第十章-抗震設計的基本知識和基本要求..ppt

1、第三篇 建筑抗震設計基本知識,目 錄,第十章 抗震設計的基本知識和基本要求 第十一章 多層砌體結構的抗震設計 第十二章 鋼筋混凝土多層結構的抗震設計簡述 第十三章 隔震結構簡介,建筑結構抗震設計基本知識,學習本篇要達到如下目的,掌握抗震的基本知識、基本理論、基本技能，了解抗震 設計的一般規(guī)律；,培養(yǎng)運用規(guī)范、標準，查閱技術資料的能力和抗震計算 能力；,了解結構抗震設計的新理論、新方法及抗震理論、方法 的發(fā)展趨勢。,第十章 抗震設計的基本概念,10.1 地震災害概述,一、地震是群災之首,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

2、不 可預測性，以及頻度較 高，并產生嚴重次生災 害，對社會也會產生很 大影響等特點。,死亡24人，經濟損失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，東側樓6層以下全部塌陷，并向東側倒在鄰房4層樓公寓上。西側樓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。,柱子內埋設管線（水、排水、電、煤氣、電話

3、）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；直接經濟損失 100億元，震后重建費用100億元

4、。,唐山市文化路青年宮，為磚混結構的二層樓房，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，為磚混結構的五層樓房（局部七層），僅西部轉角殘存 。,唐山市開灤煤礦救護樓，為磚混結構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，磚混結構的樓房局部倒塌。,唐山地區(qū)交通局，磚混結構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，系裝配式純框架結構，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

5、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，經濟損失45億美元。,為了省錢，近年興建的建筑物沒有抗震結構，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

6、。,伊茲米特市一樓房底層空曠，結構不合理，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： （

7、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、經千島群島日本列島南下至 我國臺灣省，再經菲律賓群島轉向東南，直到新西蘭。 （2）喜馬拉雅地中海地震帶：從印度、尼泊爾經緬甸 至我國橫斷山脈、喜馬拉雅山區(qū)，越帕米爾高原，經 中亞細亞到地中海及其附近。,喜馬拉雅地中海地震帶,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

8、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),臺灣省及其附近海域； 西南地區(qū)，主要是西藏、四川西部和云南中西部； 西北地區(qū)，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏、天山南北麓； 華北地區(qū)，主要在太行山兩側、汾渭河谷、陰山-燕山一帶、 山東中部和渤海灣； 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

9、地震帶上。,這五個地區(qū)是：,4.目前的地震形勢,地震的發(fā)生有間歇性。一段時間內發(fā)生較頻繁，一段 時間內較平靜。,我國目前處于地震活躍期。,三、抗震減災的的任務,結構工程師的任務：,3.對已存在的工程結構作抗震鑒定、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)

10、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 抗震設計的基本概念,10.2 地震的一些基本概念,地震是指因地球內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？

11、,地球內部發(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,-天然地震包括構造地震、火山地震、陷落地震,1.構造地震,破壞性地震主要屬于構造地震。據(jù)統(tǒng)計，構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,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

12、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。,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

13、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。,地震波,地震波是地震發(fā)生時由震源地方的巖石破裂產生的彈性波。,地震波分為體波和面波。,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,10.3 震級與烈度,一、 地震震級,1

14、.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、

15、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、地質構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。,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,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年內一般場地條件下可

16、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。,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。,中國地震烈度區(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

17、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：,A.0.16 湖南省1 抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g：常德(2個市轄區(qū))2 抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g：岳陽(3個市轄區(qū))，岳陽縣，汨羅，湘陰，臨澧，澧縣，津市，桃源，安鄉(xiāng)，漢壽3 抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g：長沙(5個市轄區(qū))，長沙縣，益陽(2個市轄區(qū))，張家界(2個市轄區(qū))，郴州(2個市轄區(qū))，邵陽(3個市轄區(qū))，邵陽縣，瀘溪，沅陵，婁底，宜章，資興，平江，寧鄉(xiāng)，新化，冷水江，漣源，雙峰，新邵，

18、邵東，隆回，石門，慈利，華容，南縣，臨湘，沅江，桃江，望城，溆浦，會同，靖州，韶山，江華，寧遠，道縣，臨武，湘鄉(xiāng)*，安化*，中方*，洪江*,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。,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.

19、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級地震結果相同。 （4）6.5-6.9地震，震中烈度一半為八度，結果與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。,（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

20、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,10.4 設計地震分組,請思考：圖中的兩座建筑在經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。,10.4 設計地震分組,10.5 地