎石土堅硬土或巖石土層剪切波速范圍(m/s)

巖土名稱和性狀土的類型---地基土靜承載力標準值場地類別場地覆蓋層厚度的確定：1.一般情況下，應按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面；2.當?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速2.5倍的下臥土層，且下臥土層的剪切波速不小于400m/s時，可按地面至該下臥土層頂面的距離確定；3.剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應視同周圍土層；4.土層中的火山巖硬夾層，應視為剛體，其厚度應從覆蓋土層中扣除。

~80

3~15

30~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型土層的等效剪切波速----土層的等效剪切波速----計算深度（m)，取覆蓋層厚度和20m二者的較小值----剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間----計算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m)----計算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速(m/s)----計算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)場地類別

~80

3~15

30~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型例：已知某建筑場地的鉆孔土層資料如表所示，試確定該建筑場地的類別。層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥質(zhì)粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質(zhì)粘土200632.9細砂31069.56.5礫混粗砂520解：（1）確定地面下20m表層土的場地土類型淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，的填土，流塑黃土軟弱土稍密的的礫、粗、中砂,除松散外的細、粉砂,可塑黃土,的粘性土和粉土,的填土中軟土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土，堅硬黃土中硬土穩(wěn)定巖石，密實的碎石土堅硬土或巖石土層剪切波速范圍(m/s)

巖土名稱和性狀土的類型例：已知某建筑場地的鉆孔土層資料如表所示，試確定該建筑場地的類別。層底深度(m)土層厚度(m)土的名稱剪切波速m/s9.59.5砂17037.828.3淤泥質(zhì)粘土13043.65.8砂24060.116.5淤泥質(zhì)粘土200632.9細砂31069.56.5礫混粗砂520解：（1）確定地面下20m表層土的場地土類型

~80

3~15

30~500ⅣⅢⅡⅠ等效剪切波速（m/s）場地類型（2）確定覆蓋層厚度（3）確定建筑場地類別屬于中軟土屬于Ⅲ類場地2.4天然地基和基礎

地基在地震作用下的穩(wěn)定性對基礎及上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布是比較敏感的，因此確保地震時地基基礎能夠承受上部結(jié)構(gòu)傳下來的豎向和水平地震作用以及傾覆力矩而不發(fā)生過大變形和不均勻沉降是地基基礎抗震設計的基本要求。一、天然地基的震害特點1.高壓縮性飽和軟粘土和承載力較低的淤泥質(zhì)土在地震中產(chǎn)生不同程度的震陷，造成上部結(jié)構(gòu)的傾斜或破壞；2.雜填土、回填土和沖填土等松軟填土地基，土質(zhì)松軟且承載力較低，易產(chǎn)生沉陷，使結(jié)構(gòu)開裂；3.溝、坑、古河道、坡地辦挖半填等非勻質(zhì)地基在地震中的不均勻沉降或地裂縫引起上部結(jié)構(gòu)破壞。二.天然地基的抗震措施1.軟弱粘性土地基采用樁基，地基加固；2.雜填土地基換土夯實；地基加固；3.不均勻地基綜合建筑體型、荷載、烈度、結(jié)構(gòu)類型等采取合理的結(jié)構(gòu)布局、地基抗震措施。地基加固處理方法換土墊層法重錘夯實法擠密樁法沉井預壓法三、地基基礎抗震設計1）同一結(jié)構(gòu)單元不宜設置在性質(zhì)截然不同的地基土層上；2)同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基而另外部分采用樁基；3)地基有軟弱土、可液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜加強基礎的整體性和剛性；4)根據(jù)具體情況，選擇對抗震有利的基礎類型，在抗震驗算時應盡量考慮結(jié)構(gòu)、基礎和地基的相互作用影響，使之能反映地基基礎在不同階段上的工作狀態(tài)。

地基基礎抗震設計是通過選擇合理的基礎體系和抗震驗算來保證其抗震能力的。1.地基基礎抗震設計的一般要求2.可不進行地基基礎抗震驗算的范圍由震害調(diào)查得到下面結(jié)論：只有少數(shù)房屋是由地基的原因而導致上部結(jié)構(gòu)的破壞。

導致上部結(jié)構(gòu)破壞的地基大多是液化地基、易產(chǎn)生震陷的軟土地基和嚴重不均勻地基。

大量的一般性地基具有良好的抗震性能，極少發(fā)現(xiàn)因地基承載力不夠而產(chǎn)生震害。

我國抗震設計規(guī)范對量大面廣的一般地基和基礎不作抗震驗算，對容易產(chǎn)生地基基礎震害的液化地基，軟土地基和嚴重不均勻地基規(guī)定了相應的抗震措施，以避免或減輕震害。2.可不進行地基基礎抗震驗算的范圍1)砌體房屋；2)地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：

1）一般的單層廠房和單層空曠房屋；

2）不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋；

3）基礎荷載與2）項相當?shù)亩鄬涌蚣軓S房。3)規(guī)范規(guī)定可不進行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑。3.天然地基地震作用下的承載力驗算采用“擬靜力法”

規(guī)范規(guī)定：基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下式要求式中p----基礎底面平均壓力（kPa)pmax—基礎底面邊緣最大壓力(kPa)faE---地基土抗震允許承載力

高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下基礎底面不宜出現(xiàn)拉應力；其它建筑，基礎底面與地基土之間零應力區(qū)面積不應超過基礎底面面積的15%。4.地基土抗震承載力確定地基抗震承載力在靜力設計承載力基礎上調(diào)整。

調(diào)整的出發(fā)點：1）地震是偶發(fā)事件，地基抗震承載力安全系數(shù)可比靜載時降低；2）多數(shù)土在有限次的動載下，強度較靜載下紹高。4.地基土抗震承載力確定式中faE---調(diào)整后的地基抗震承載力設計值

---地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)fa-----深寬修正后的地基承載力特征值，按《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007采用1.0淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，填土1.1稍密的細、粉砂，的粘性土和粉土，新近沉積的粘性土和粉土1.3中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實和中密的細、粉砂，

的粘性土和粉土1.5巖石，稍密的碎石土，密實的礫、粗、中砂，的粘性土和粉土

巖土名稱和性狀地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)2.5場地土的液化與抗液化措施一.場地土的液化現(xiàn)象與震害

處于地下水位以下的飽和砂土和粉土的土顆粒結(jié)構(gòu)受到地震作用時將趨于密實，使空隙水壓力急劇上升，而在地震作用的短暫時間內(nèi)，這種急劇上升的空隙水壓力來不及消散，使原有土顆粒通過接觸點傳遞的壓力減小，當有效壓力完全消失時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全失去抗剪強度而顯示出近于液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。液化的宏觀標志是在地表出現(xiàn)噴砂冒水。

唐山地震時，嚴重液化地區(qū)噴水高度可達8米，廠房沉降可達1米。天津地震時，海河故道及新近沉積土地區(qū)有近3000個噴水冒砂口成群出現(xiàn)，一般冒砂量0.1-1立方米，最多可達5立方米。有時地面運動停止后，噴水現(xiàn)象可持續(xù)30分鐘。液化的震害：噴水冒砂淹沒農(nóng)田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出現(xiàn)裂縫、滑移，造成橋梁破壞，等等。液化使建筑物產(chǎn)生下列震害：1.地面開裂下沉使建筑物產(chǎn)生過渡下沉或整體傾斜；2.不均勻沉降引起建筑物上部結(jié)構(gòu)破壞，使梁板等水平構(gòu)件及其節(jié)點破壞，使墻體開裂和建筑物體形變化處開裂；3.室內(nèi)地坪上鼓、開裂，設備基礎上浮或下沉。影響場地土液化的主要因素：1.土層的地質(zhì)年代；2.土層的土粒的組成和密實程度；3.砂土層埋置深度和地下水位深度；4.地震烈度和地震持續(xù)時間。二.液化判別與危害程度估計1、液化判別和處理的一般原則：1）對存在飽和砂土和粉土（不含黃土）的地基，除6度外，應進行液化判別。對6度區(qū)一般情況下可不進行判別和處理，但對液化敏感的乙類建筑可按7度的要求進行判別和處理。2）存在液化土層的地基，應根據(jù)建筑的抗震設防類別、地基的液化等級結(jié)合具體情況采取相應的措施。2、液化判別和危害性估計方法

對一般工程項目砂土或粉土液化判別及危害程度估計可按以下步驟進行：1）初判

以地質(zhì)年代、粘粒含量、地下水位及上覆非液化土層厚度等作為判斷條件。（1）地質(zhì)年代為第四紀晚更新世（Q3）及以前時，7、8

度可判為不液化；（2）當粉土的粘粒（粒徑小于0.005mm的顆粒)含量百分率在7、8和9度時分別大于10、13和16可判為不液化；（3）采用天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度和地下水位深度符合下列條件之一時，可不考慮液化影響。---上覆非液化土層厚度（m)，計算時宜將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除；---基礎埋置深度(m),不超過2m時采用2m；---地下水位深度（m)，宜按建筑使用期內(nèi)年平均最高水位采用，也可按近期內(nèi)年最高水位采用；---液化土特征深度（m)，按右表采用。9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別---上覆非液化土層厚度（m)；---基礎埋置深度(m)；---地下水位深度（m)；---液化土特征深度(m).上面判別式（db=2)亦可用下圖表示：1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)粉土7度9度8度7度8度9度db>2時，在du、dw中減去（db-2)后再查圖確定。查液化土特征深度表例1圖示為某場地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2m,該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m例1圖示為某場地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為砂土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2m,該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定需要考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2m1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土7度8度9度du=5.5mdw=6m查液化土特征深度表解：按判別式確定9m8m7m砂土8m7m6m粉土987烈度飽和土類別不滿足判別式，需要進一步判別是否考慮液化影響。例2圖示為某場地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為沙土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2.5m,

該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m例2圖示為某場地地基剖面圖上覆非液化土層厚度du=5.5m

其下為沙土，地下水位深度為dw=6m.基礎埋深db=2.5m,

該場地為8度區(qū)。確定是否考慮液化影響。解：按土層液化判別圖確定

需要進一步判別是否考慮液化影響。dw=6mdu=5.5mdb=2.5m1234567891012345678910dw(m)不考慮液化影響區(qū)須進一步判別區(qū)砂土7度8度9度2）細判采用標準貫入試驗判別

鉆孔至試驗土層上15cm處,用63.5公斤穿心錘，落距為76cm，打擊土層，打入30cm所用的錘擊數(shù)記作N63.5，稱為標貫擊數(shù)。用N63.5與規(guī)范規(guī)定的臨界值Ncr比較來確定是否會液化。1---穿心錘2---錘墊3---觸探桿4---貫入器頭5---出水孔6---貫入器身7---貫入器靴規(guī)范規(guī)定當飽和可液化土的標貫擊數(shù)N63.5的值小于Ncr值時，判為液化，否則判為不液化。---地下水位深度（m)---飽和土標準貫入試驗點深度（m)---液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值，按下表采用。---粘粒含量百分率，當小于3或是砂土時，均應取3。括號內(nèi)數(shù)值用于設計基本地震加速度為0.15和0.3g的地區(qū)12(15)---8（10)第二、三組1610(13)6（8）

第一組987設計地震分組烈度3.液化場地危害程度的確定采用土層柱狀液化等級判定。---判別深度內(nèi)每一個鉆孔標準貫入試驗點總數(shù)；---分別為i點標準貫入錘擊數(shù)的實測值和臨界值，當實測值大于臨界值時取臨界值的取值；---第i點所代表的土層厚度（m)；---第i層考慮單位土層厚度的層位影響權系數(shù)。若判別深度為15m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于15m時應取零值,5—15m時應按線性內(nèi)插值法取值;若判別深度為20m，當該層中點深度不大于5m時采用10，等于20m時應取零值，5—20m時應按線性內(nèi)插值法取值。液化指數(shù)由液化指數(shù)，按下表確定液化等級判別深度20m時的液化指標判別深度15m時的液化指標

嚴重

中等

輕微

液化等級液化等級與相應的震害液化等級

地面噴水冒砂情況

對建筑物的危害情況輕微地面無噴水冒砂，或僅在洼地、訶邊有零星的噴水冒砂點危害性小，一般不致引起明顯的震害中等噴水冒砂可能性大，從輕微到嚴重均有，多數(shù)屬中等危害性較大，可造成不均勻沉陷和開裂，有時不均勻沉陷可達200mm嚴重一般噴水冒砂都很嚴重，地面變形很明顯危害性大，不均勻沉陷可能大于200mm，高重心結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生不允許的傾斜三、抗液化措施及選擇地基和上部結(jié)構(gòu)處理，或其它經(jīng)濟的措施可不采取措施可不采取措施丁類全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結(jié)構(gòu)處理基礎和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的措施基礎和上部結(jié)構(gòu)處理，亦可不采取措施丙類全部消除液化沉陷全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對地基和上部結(jié)構(gòu)處理部分消除液化沉陷，或?qū)Φ鼗蜕喜拷Y(jié)構(gòu)處理乙類嚴重中等輕微地基的液化等級建筑類別1、全部消除地基液化沉陷的措施應符合：1）采用樁基時，樁端深入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度（不包括樁尖部分），應按計算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應小于0.5m，對其他非巖石尚不應小于1.5m；2）采用深基礎時，基礎底面埋入深度以下穩(wěn)定土層中的深度，不應小于0.5m；3）采用加密法（如振沖、振動加密、砂樁擠密、強夯等）加固時，應處理至液化深度下界，且處理后土層的標準貫入錘擊數(shù)的實測值不宜大于相應的臨界值m；4）挖除全部液化土層；5）采用加密法或換土法處理時，在基礎邊緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的1/2且不小于基礎寬度的1/5。2、部分消除地基液化沉陷的措施應符合：1）處理深度應使處理后的地基液化指數(shù)減少，當判別深度為15m時，其值不宜大于4，當判別深度為20m時，其值不宜大于5；對獨立基礎與條形基礎，尚不應小于基礎底面下液化特征深度和基礎寬度的較大值。2）處理深度范圍內(nèi)，應挖除其液化土層或采用加密法加固，使處理后土層的標準貫入錘擊數(shù)實測值不小于相應的臨界值。3）基礎邊緣以外的處理寬度與全部清除地基液化沉陷時的要求相同。1)選擇合適的基礎埋置深度；5)管道穿過建筑處應預留足夠尺寸或采用柔性接頭等。3.減輕液化影響的基礎和上部結(jié)構(gòu)處理，可綜合考慮采用下列措施：2)調(diào)整基礎底面積，減少基礎偏心；3)加強基礎的整體性和剛性，如采用箱基、筏基或鋼筋混凝土十字形基礎，加設基礎圈梁、基礎梁系等；4)減輕荷載，增強上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和均勻?qū)ΨQ性，合理設置沉降縫，避免采用對不均勻沉降敏感的結(jié)構(gòu)形式等；3.1概述

地震作用結(jié)構(gòu)的地震反應結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的地震作用效應第三章地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算

地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算是建筑抗震設計的重要環(huán)節(jié)，是確定所設計的結(jié)構(gòu)滿足最低抗震設防安全要求的關鍵步驟。

由于地震作用的復雜性和地震作用發(fā)生的強度的不確定性，以及結(jié)構(gòu)和體形的差異等，地震作用的計算方法是不同的。可分為簡化方法和較復雜的精細方法。底部剪力法振型分解反應譜法時程分析法靜力彈塑性方法一、結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展1.靜力理論階段---靜力法1920年，日本大森房吉提出。假設建筑物為絕對剛體。地震作用---地震系數(shù)將F作為靜荷載，按靜力計算方法計算結(jié)構(gòu)的地震效應2.定函數(shù)理論

蘇聯(lián)扎夫里耶夫首先提出的，他認為地震地面運動可用余弦函數(shù)來描述，也即地面位移為

蘇聯(lián)的柯爾琴斯基提出地面運動可用若干個不同振幅、不同阻尼和不同頻率的衰減正弦函數(shù)的和來表示，也即3.反應譜理論---反應譜法1940年，美國皮奧特提出。地震作用---重力荷載代表值---地震系數(shù)（反映震級、震中距、地基等的影響）---動力系數(shù)(反映結(jié)構(gòu)的特性,如周期、阻尼等的影響)按靜力計算方法計算結(jié)構(gòu)的地震效應目前，世界上普遍采用的方法。4.直接動力分析理論---時程分析法

將實際地震加速度時程記錄（簡稱地震記錄earth-quakerecord）作為動荷載輸入，進行結(jié)構(gòu)的地震響應分析。

此外，有用隨機振動理論來分析結(jié)構(gòu)地震響應統(tǒng)計特征的，有以地震時輸入結(jié)構(gòu)的能量進行設計，使結(jié)構(gòu)所吸收的能量不致造成結(jié)構(gòu)破壞的理論等。但這些方法還沒有進入抗震設計規(guī)范，因此未被抗震設計使用。5.非線性靜力分析方法（PushOverAnalysis)二、與各類型結(jié)構(gòu)相應的地震作用分析方法不超過40m的規(guī)則結(jié)構(gòu)：底部剪力法一般的規(guī)則結(jié)構(gòu)：兩個主軸的振型分解反應譜法

質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱結(jié)構(gòu)：考慮扭轉(zhuǎn)或雙向地震作用的振型分解反應譜法8、9度時的大跨、長懸臂結(jié)構(gòu)和9度的高層建筑：考慮豎向地震作用

特別不規(guī)則、甲類和超過規(guī)定范圍的高層建筑：一維或二維時程分析法的補充計算3.2單自由度彈性體系的地震反應分析一、地震作用下單自由度體系的運動方程質(zhì)點位移質(zhì)點加速度慣性力彈性恢復力阻尼力運動方程二、單自由度體系動力學分析回顧1.單自由度體系自由振動（1）無阻尼時時（2）有阻尼時m

將荷載看成是連續(xù)作用的一系列沖量，求出每個沖量引起的位移后將這些位移相加即為動荷載引起的位移。2.單自由度體系受迫振動---沖量法