建筑結(jié)構基本理論-建筑抗震基本知識

項目

建筑結(jié)構基本理論任務6：建筑抗震設計基本知識講解、分析、互動本節(jié)學習目標及重難點

掌握學習目標震級、烈度應用結(jié)構設計聯(lián)系實際學習重點工程運用學習難點概念設計本節(jié)知識任務6結(jié)構抗震設防基本知識地震基本知識地震基本術語工程結(jié)構抗震設防一、地球的構造及震級烈度簡單了解地球的構造1.震級與烈度震級：反映地震強度大小的指標，用M表示。

M=lgA（里氏震級震級M與地震釋放能量E（爾格）之間的關系：

lgE=11.8+1.5M(1爾格=10-7J)地震烈度：指地震時某一地區(qū)的地面和各類建筑物遭受到一次地震影響的強弱程度。簡稱烈度。用I表示一個6級地震相當于一個兩萬噸級的原子彈。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)。基巖上的拱橋破壞。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。基巖上的拱橋毀壞毀滅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2、多遇烈度、基本烈度、罕遇烈度、設防烈度一個地區(qū)未來50年內(nèi)一般場地條件下可能遭受的具有63.2%超越概率的地震烈度值稱為該地區(qū)的基本烈度?！嘤龅卣鹆叶取玖叶戎噩F(xiàn)期475年一個地區(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。重現(xiàn)期50年——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——抗震設防烈度按國家規(guī)定的權限批準的作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度。規(guī)范規(guī)定：一般情況下，可采基本烈度規(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、抗震設防分類及措施指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑。簡稱丁類。特殊設防類指使用上有特殊設施，涉及國家公共安全的重大建筑工程，和地震可能產(chǎn)生嚴重次生災害后果需要進行特殊設防的建筑簡稱“甲類”重點設防類：指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的生命線的相關建筑，以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害后果，需要提高設防標準建筑。簡稱乙類。標準設防類

指大量的除1、2、4款以外按標準要求進行設防的建筑。簡稱丙類。適度設防類：三、場地三、建筑場地建設場地：建造建筑物的地方,大體相當于一個廠區(qū)、居民小區(qū)或自然村或者不小于1KM2的平面面積。場地土的類型（2010規(guī)范）土的類型巖土名稱和性狀土層剪切波速范圍(m/s)巖石堅硬、較硬且完整的巖石υS＞800堅硬土或軟質(zhì)巖石破碎和較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實的碎石土800≥υS＞500中硬土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，fak>150的黏性土和粉土，堅硬黃土500≥υS＞250中軟土稍密的礫、粗、中砂，除松散外的細、粉砂，fak≤150的黏性土和粉土，fak＞130的填土，可塑新黃土250≥υS＞150軟弱土淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的黏性土和粉土，fak≤130的填土，流塑黃土υS≤150場地類別（2010規(guī)范）巖石的剪切波速或土的等效剪切波速(m/s)場

地

類

別Ⅰ0Ⅰ1ⅡⅢⅣυS＞8000800≥υS＞5000500≥υS＞250＜5≥5250≥υS＞150＜33～50＞50υS≤150＜33～1515～50＞80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。四、工程結(jié)構抗震概念設計概念設計：定義：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)構總體布置并確定細部構造的過程稱為概念設計。

概念設計強調(diào)：在工程設計一開始，就應把握好能量輸入、房屋體形、結(jié)構體系、剛度分布、構件延性等幾個主要方面，從根本上消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié)，再輔以必要的計算和構造措施。（一）建筑場地的選擇工程地質(zhì)條件對地震破壞的影響很大。常有地震烈度異?，F(xiàn)象，即“重災區(qū)里有輕災，輕災區(qū)里由重災”產(chǎn)生的原因是局部地區(qū)的工程地質(zhì)條件不同。

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。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。__200m400m

專門研究9__100m200m

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)（二）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?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（三）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，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構件（梁、桁架等)向下傳遞樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%（四）抗震結(jié)構體系------抗震結(jié)構體系的主要功能為承擔側(cè)向地震作用，合理選取抗震結(jié)構體系是抗層設計中的關鍵問題，(1)結(jié)構屈服機制層間屈服機制度總體屈服機制多道抗震防線多道抗震防線的含義：抗震結(jié)構體系，應有若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構構件連接起來協(xié)同工作。多道抗震防線的必要性：

多道抗震防線對抗震結(jié)構是必要的，當?shù)谝坏婪谰€的抗側(cè)力構件在強烈地震襲擊下遭到破壞后，后備的第二道至第三道防線的抗側(cè)力構件立即接替，抵擋住后續(xù)的地震動的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌?？蚣?抗震墻抗震墻框架—抗震墻結(jié)構是具有多道防線的結(jié)構體系第一道防線原則:1、

在一般情況下，應優(yōu)先選擇不承受重力荷載的構件，如上述的框架填充墻、軸壓比不太大的鋼筋混凝土剪力墻或柱間支撐、豎向支撐等作為第一道防線。2、如因條件有限，只能采用單一的框架體系，框架就成為整個體系中唯一的抗側(cè)力構件，此時應采用“強柱弱梁”型延性框架（即梁為第一道，柱為第二道）。（五）非結(jié)構構件

——非結(jié)構構件一般指附屬于主體結(jié)構的構件，如圍護墻、內(nèi)隔搞、女兒墻、裝飾貼面、玻璃幕墻、吊頂?shù)?。大量非結(jié)構構件（填充墻、圍護墻）破壞。填充墻或圍護墻與框架柱、梁無拉結(jié)或拉接不夠、多孔空心磚大量劈裂導致拉接筋失效等原因造成墻體大量開裂，甚至倒塌傷人，嚴重影響居民生活，經(jīng)濟損失較大。圖16非結(jié)構構件破壞情況綿竹市漢旺鎮(zhèn)中國保險大廈，七層框架結(jié)構,填充墻倒塌破壞都江堰市寧江集團學校教學樓，六層框架結(jié)構,填充墻與主體無拉結(jié),填充墻倒塌傷人填充墻材料大多使用多孔空心磚,由于孔隙率大,地震時空心磚劈裂破壞多孔空心磚大量劈裂導致拉接筋失效概念設計小結(jié)—抗震概念設計就是依據(jù)歷次定害總結(jié)出的經(jīng)驗，進行合理結(jié)構布置，采