《工程結構抗震設計》課件 第8、9章 多層和高層鋼結構房屋抗震設計、橋梁結構抗震設計

第8章多層和高層鋼結構房屋抗震設計工程結構抗震設計123456概述多層和高層鋼結構房屋的震害分析多層和高層鋼結構房屋的結構類型和抗震防線多層和高層鋼結構房屋的抗震設計基本規(guī)定多層和高層鋼結構房屋的抗震計算要點多層和高層鋼結構房屋的抗震構造措施世界上第一個多層鋼結構建筑（1872年建于巴黎)8.1概述鋼結構是多層和高層房屋

采用的一種主要結構形式?？?/p>

震設防地區(qū)適用的鋼結構房屋

體系主要有框架、框架-支撐（抗震墻）、筒體和巨型鋼框

架體系。其中，多層鋼結構的體系主要有框架體系、框架.支撐（抗震墻板）體系等。與鋼筋混凝土結構相比，鋼

結構材質(zhì)均勻，強度較高；鋼結

構強度重量比較高，所受的地震

作用減少；鋼結構延性及韌性較

好，具有較大的變形能力。故鋼

結構被認為具有良好的抗震性能，在地震中較少發(fā)生破壞現(xiàn)象。

但是，如果鋼結構房屋設計、制

作與施工不當，在地震作用下，

也可能發(fā)生構件失穩(wěn)、材料脆性

破壞或連接破壞，無法充分發(fā)揮

鋼材的優(yōu)良性能，結構未必具有

較高的承載力和延性。美國紐約大廈8.2.1構件破壞鋼結構構件破壞形式主要有：支撐構件的壓屈破壞、梁

柱的局部失穩(wěn)破壞、柱的水平裂縫或斷裂破壞。壓屈破壞局部失穩(wěn)破壞水平裂縫或斷裂破壞8.2.2節(jié)點破壞節(jié)點連接破壞主要有兩種類型：一種是支撐節(jié)點連接

破壞，另一種是梁柱節(jié)點連接破壞。（a）梁節(jié)點的破壞（b）柱節(jié)點破壞8.2.3基礎錨固破壞鋼柱與基礎的連接錨固破壞主要有螺栓拉斷、混凝

土錨固失效、連接板斷裂等。鋼柱腳的錨固破壞8.2.4結構倒塌結構倒塌是地震中最嚴重的結

構破壞形式。雖然鋼結構房屋抗震

性能好，一般較少出現(xiàn)整層坍塌的

破壞情況，但在1995年的阪神特

大地震中，不僅許多多層鋼結構在

首層發(fā)生了倒塌破壞，而且還有不

少鋼結構在中間層發(fā)生了整體坍塌

的破壞現(xiàn)象，。對地震中破壞的

1988幢鋼結構房屋調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其

中有90幢房屋發(fā)生了倒塌，占比

9.1%。究其原因，主要是設計布

置不合理、施工質(zhì)量不良等，形成

了結構的薄弱層。阪神特大地震中倒塌的鋼結構房屋8.3.1結構類型（1）框架結構

框架體系是僅由鋼梁和鋼柱構成的結構體系。這類結構

的抗側(cè)移能力主要取決于框架

柱和梁的抗彎能力，當房屋層

數(shù)較多或地震作用增大時，要

提高結構的抗側(cè)移剛度只有加

大梁和柱的截面尺寸。因此，

根據(jù)結構的承載性能和工程經(jīng)

濟性指標，框架體系在低烈度區(qū)主要適用于30層以下的鋼

結構房屋。在設防烈度較高地區(qū)，框架體系的適用高度則有

所降低。（2）框架-支撐結構框架-支撐體系是在框架結構體系中沿平面縱、橫兩個方向

均勻布置一定數(shù)量的支撐所形成的結構體系，它是在框架的一跨或幾跨中沿豎向連續(xù)布置支撐構成的?？蚣?支撐結構

體系主

要依靠支撐抵抗風和水平地震作用。支撐體系的布置主要根據(jù)建筑要求及結構功能來確定，一

般布置在端框架中及電梯井周圍處。支撐類型的選擇與抗震要求有關，也與建筑的層高、柱距

以及建筑使用要求（如人行通道、門洞和空調(diào)管道設置等）有關，因此需要根據(jù)不同的設計條件選擇適宜的支撐類型。按照

鋼支撐的布置形式，主要分為中心支撐和偏心支撐兩大類。中心支撐的類型（a）X行支撐；（b）單斜支撐；（c）人字形支撐；（d）K形支撐；（e）V形支撐中心支撐是指支撐斜桿與橫梁及柱的軸線交匯于一點?？?/p>

架-中心支撐結構是通過支撐提高框架的側(cè)向剛度和水平承載力，是抵抗水平地震作用的有效結構體系，因而在相同烈度地區(qū)，框架-中心支撐結構的高度可以比框架結構高度高得多。偏心支撐是指支撐斜桿的軸線偏離梁柱軸線交點，或一端偏

離梁柱軸線交點，或在人字形支撐的形式中，將原來交于一點的

支撐拉開一段距離，形成消能梁段。偏心支撐框架的設計原則是強柱、強支撐和弱消能梁段。偏心支撐的類型（a）門架式1；（b）門架式2；（c）單斜桿式；（d）人字形式；（e）V字形式（3）框架-抗震墻結構框架-抗震墻板體系是以鋼框架為主體，并配置一定數(shù)量的

抗震墻板。框架結構中設置

抗震墻板，可以起到與設置支撐相

同的作用?？拐饓Π逯饕幸韵氯N類型：①鋼抗震墻板；②內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板；③帶豎縫鋼筋混凝土墻板。（a）內(nèi)藏鋼板剪力墻與框架的連接（b）帶豎縫鋼筋混凝土墻板與框架的連接（4）筒體結構筒體結構體系因其剛

度較大，有較強的抗側(cè)能

力，能形成較大的使用空

間，對于超高層建筑是一

種經(jīng)濟有效的結構形式。

根據(jù)筒體的布置、組成、

數(shù)量的不同，筒體結構體

系可分為框架筒、桁架筒、筒中筒及束筒等。（5）巨型框架結構

巨型框架結構體系是由柱距較大的立體桁架柱及桁架梁構成

的一種結構體系。立體桁架柱和

梁分別形成巨型柱和梁，巨型梁

沿縱橫向布置形成空間桁架層，

在空間桁架層之間設置次框架結

構，以承受空間桁架層之間的各

層樓面荷載，并將其傳遞給巨型梁和柱。

這種體系能滿足建筑

設計大空間要求，同時又保證結構具有較大的剛度和強度。8.3.2抗震防線鋼結構房屋進行抗震設計時，為了實現(xiàn)“大震不倒”的抗震

目標，應該考慮多道抗震防線的設置問題。在框架結構體系中，由于柱子是

使結構免于倒塌的最重要支承重力荷

載構件，因此一般希望梁端形成塑性

鉸而不是在柱端形成。（a）形成“強

柱弱梁”型破壞機制，即整體梁鉸屈

服機制；（b）形成“強梁弱柱”型破

壞機制，即某層柱鉸屈服機制

。顯然，前者的結構耗能遠大于后者，后者

僅在結構的某一薄弱層中實現(xiàn)能量耗

散。所以，框架結構中的梁抵抗機制就是結構的第一道抗震防線。（a）整體機制 （b）層間8.4.1結構房屋適用的最大高度和最大高寬比（1）鋼結構房屋適用的最大高度

鋼結構民用房屋的結構類型和最大高度應符合表中的規(guī)定。平面和豎向均不規(guī)則的鋼結構，適用的最大高度宜適當降低。表8.1

鋼結構房屋適用的最大高度結構類型6度7度8度9度(0.1g)(0.15g)(0.20g)(0.30g)(0.40g)框架11090907050框架.中心支撐220200180150120框架.偏心支撐（延性墻）板）240220200180160筒體（框筒、筒中筒、桁架筒、束筒）和巨型框架300280260240180（2）鋼結構房屋適用的最大高寬比高寬比指房屋總高度和沿水平地震作用方向?qū)挾鹊谋戎?，由于建筑可能承受各方向的水平地震作用，故高寬比指房屋總高?/p>

與平面較小寬度乏比。表8.2

鋼結構民用房屋適用的最大高寬比注：當塔形建筑的底部有大底盤時，高寬比可按大底盤以上計算。地震烈度6、789最大高寬比6.

56.

05.58.4.2鋼結構房屋抗震等級的劃分鋼結構房屋應根據(jù)設防分類、烈度和房屋高度采用不同的

抗震等級，并應符合相應的設計和構造措施要求。丙類建筑的

抗震等級應按表確定。甲、乙類設防的建筑結構，其抗震設防

標準的確定，按現(xiàn)行國家標準《建筑工程抗震設防分類標準

KGB50223—2008)的規(guī)定處理。表8.3 鋼結構房屋的抗震等級注：①高度接近或等于髙度分界時，應允許結合房屋不規(guī)則程度和場地、地基條件確定抗震等級。②一般情況，構件的抗震等級應與結構相同；當某個部位各構件的承載力均滿足2倍地震作用組合下的內(nèi)力要求時，7.9度的構件抗震等級應允許按降低1度確定。③本章“一、二、三、四級”即“抗震等級為一、二、三、四級”的簡稱。房屋高度地震烈度6789≤50m一四三二>50m四二二一8.4.3鋼結構房屋的結構布置原則（1）結構平面布置1.

建筑平面宜簡單規(guī)則，并使結構各層的抗側(cè)力剛度中心

與質(zhì)量中心接近或重合，同時各層剛心與質(zhì)心接近在同一豎

直線上。2.

建筑的開間、進深宜統(tǒng)一。當鋼框筒結構采用矩形平面

時，其長寬比不應大于1.5：1，不能滿足此項要求時，宜采

用多束筒結構。3.

高層建筑鋼結構不宜設置防震縫，但薄弱部位應注意采

取措施提高抗震能力。如必須設置伸縮縫，則應同時滿足防

震縫的要求。4.

樓層剛度大于其相鄰上層剛度的70%，且連續(xù)三層總的

剛度降低不超過50%。5. 相鄰樓層質(zhì)量之比不超過1.5(屋頂層除外）。6. 任意樓層抗側(cè)力構件的總受剪承載力大于其相鄰上層80%。7. 框架-支撐結構中，支撐宜豎向連續(xù)布置，除底部樓層和外

伸剛臂所在樓層外，支撐的形式和布置在豎向宜一致。（2）防震縫的設置

鋼結構房屋宜避免采用不規(guī)則建筑結構方案，不設防震縫；需要設置防震縫時，縫寬應不小于相應鋼筋混凝土結構房屋的1.5倍。8.4.6結構體系的選用對鋼結構體系進行選用和布置時，除了要考慮最大適用

高度外，采用框架結構、框架-支撐結構和框架.抗震墻板結

構的鋼結構房屋，還應符合下列規(guī)定：

(1)在框架結構中增加中心支撐或偏心支撐等抗側(cè)力構件時，

應遵循抗側(cè)力剛度中心與水平地震作用合力接近重合的原則，即支撐框架在兩個方向的布置均宜基本對稱，支撐框架之

間樓蓋的長寬比不宜大于3。(2)采用框架結構時，甲、乙類建筑以及高層的丙類建筑，不

應采用單跨框架結構，多層的丙類建筑不宜采用單跨框架結構。(3)三、四級且高度不超過50m的鋼結構宜采用中心支撐，也

可采用偏心支撐、屈曲約束支撐等消能支撐。

(4)一、二級鋼結構房屋，宜設置偏心支撐、帶豎縫鋼筋混凝

土抗震墻板、內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板或屈曲約束支撐等

消能支撐。8.4.7樓蓋體系的選擇(1) 宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋混凝土組合樓板或鋼筋混凝土

樓板，并應與鋼梁有可靠連接。(2) 對于6度、7度時不超過50m的鋼結構，尚可采用裝配整

體式鋼筋混凝土樓板，也可采用裝配式樓板或其他輕型樓蓋，但應將樓板預埋件與鋼梁焊接，或采取其他保證樓蓋整

體

性的措施。(3) 對轉(zhuǎn)換層樓蓋或樓板有大洞口等情況，必要時可設置水

平支撐。（a）板肋垂直于主梁（b）板肋平行于主梁8.4.8地下室的設置鋼結構房屋的地下室設置，應符合下列要求：(1)設置地下室時，框架-支撐（抗震墻板)結構中豎向連續(xù)

布置的支撐（抗震墻板）應延伸至基礎；鋼框架柱應至少延伸至地下一層，其豎向荷載應直接傳至基礎。(2)超過50m的鋼結構房屋應設置地下室。其基礎埋置深

度，當采用天然地基時不宜

小于房屋總高度的1/15;當采用樁

基時，樁承臺埋深不宜小于房屋總高度的1/20。8.5.1鋼結構房屋的計算模型1.模型選擇鋼結構房屋的計算模型，當建筑結構布置規(guī)則、質(zhì)量及剛

度沿高度分布均勻、不計算扭轉(zhuǎn)效應時，可采用平面結構計算模型；當建筑結構平面或立面不規(guī)則、體形復雜、無法劃

分成

平面抗側(cè)力單元的結構時，應采用空間結構計算模型。

2.抗側(cè)力構件的模型簡化(1) 支撐斜桿構件的兩端連接節(jié)點雖然按剛接設計，但在研究

中發(fā)現(xiàn)，支撐構件兩端承

擔的彎矩很小。因此鋼框架-支撐結

構中的支撐斜桿可按端部鉸接桿計算。(2)

內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板構件是以鋼板為基本支撐，外

包鋼筋混凝土墻板的預制構件。它只在支撐節(jié)點處與鋼框架相

連，而且混凝土墻板與框架梁柱間留有間隙，因此實際上仍是

一種支撐，則計算模型中可按支撐桿件模擬。(3) 帶豎縫混凝土抗震墻板，可按只承受水平荷載產(chǎn)生的剪力、不承受豎向荷載產(chǎn)生的壓力來模擬。3.重力二階效應的影響

由于鋼結構房屋的延性較好，允許的側(cè)移較大，隨著鋼結構房屋高度的增加，重力二階效應的影響也越來越大。《抗震

規(guī)范》規(guī)定，當結構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.節(jié)點域剪切變形對結構側(cè)移的影響

對于鋼結構房屋,是否考慮梁柱節(jié)點域剪切變形對層間位移的影響要根據(jù)結構形式、框架柱的截面形式以及結構的層數(shù)、高度而定?！犊拐鹨?guī)范》規(guī)定，對工字型截面柱，宜計入梁

柱節(jié)點域剪切變形對結構側(cè)移的影響；對箱形柱框架、中心支撐框架和不超50m的鋼結構，其層間位移計算可不計入梁柱節(jié)

點域剪切變形的影響，近似按框架軸線進行分析。8.5.2地震作用下鋼結構房屋的計算方法1.地震作用計算方法

對鋼結構房屋進行抗震設計時，其地震作用計算方法可根據(jù)不同情況，分別采用第3章介紹的底部剪力法、振型分

解反應譜法和時程分析法。2.阻尼比的取值實測研究表明，鋼結構房屋的阻尼比小于混凝土結構房

屋。《抗震規(guī)范》規(guī)定：鋼結構抗震計算的阻尼比宜符合下

列規(guī)定：(1)

在多遇地震下的計算，高度不大于50m時，可取0.04；高度大于50m且小于200m時，可取0.03；高度不小于200m時，宜取0.02。(2) 當偏心支撐框架部分承擔的地震傾覆力矩大于結構總地震

傾覆力矩的50%時，其阻尼比可比第（1）點相應增加0.005。(3) 在罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05。采用屈曲

約束支撐的鋼結構，阻尼比按消能減震結構的規(guī)定采用。3.設計反應譜鋼結構房屋阻尼比按上述規(guī)定取值后，在進行地震作用計

算時，其設計反應譜需按阻尼比作相應調(diào)整。8.5.3地震作用下鋼結構房屋的內(nèi)力調(diào)整和內(nèi)力組合1.內(nèi)力調(diào)整

鋼結構房屋在地震作用下的內(nèi)力分析，應符合下列規(guī)定：（1）

對框架梁，可按梁端內(nèi)力設計，而不按柱軸線處的內(nèi)

力設計。（2）

鋼框架.支撐結構的斜桿可按端部鉸接桿計算；其框架

部分按剛度分配計算得到的地震層剪力乘以調(diào)整系數(shù)，達到

不小于結構總地震剪力的25%和框架部分最大層剪力的1.8倍二者的較小值。（3）

中心支撐框架的斜桿軸線偏離梁柱軸線交點不超過支

撐桿件的寬度時，仍可按中心

支撐框架分析，但應計由此產(chǎn)

生的附加彎矩。對于偏心支撐框架結構，為了確保消能梁段能進人彈塑性工

作，消耗地震輸人能量，

與消能梁段相連構件的內(nèi)力設計值，應

按下列要求調(diào)整：（1）支撐斜桿的軸力設計值,應取與支撐斜桿相連接的消能梁段

達到受剪承載力時支撐斜桿軸力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，一級不應小于1.4,二級不應小于1.3,三級不應小于1.2。（2）位于消能梁段同一跨的框架梁內(nèi)力設計值，應取消能梁段

達到受剪承載力時框架梁內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積；其增大系數(shù)，

一級不應小于1.3,二級不應小于1.2,三級不應小于

1.1。（3）框架柱的內(nèi)力設計值，應取消能梁段達到受剪承載力時柱

內(nèi)力與增大系數(shù)的乘積；

其增大系數(shù)，一級不應小于1.3,二級不

應小于1.2,三級不應小于1.1。（4）鋼結構轉(zhuǎn)換構件下的鋼框架柱，地震內(nèi)力應乘以增大系數(shù)，其值可采用1.5。8.5.4地震作用下鋼結構房屋的變形驗算為了實現(xiàn)“小震不壞”“大震不倒”的抗震設防目標，根

據(jù)“兩階段”設計方法，應分別控制

鋼結構在多遇地震作用

和罕遇地震作用下的變形，使其不超過一定的數(shù)值。首先，為了防止在多遇地震作用下過大的層間變形造成非

結構構件的破壞，必須對鋼結構進行多遇地震作用下的彈性變

形驗算，即樓層內(nèi)最大的彈性層間位移應符合式（8.1）的驗

算要求，多、高層鋼結構的彈性層間位移角限值應不大于

1/250。其次，為了防止在罕遇地震作用下過大的層間變形造

成結構的破壞和倒塌。必須對鋼

結構進行罕遇地震作用下薄

弱層的彈塑性變形驗算，即樓層內(nèi)最大的彈塑性層間位移應符

合式（8.2）的驗算要求，多、高層鋼結構的彈塑性層間位移

角限值取1/50。8.5.5鋼結構的整體穩(wěn)定鋼結構的穩(wěn)定分為傾覆穩(wěn)定和壓屈穩(wěn)定兩種類型。傾覆穩(wěn)定可通過限制高寬比來滿足，壓屈穩(wěn)定又分為整體穩(wěn)定和局部

穩(wěn)定。當鋼框架梁的上翼緣采用抗剪連接件與組合樓板連接時，可不驗算地震作用下的整體穩(wěn)定。8.5.6鋼結構構件與連接的抗震承載力驗算1.鋼框架構件及節(jié)點的抗震承載力驗算

鋼框架節(jié)點處的抗震承載力驗算，應符合下列規(guī)定：①節(jié)點左右梁端和上下柱端的全塑性承載力，除下列情況之一

外，應符合式（8.3）和式（8.4）要求：(1) 柱所在樓層的受剪承載力比相鄰上一層的受剪承載力高出25%;(2) 柱軸壓比不超過0.4,或柱軸力符合

；(3) 與支撐斜桿相連的節(jié)點。

等截面梁與柱連接時：端部翼緣變截面的梁與柱連接時：②節(jié)點域的屈服承載力應符合下列要求：工字形截面柱

：箱型截面柱

：圓管截面柱

:③工字形截面柱和箱形截面柱的節(jié)點域應按下列公式驗算：2.中心支撐框架構件的抗震承載力驗算①支撐斜桿的受壓承載力應按下式驗算：3.偏心支撐框架構件的抗震承載力驗算①消能梁段的受剪承載力應符合下列要求：支撐斜桿與消能梁段連接的承載力不得小于支撐的承載

力。若支撐需要抵抗彎矩，支撐與梁的連接應按抗壓彎連接設計。4.鋼結構抗側(cè)力構件的連接計算①梁與柱剛性連接的極限承載力，應按下列公式驗算：（8.16）（8.17）②支撐與框架連接和梁、柱、支撐的拼接極限承載

力，應按下列公式驗算：支撐連接和拼接：梁的拼接：柱的拼接：（8.18）（8.19）（8.20）③柱腳與基礎的連接承載力，應按下列公式驗算：8.6.1鋼框架結構的抗震構造措施2.框架梁、柱板件寬厚比限值在鋼框架設計中，框架梁、柱板件寬厚比的規(guī)

定，是以結構符合“強柱弱梁”原則為前提的，并考慮

柱僅在后期出現(xiàn)少量塑性，不需要很高的轉(zhuǎn)動能力?？?/p>

架梁、柱板件寬厚比，應符合表8.6的規(guī)定。表8.6框架梁、柱的板件寬厚比限值板件名稱抗震等級一級二級三級四級柱工字形截面翼緣外伸部分10111213工字形截面腹板43454852箱形截面壁板33363840梁工字形截面和箱形截面翼緣外伸部分991011箱形截面翼緣在兩腹板之間的部分30303236工字形截面和箱形截面腹板72.120Nb/(Af)<6072.100Nb/(Af)<6580.110Nb/(Af)<7085.120Nb/(Af)<753.梁柱構件的側(cè)向支撐梁柱構件的側(cè)向支撐應符合下列要求：（1）梁柱構件受壓翼緣應根據(jù)需要設置側(cè)向支撐。（2）梁柱構件在出現(xiàn)塑性鉸的截面，上下翼緣均應設置側(cè)

向支撐。（3）相鄰兩側(cè)向支撐點間的構件長細比，應符合現(xiàn)行國家

標準《鋼結構設計規(guī)范》(GB

50017—2003)的有關規(guī)定。4.梁與柱的連接構造要求（1）梁與柱的連接宜采用柱貫通型。（2）柱在兩個互相垂直的方向都與梁剛接時宜采用箱形截面，

并在梁翼緣連接處設置隔板；隔板采用電渣焊時，柱壁板厚度

不宜小于16mm，小于16mm時可改用工字形柱或采用貫通式隔板。當柱僅在一個方向與梁剛接時，宜采用工字形截面，并將柱

腹板置于剛接框架平面內(nèi)。（3）工字形柱（繞強軸）和箱形柱與梁剛接時，應符合下列要

求：框架梁與柱現(xiàn)場連接（1）梁翼緣與柱翼緣間應采用全熔透坡口焊縫；一、二級抗震

時，應檢驗焊縫的V形切口沖擊韌性，其夏比沖擊韌性在20°C時不低于27J。（2）柱在梁翼緣對應位置應設置橫向加勁肋，加勁肋厚度不應

小于梁翼

緣厚度，強度與梁翼緣相同。（3）梁腹板宜采用摩擦型高強度螺栓與柱連接板連接（經(jīng)工藝

試驗合格能確?，F(xiàn)場焊

接質(zhì)量時，可用氣體保護焊進行焊接）；腹板角部應設置焊接孔，孔形應使其端部與梁翼緣和柱翼緣

間的全熔透坡口焊縫完全隔開。（4）腹板連接板與柱的焊接，當板厚不大于16mm時應采用雙面

角焊縫，焊縫有效厚度應滿足等強度要求，且不小于5mm；板厚

大于16mm時采用K形坡口對接焊縫。該焊縫宜采用氣體保護焊，

且板端應繞焊。（5）—級和二級抗震時，宜采用能將塑性鉸自梁端外移的端部

擴大形連接、梁端加蓋板或骨形連接。（6）框架梁采用懸臂梁段與柱剛性連接時，懸臂梁段與柱應

采用全焊接連接，此時上下翼緣焊接孔的形式宜相同；梁的

現(xiàn)場拼接可采用翼緣焊接、腹板螺栓連接或全部螺栓連接。（7）箱形柱與梁翼緣對應位置設置的隔板，應采用全熔透對

接焊縫與壁板相連。工字形柱的橫向加勁肋與柱翼緣，應采

用全熔透對接焊縫連接，與腹板可采用角焊縫連接。（9）當節(jié)點域的腹板厚度不滿足式（8.5)和式（8.9)及式（

8.10)時，應采取加厚柱腹板或采取貼焊補強板的措施。補強

板的度及其焊縫應按傳遞補強板所分擔剪力的要求設計。（10）梁與柱剛性連接時，柱在梁翼緣上下各500mm的范圍內(nèi)，柱翼緣與柱腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫應采用全熔

透坡口焊縫。5.柱與柱的連接

柱與柱的連接應符合下列要求：（1）框架柱的接頭距框架梁上方的距離，可取1.3m和柱凈高一

半二者的較小值。（2）上下柱的對接接頭應采用全熔透焊縫，柱拼接接頭上下各

100mm范圍內(nèi)，工字形柱

翼緣與腹板間及箱形柱角部壁板間的

焊縫，應采用全熔透焊縫。6.鋼柱腳鋼結構房屋的剛接柱腳主要有埋入式、外包式和外露式

三種。考慮到1995年日本阪神

大地震中，外包式柱腳的破壞較

多，性能較差，所以抗震規(guī)范規(guī)定：鋼結構的剛接柱腳宜采用

埋入式，也可采用外包式。又鑒于在以往的大地震中發(fā)生過外

露式柱腳錨栓被拔出等破壞現(xiàn)象，因此高烈度地區(qū)采用外露式

柱腳應慎重。所以抗震規(guī)范規(guī)定：6度、7度且高度不超過50m時

也可采用外露式剛接柱腳。8.6.2鋼框架—中心支撐結構的抗震構造措施表8.7鋼結構中心支撐板件寬厚比限值板件名稱抗震等級一級二級三級四級翼緣外伸部分891013工字形截面腹板25262733箱形截面壁板18202530圓管外徑與壁厚比38404042第8章

多層和高層鋼結梅房屋抗震設計2.

中心支撐節(jié)點的構造要求(

1）

一、二、三級時，支撐宜采用

H形鋼制作，兩端與框架可采用剛接構造，梁柱與支撐

連接處應設置加勁肋；一級和二級采

用焊接工字形截面的支撐時，其翼緣與腹板的連接宜

采用全熔

透連續(xù)焊縫，(

2

）

支撐與框架連接處，支撐軒端宜做成圓弧。(

3

）

菜在與V形支撐或人字形

支撐相交處，應設置側(cè)

向支承；該

支承點與梁端支承點間

的側(cè)向長細比（λy

）

以及支承力

，應符合現(xiàn)行國家標準

《鋼結構設計規(guī)范KGB

50017-200

3）計的規(guī)定。關于塑性設(

4

）

若支撐和框架采用節(jié)點板連接，應符合現(xiàn)行國家標準

《鋼結構設計規(guī)范》(GB

50017-2

00

3）

關于節(jié)點板在連接桿件每側(cè)有不小于

30°夫角的規(guī)定；一、二級時，支撐端部至節(jié)點板最近嵌固點

（

節(jié)點板與框架構件連接焊縫的端部）

在沿

支撐桿件軸線

方向的距離

，不應

小于節(jié)點板厚度的2倍。3.框架.中心支撐結構的框架部分要求當房屋高度不高于100m，且框架部分按計算分配的地震剪力不大于結構底部總地震剪力的25%時，一、二、三級

的抗震構造措施可按框架結構降低一級的相應要求采用。

其他抗震構造措施，應符合9.6.1節(jié)對框架結構抗震構造措

施的規(guī)定。8.6.3鋼框架—偏心支撐結構的抗震構造措施1.框架及支撐的構造要求（1）偏心支撐框架消能梁段的屈服強度越高，屈服后的延性

就越差，耗能能力也就越小。因此，消能梁段的鋼材屈服強

度不應大于345MPa。消能梁段及與消能梁段同一跨內(nèi)的非消

能梁段，其板件的寬厚比不應大于表8.8規(guī)定的限值。表8.8偏心支撐框架梁的板件寬厚比限值板件名稱寬厚比限值翼緣外伸部分8腹板當N/Af≤0.14時90[1.1.65N/(Af)]當N/Af≥0.14時90[2.3.N/(Af)]2.消能梁段的構造要求第8章

多層和高層鋼結梅房屋抗震設計3.

消能梁段與柱的連接構造(

1）

消能梁段與柱的連接時，其長度不得大于1.6M1p／町，且應

滿足相關標準的規(guī)定。(

2

）

消能梁段翼緣與柱翼緣之間應采用坡口全熔透對接焊縫連接，消能梁段腹板與柱之

間應采用

角焊縫（氣體保護焊

）

連接；

角焊縫的承載力

不得小于消能梁段腹板的軸力、剪力

和彎矩同

時作用

時的承載力

。(

3

）

消能梁段與柱腹板連接時，消能梁段翼緣與橫向加勁板間

應采用坡口全熔透焊縫，

其腹板．與柱連接板間應采用

角焊縫（氣體保護焊

）

；角焊縫的承載力

不得小于消能梁段腹板的軸力

、

剪力和彎矩同

時作用

時的承載力

。第8章

多層和高層鋼結梅房屋抗震設計4.

消能梁與

支撐的連接構造

消能梁段兩端上下翼緣應設直側(cè)向支撐，支撐的軸力設計值不得小于消能梁段翼緣軸

向承載力的侃

，即0.

02btttf

O5.

非消能梁段與支撐的連接構造

偏心支撐框架梁的非消能梁段上下翼緣，應設直側(cè)向支撐，支撐的軸力設計值不得小于

梁翼緣軸向承載力的

2%，即,o,.OZ

btttf

o6.

框架一偏心支撐結構的框架部分的構造要求框架

偏心支撐結構的框架部分，當房屋

高度不

高于lOOm且框架部分按計算分配的地

震作用

不大于結構底部總地震剪力的

25%時，一、二、三級的抗震構造措施可按框架結構降低

一級的

相應要求采用

。其他抗震構造措施，應符合9.

6,.

1節(jié)對框架結構

抗震構造措施的規(guī)定。2023年第9章 橋梁結構抗震設計工程結構抗震設計橋梁震害分析概述123456橋梁抗震設防原則和設防標準橋梁抗震作用計算要點橋梁抗震設計橋梁結構抗震措施9.1概述雖然橋梁震害現(xiàn)象早有發(fā)生，但人類正式記錄的第一次橋梁

震害卻是發(fā)生在1906年美國舊金山大地震，在這次地震事件

中，人們注意到了一座鐵路橋梁的倒塌。在這之后，世界上又發(fā)生了多次對橋梁抗震設計影響重大的

破壞性地震：如日本1923年關東大地震，1948年福井地震和

1964年新瀉地震等，新西蘭1929年默奇森地震和1931年內(nèi)皮爾

即地震，美國1964年阿拉斯加地震,1971年圣·費爾南多地震

等，以及我國1976年的唐山大地震。唐山地震給橋梁的震害推動了我國橋梁抗震的各項研究工作

的發(fā)展，近30年來，我國在橋梁抗震研究方面取得了豐碩的成

果，1988年頒布施行了新的鐵路工程抗震設計規(guī)范，1990年頒

布施行了公路工程抗震設計規(guī)范，唐山地震后，我國橋梁抗震

研究工作才得到重視,是我國橋梁抗震研究的一個轉(zhuǎn)折點。9.2.1橋梁震害的原因及分類震害分析表明，引起橋梁震害的原因主要有四個：（1）所發(fā)生的地震強度超過了抗震設防標準，是難以預料的；（2）橋梁場地對抗震不利，地震引起地基失效或地基變形；（3）橋梁結構設計、施工錯誤；（4）橋梁結構本身抗震能力不足。從抗震設計的角度出發(fā)，可以將橋梁震害分為兩大類，即地基失效引起的破壞和結構強烈振動引起的破壞。1．地基失效引起的破壞地基失效引起的破壞是由地震引起的地基喪失承載能力的現(xiàn)象，屬于靜力作用，是由于地基失效產(chǎn)生的相對位移引起的結構破壞。強烈地震時，地裂縫、滑坡、砂土液化、軟土震陷等，都會使地基產(chǎn)生開裂、滑動、不均勻沉降等，進而喪失穩(wěn)定性和承載能力，使建造在上面的橋梁結構受到破壞。2．結構強烈振動引起的破壞地震時，地面運動引起橋梁結構的振動，使結構的內(nèi)力和變形大幅度地增加，從而導致結構破壞甚至倒塌。結構強烈振動引起的破壞屬于動力作用，是由于振動產(chǎn)生的慣性力引起的破壞。主要有兩個方面的原因：一是外因，即結構遭遇的地震動的強度遠遠超過設計預期的強度；二是內(nèi)因，即結構設計和細部構造以及施工方法上存在缺陷，如：構件強度和延性不足、各構件之間連接不牢、結構布置和構造不合理等。9.2.2橋梁震害的破壞形式根據(jù)震害造成的破壞部位，可以分為上部結構的震害、支

座和伸縮縫的震害以及下部結構和基礎的震害。1．上部結構的震害

上部結構指橋梁支座以上的橋跨結構，多采用混凝土或預應力

混凝土裝配式構件，其斷面常為T形、開Π、箱形或中空圓孔截面，這部分直接承受橋上交通荷載。（1）上部結構自身的震害

橋梁上部結構自身遭受震害而

發(fā)生破壞的情形比較少見，在

發(fā)現(xiàn)的少數(shù)震害中，主要是鋼

結構的局部屈曲破壞。鋼箱梁的局部屈曲破壞拱橋風撐的屈曲破壞（2）上部結構的移位震害

橋梁上部結構的移位震害比較常見，通常表現(xiàn)為縱向移位、橫向移位以及扭轉(zhuǎn)移位造成的破壞，一般在伸縮縫處比較容易

發(fā)生移位震害。地震發(fā)生時，橋梁的梁體移位是避免不了的，

如果不是太大的移位，震后通過換掉破壞的支座，把梁體恢復

原位，橋梁還可以繼續(xù)使用。但是過大的移位會導致落梁，這

是不允許的，所以必須采取抗震措施減小梁體位移。上部結構縱向移位上部結構橫向移（3）上部結構的碰撞震害

如果相鄰結構的間距太小，當?shù)卣鸢l(fā)生時兩相鄰結構容易發(fā)生碰撞，產(chǎn)生較大的撞擊力，從而造成結構的破壞。橋梁上

部結構的碰撞震害通常有：相鄰跨上部結構的碰撞、上部結構

與橋臺的碰撞以及相鄰橋梁間的碰撞等。上部結構與橋臺間的碰撞相鄰跨上部結構的碰撞相鄰橋梁結構間的碰撞2．支座及伸縮縫的震害（1）支座的震害

在歷次破壞性地震中，支座的震害現(xiàn)象都較普遍，主要原因表支座的移位震害輥軸支座的輥軸脫落現(xiàn)在支座設計沒有充分考慮抗震的要求，連接與支擋等構造措施

不足，以及某些支座形式和材料本身的缺陷。(a)(b)（2）伸縮縫破壞

圖a為臺灣14號線炎峰橋伸縮縫地震破壞情況，圖b為阪神地震中西宮港大橋引橋伸縮縫地震破壞情況。梁間連接裝置的破壞（3）梁間連接裝置的破壞

梁間連接裝置的破壞雖然不能引起橋梁垮塌癱瘓，但是它的破壞也會大大加重橋梁的震害，因此在橋梁抗震設計和橋梁施工中應給予重視和恰當?shù)奶幚怼D9.12為梁間連接裝置的破壞。3.下部結構和基礎的震害（1）橋梁墩柱的震害

筋混凝土墩柱的破壞形式主要有彎曲破壞和剪切破壞。還有基1

）

墩柱

的

彎

曲破壞橋梁墩柱的彎曲破壞非常常見，

主要是約束箍筋配置不足、

縱向鋼筋的搭接或焊接不牢等引起的墩柱的延性不足。立交橋的墩柱彎曲破壞腳破壞。比較高柔的橋墩，多為彎曲型破壞；而矮粗的橋墩，多

為剪切破壞；介于兩者之間的，為混合型破壞模式。墩柱彎曲破壞2）

墩柱的剪切破壞較矮的墩中較為普遍出現(xiàn)剪切或彎剪破壞，橋墩的抗剪強度不足，是出現(xiàn)這類震害的根本原因。在地震中此類破壞較多，可能發(fā)生在帽梁與墩柱連接處、墩柱中部或墩柱與承臺的連接處。剪切破壞3)

墩柱的基腳破壞墩柱的基腳破壞非常少見，

但一旦出現(xiàn)后果就非常嚴重。

圖9.18為1971年美國的圣費南多地震中墩柱基腳破壞，22根螺紋鋼筋從樁基礎中拔出，

導致橋墩倒塌。

由于墩底主鋼筋的構造處理不當，

造成主鋼筋的錨固失敗。美國的圣費南多地震中墩柱基腳破壞（2）框架墩的震害震害主要表現(xiàn)為:

蓋梁的破壞，墩柱的破壞以及節(jié)點的破壞。

蓋梁的破壞形式為：當?shù)卣鹆椭亓ΟB加時，剪切強度不足引起的剪切破壞;

蓋梁負彎矩鋼筋的過早截斷引起的彎曲破壞;

以及蓋梁鋼筋的錨固長度不夠引起的破壞。節(jié)點的破壞主要是剪切破壞。地震中，該橋有一段800m長的上層橋面因墩柱斷裂塌落在下層橋面上，上層框架完全毀壞。主要原因：梁柱節(jié)點配筋不足，豎直柱體配筋連續(xù)性和橫向箍筋不足。蓋梁鋼筋的錨固長度不夠。1989年美國洛馬·普里埃塔地震中Cypress高架橋上層框架塌落汶川地震中百花大橋框架墩節(jié)點區(qū)域震害系梁與墩柱的節(jié)點區(qū)域發(fā)生破壞，系梁端部和墩柱

局部發(fā)生剪切破壞。1999年臺灣集集

地震中橋臺向后

傾斜（3）橋臺的震害

橋臺的震害在橋梁震害中是較為常見，主要造成原因為地基失效引起的橋臺滑移、臺身與上部結構的碰撞破壞及橋臺向后傾

斜等1

9

9

9

年

土

耳

其

Duzce地

震

中

橋

臺翼墻損壞。（4）地基與基礎破壞

基礎的破壞與地基的破壞緊密相關，幾乎所有地基的破壞都會引起基礎的破壞，主要表現(xiàn)為移位、傾斜、下沉、折斷和屈曲

失穩(wěn)。基礎破壞的原因有:

擴大基礎的震害一般由砂土液化或地基失

效的不均勻沉降和由土承載力和穩(wěn)定性不夠，地面產(chǎn)生大變形，

導致地層發(fā)生水平滑移、下沉、斷裂而引起的;

常用樁基礎除了

上面的原因外，還有上部結構傳下來的慣性力所引起的樁基剪切、彎曲破壞，更有樁基礎設計不當所引起的震害。砂土液化引起的橋梁倒塌橋址處上部土層由軟黏土和沖積砂土組成，所以沒有液化問題，樁基沒有發(fā)生豎向沉降，但樁與樁周土發(fā)生了30-45cm的脫空。從而造成地基土對樁身的橫向約束力不足。于是，

在上部結構傳下來的地震慣性力作用下，

樁身產(chǎn)生了過大的橫向位移，

最終導致樁頂彎曲、

剪切破壞。9.2.3橋梁震害分析及啟示橋梁震害的外因往往無法預測和避免，由于結構設計和細部

構造等不合理造成的橋梁震害，即震害的內(nèi)因是可以減輕甚至

避免的。1．橋梁震害分析其主要表現(xiàn)為抗震設防標準不合適，設防目標缺乏明確準則，

結構布置、形式和設計都不利于結構抗震，結構抗震分析方法

和抗震構造不當?shù)纫蛩?。具體體現(xiàn)主要為：（1）支承連接部件失效：強度不滿足、位移能力不足以及墩、

臺頂、掛梁支承牛腿處支承面太窄且沒有可靠的約束裝置；（2）橋梁墩、臺破壞：墩柱延性不足、墩柱抗剪強度不足、框

架墩節(jié)點剪切強度不足及構造缺陷等；（3）基礎破壞：樁基自身設計強度的不足或構造處理不當?shù)取?．啟示（1）要重視橋梁結構動力概念設計，選擇較理想的抗震結

構體系；（2）要重視延性抗震，用能力設計思想進行抗震設計；（3）要重視結構的局部構造設計，避免出現(xiàn)構造缺陷；（4）要重視橋梁支承連接部位的抗震設計，開發(fā)有效的防

止落梁裝置；（5）

對復雜橋梁（如斜彎橋、高墩橋梁或墩剛度變化很大

的橋梁），強調(diào)進行空間動力時程分析的必要性；（6）要重視采用減、隔震技術提高結構的抗震能力。9.3橋梁抗震設防原則與設防標準自從1976年唐山地震以后，我國的橋梁抗震工作也日益受到

重視。最近幾年來，我國的《鐵路工程抗震設計規(guī)范》、《公

路橋梁抗震設計細則》以及《城市橋梁抗震設計規(guī)范》先后得

到了修訂或編制完成。這些規(guī)范引入了新的橋梁抗震設計理念，

完善了相應的抗震設計方法，是我國橋梁設計的依據(jù)。9.3.1抗震設防原則抗震設計應盡可能遵循的一些基本原則，這些原則基于歷次

的工程結構震害教訓和當前公認的理論認識。主要包括：場地

選擇，體系的整體性和規(guī)則性，結構和構件的強度與延性的均

衡，能力設計原則和多道抗震防線。1．場地選擇

選擇的基本原則是：避開地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地。2．體系的整體性和規(guī)則性

結構的整體性要好。對于橋梁結構，上部結構應盡可能設計成連續(xù)的。整體性可防止結構結件即非結構構件在地震時被震散掉落，同時它也是結構發(fā)揮空間作用的基本條件。3．結構和構件的強度與延性的均衡

強度與延性是決定結構抗震設計比能力的兩個重要參數(shù)。只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設計。一般而言，結構具有的延性水平越高，相應的設計地震力可以取得越小，結

構所需的強度也越低；反過來，結構具有的強度越高，結構所

需具備的延性水平則越低。因此，在設計抗震結構時，應當在

強度和延性水平之間取得適當?shù)木狻?．能力設計原則

能力設計思想強調(diào)強度安全度差異，即在不同構件（延性購機和能力保護構件——不適宜發(fā)生非彈性變形的構件統(tǒng)稱為能力保護構件）和不同破壞模式（延性破壞和脆性破壞模式）之

間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結構在

大地震下以延性形式反應，不發(fā)生脆性的破壞模式。5．多道抗震防線

應力圖使工程結構具有多道抵抗地震側(cè)向力的體系，則在強地震動過程中，一道防線破壞后尚有第二道防線可以支承結構，避免倒塌。因此，超靜定結構優(yōu)于同種類型的靜定結構。與建

筑構造相比，橋梁結構在這方面可利用的余地通常并不大。3．結構和構件的強度與延性的均衡

強度與延性是決定結構抗震設計比能力的兩個重要參數(shù)。只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設計。一般而言，結構具有的延性水平越高，相應的設計地震力可以取得越小，結

構所需的強度也越低；反過來，結構具有的強度越高，結構所

需具備的延性水平則越低。因此，在設計抗震結構時，應當在

強度和延性水平之間取得適當?shù)木狻?．能力設計原則

能力設計思想強調(diào)強度安全度差異，即在不同構件（延性購機和能力保護構件——不適宜發(fā)生非彈性變形的構件統(tǒng)稱為能力保護構件）和不同破壞模式（延性破壞和脆性破壞模式）之

間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結構在

大地震下以延性形式反應，不發(fā)生脆性的破壞模式。5．多道抗震防線

應力圖使工程結構具有多道抵抗地震側(cè)向力的體系，則在強地震動過程中，一道防線破壞后尚有第二道防線可以支承結構，避免倒塌。因此，超靜定結構優(yōu)于同種類型的靜定結構。與建

筑構造相比，橋梁結構在這方面可利用的余地通常并不大。9.3.2抗震設防標準工程抗震設防標準是指根據(jù)地震動背景，為保證工程結構

在壽命期內(nèi)的地震損失（經(jīng)濟損失及人員損失）不超過規(guī)定的

水平或社會可接受的水平，規(guī)定工程結構必須具備的抗震能力。防震措施可分為三個階段：抗震設計、保證施工質(zhì)量與合

理的維護保養(yǎng)。抗震設防標準的科學性：嚴格按照現(xiàn)行的有關規(guī)范要求進

行工程場地地震安全性評價工作，是的評價結果較好地符合實

際，具有較好的可重復性。政策性（或社會性）：考慮到工程類型、重要程度、投資

強度風險程度等。橋梁抗震設防的合理安全度原則：需要在經(jīng)濟和安全之間

進行合理平衡抗震設防標準的確定抗震設防標準是衡量抗震設防要求高低的尺度，由抗

震設防烈度或設計地震動參數(shù)及橋梁抗震設防類別確定。

抗震設防烈度是按國家規(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。設防參數(shù)是指考慮工程抗震設

防時，采用哪種物理量（參數(shù)）來進行工程設防。國內(nèi)外常用的參數(shù)為烈度和地震動參數(shù)兩種。我國頒

布了《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》規(guī)定的基本烈度，一般

情況下，取50年內(nèi)超越概率10%的地震烈度。對橋址已作

過地震安全性評價的橋梁，應按批準的抗震設防烈度或

設計地震動參數(shù)進行抗震設防。9.3.3抗震設防目標1.總目標：通過抗震設防，減輕公路橋梁的地震破壞，保證人民生命財

產(chǎn)安全，減少經(jīng)濟損失，更好地發(fā)揮公路交通網(wǎng)在抗震救災中

的作用。具體具體通過“兩水準”的抗震設防要求和“兩階段”

的抗震設計方法實現(xiàn)。2．“兩水準”抗震設防目標：

在小震（多遇地震）作用下，結構物不許修理，仍可正常使用；在中震（偶遇地震）作用下，結構物無重大損壞，經(jīng)修復

后仍可繼續(xù)使用；在大震（罕遇地震）作用下，結構物可能產(chǎn)

生重大破壞，但不致倒塌。即“小震不壞，中震可修，大震不

倒”2．“兩水準”抗震設防目標：

我國《公路橋梁抗震設計細則》（以下簡稱《細則》），（JTG/TB02—01—2008）以及《城市橋梁抗震設計規(guī)范》（CJJ

166—2011）分別兩個等級的地震動參數(shù)：E1地震作用

和E2地震作用，進行兩個階段的抗震設計；即：當遭受E1地震

作用時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用。當遭受E2地震

作用時，應保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴重結構損壞，經(jīng)臨時加固后

可供維持應急交通使用。3．“兩階段”的抗震設計方法《細則》實質(zhì)上是采用“兩水準設防、兩階段設計”

第一階段的抗震設計，采用彈性抗震設計；

第二階段的抗震設計，采用延性抗震設計方法，并引入能力保護設計原則。通過第一階段的抗震設計，即對應El地震作用的抗震設計，

可達到和原規(guī)范基本相當?shù)目拐鹪O防水平。通過第二階段的抗震設計，即對應E2地震作用的抗震設計，

來保證結構具有足夠的延性能力，通過驗算，確保結構的延性

能力大于延性需求。通過引入能力保護設計原則，確保塑性鉸只在選定的位置出

現(xiàn)，并且不出現(xiàn)剪切破壞等破壞模式。通過抗震構造措施設計，

確保結構具有足夠的位移能力。，，各設防類別橋梁的抗震設防目標A、B、C類橋梁采用“兩水準設防、兩階段設計”；D類橋梁采用“一水準設防、一階段設計”。橋梁抗震設防類別設防目標E1地震作用E2地震作用A類一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用可發(fā)生局部輕微損傷，不需修復或經(jīng)簡單修復可繼續(xù)使用B類一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用應保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴重結構損傷經(jīng)臨時加固后可供維持應急交通使用C類一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用應保證不致倒塌或產(chǎn)生嚴重結構損傷經(jīng)臨時加固后可供維持應急交通使用D類一般不受損壞或不需修復可繼續(xù)使用各橋梁抗震設防類別適用范圍注意：對抗震救災以及在經(jīng)濟、國防上具有重要意義的橋

梁或破壞后修復（搶修）困難的橋梁，報請批準后，可根

據(jù)具體情況提高設防類別。橋梁抗震設防類別適用范圍A類單跨跨徑超過150m的特大橋B類單跨跨徑不超過150m的高速公路、一級公路上的橋梁，單跨跨徑不超過150m的二級公路上的特大橋、大橋C類二級公路上的中橋、小橋，單跨跨徑不超過150m的三、四級公路上的特大橋、大橋D類三、四級公路上的中橋、小橋9.3 橋梁地震作用計算9.3.1橋梁場地地震安全性評價地震安全性評價工作一般包括地震危險性分析、場地土層地

震反應分析和場地的地震地質(zhì)災害評價三部分。通過場地的地震反應分析，可以得到各土層的地震加速度時

程，并進一步換算為地震加速度反應譜，經(jīng)標準化后可得到設

計加速度反應譜，供工程結構的抗震設計采用。進一步地，還

要以設計加速度反應譜為目標，擬合出符合工程結構抗震設計

要求的地震加速度時程。9.3.2地震加速度反應譜我國《公路橋梁抗震設計細則》采用的反應譜是通過對823條水平強震記錄統(tǒng)計分析得到的，并將有效周期成分延長至

10s，其對應阻尼比為0.05的水平加速度反應譜由下式確定：水平設計加速度反應譜抗震重要性系數(shù)場地系數(shù)阻尼調(diào)整系數(shù)式中：Tg——特征周期（s）；T——結構自振周期（s）；Smax——水平設計加速度反應譜最大值

。場地修正系數(shù)；給出了時程地震波的選用原則。地震作用部分的修訂，反應譜周期到10秒，并給出了各類公路橋梁的抗震重要性系Ci注:高速公路和一級公路上的大橋、特大橋,其抗震重要

性系數(shù)取B類括號內(nèi)的值。橋梁分類El地震作用E2地震作用A類1.01.7B類0.43(0.5)1.3(1.7)C類0.341.0D類0.23—場地系數(shù)Cs專題研究指出：設計加速度反應譜最大值應隨場地系數(shù)調(diào)

整。我國規(guī)范第一次采用，故調(diào)整幅度宜小一點。阻尼調(diào)整系數(shù)，除有專門規(guī)定外，結構的阻尼比應取值0.05抗震防烈度67890.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4gI1.21.00.90.90.90.9II1.01.01.0l.01.01.0III1.11.3l.21.21.01.0IV1.21.4l.31.31.00.9豎向設計加速度反應譜豎向設計加速度反應譜由水平設計加速度反應譜乘

以下式給出的豎向/水平譜比函數(shù)R

基巖場地的

土層場地的式中,T

為結構

自震周期。目前，在橋梁抗震設計中，地震動加速度時程的選擇主要有三種方法，即直接利用強震記錄、采用人工地震加速度時程和規(guī)范標準化地震加速度時程。選擇加速度時程，必須把握住三個特征，即加速度峰值的大小、波形和強震持續(xù)時間。9.4

橋梁地震作用計算梁抗震分析一般規(guī)定范圍：常規(guī)橋梁9.4.1橋適用

單跨跨徑不超過150m的混凝土梁橋、圬工或混凝土拱橋等常規(guī)橋梁的抗震分析，墩高不超過40m，墩身第一階振型有效

質(zhì)量大于60%。根據(jù)在地震作用下動力響應特性的復雜程度，常規(guī)橋梁分為規(guī)則橋梁和非規(guī)則橋梁兩類。表中限定范圍內(nèi)的梁橋?qū)儆谝?guī)則橋梁，不在此表限定范圍內(nèi)的梁橋?qū)儆诜且?guī)則橋梁，拱橋為非規(guī)則橋梁。各類橋梁的抗震分析方法如下表所示：注：TH-線性或非線性時程計算方法SM-單振型反應譜或功率譜方法

MM-多振型反應譜或功率譜方法地震作用/橋梁分類B類C類D類規(guī)則非規(guī)則規(guī)則非規(guī)則規(guī)則非規(guī)則E1SM/MMMM/THSM/MMMM/THSM/MMMME2SM/MMTHSM/MMTH————抗震概念設計橋梁抗震設防分類（第3.1.2條）抗震構造措施等級（第3.1.4條）

門場地劃分（第4.1.8條）

門

橋梁抗震重要性系數(shù)（第3.1.確）抗震措施（第11章）

地震作用（第5章）調(diào)

整設計參數(shù)目lE調(diào)

整設計參數(shù)i規(guī)

則與非規(guī)則橋梁劃｜分

（第6.1.3條

）

I規(guī)則橋梁非規(guī)則橋梁否建立線性或非線性

動力模型（第6.3節(jié)）計算方法選用（第6.1.4條）El

地震作用下水平地震力計算（第6.7.2句6.7.5條），橋敏抗彎強度驗算｛第7.2、7.3節(jié)｝El

地震作用下結構受力討算

，

橋墩抗彎強度驗算（第7.2、7.3節(jié)）干號否↓墩往有效抗彎剛度（第6.1.6條）是E2地震作用下結構

地震力和變形計算基礎、蓋梁、橋墩抗剪、支座等能力保護構件地震力ti算（第6.8.1

6.8.5條）結構構件強度與變形驗算流程圖（圖6.1.2-2)杏圖6.

1.2-

1

7

度及

7

度以上地區(qū)常規(guī)橋梁總體設計流程抗

震

分

析墩臺、基礎、主拱強度

和支座驗算（第7.2、7.3節(jié)）主拱鵬、橋面系、聯(lián)結系結點配筋構造（第8.2節(jié)）圖6.I.2-2

7

度及

7

度以上地區(qū)常規(guī)橋梁結構構件抗震設計流程一般規(guī)定：（1）地震作用下，一般情況下橋墩應采用反應譜理論計算，橋

臺臺身地震慣性力可按靜力法計算。（2）由于圬工拱橋、重力式橋墩和橋臺一般為混凝土結構，結

構尺寸大、無延性，因此它們和D類橋均可只進行El地震作用下

結構的地震反應分析。（3）對于上部結構連續(xù)的橋梁,各橋墩高度宜盡可能相近。相鄰

橋墩高度相差較大導致剛度相差較大的情況，宜在剛度較大的橋

墩處設置活動支座或板式橡膠支座。（4）不宜在梁橋的矮墩設置固定支座，矮墩宜設置活動支座或

板式橡膠支座。（5）在高烈度區(qū)，宜盡量避免采用對抗震不利的橋型。截面特性取值

E1地震作用下，常規(guī)橋梁的所有構件抗彎剛度均按毛

截面計算。

E2地震作用下，延性構件的有效截面抗彎剛度應按下

式計算，但其他構件抗彎剛度仍按毛截面計算。9.5橋梁結構抗震驗算9.5.1橋梁結構抗震設計的一般要求1．選擇橋位時，應盡量避開地

震的危險地段，充分利用地震的

有利地段2．避免或減輕在地震作用下因

地基變形或地基失效造成的破壞3．本著減輕震害和便于修復（

搶修）的原則，合理確定設計方案4

．

提高結構與構件的強

度和延性，避免脆性破壞5．加強橋梁結構的整體性6．在設計中提出保證施

工質(zhì)量的要求或措施9.5.2

梁橋延性抗震設計1971年美國圣弗爾南多(SanFernand)地震爆發(fā)以后，

各國都認識到結構的延性能力對結構抗震性能的重要意義；在

1994年美國北嶺(Northridge)地震和1995年日本神戶(Kobe)地震爆發(fā)后，強調(diào)結構總體延性能力已成為一種共識。能力保護設計原則(Philosophy

of

Capacity

Design)為了最大限度地避免地震動的不確定性，保證結構在大

震下能以延性的形式反應，新西蘭學者Park等在20世紀70年代中期提出了結構延性抗震設計中的一個重要原則—能力設計

原則。能力設計原理的基本概念在于：在結構體系中的延性構件（軟鐵環(huán)）和能力保護構件（鑄鐵環(huán)）之間，確立適當?shù)膹?/p>

度安全等級差異，確保結構不發(fā)生脆性破壞模式。v

上圖闡釋了兩種不同的設計思路：等安全度設計和不等安全

度設計。?

常規(guī)的靜力強度設計方法屬于前者，即所有構件的設計都是

基于統(tǒng)一的強度安全系數(shù)，沒有考慮在不同性質(zhì)的構件之間

形成適當?shù)膹姸劝踩燃壊町悾籿

能力設計法則屬于后者，即通過延性構件和能力保護構件（

在結構設計中，把脆性構件以及不希望發(fā)生非彈性變形的構

件，統(tǒng)稱為能力保護構件）之間的強度安全等級差