1、建筑结构抗震建筑结构抗震 为什么学建筑结构抗震？ 地震是自然现象 强震发生，可能造成巨大的经济损失和人员 伤亡 世界地震灾害 我国是多地震国家 我国地震灾害 如何减轻地震灾害？ 本课程的主要内容本课程的主要内容 1. 绪论 2. 场地与地基 3. 结构地震反应分析与抗震计算 4. 多层砌体结构抗震设计 5. 多高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计 6. 多高层建筑钢结构抗震设计 7. 单层厂房抗震设计 8. 隔震、减震与结构控制初步 地震与结构 抗震基本知识 结构抗 震计算 结构抗 震设计 第一章 绪 论 1.1 地震与地震动 1.2 地震震级与地震烈度 1.3 地震灾害概说 1.4 工程抗震设防
2、1.5 抗震设计的总体要求 主要内容 1.11.1地震与地震动地震与地震动 地震分类 诱发地震诱发地震 原因：人工爆破；矿山开采；工程活动原因：人工爆破；矿山开采；工程活动 影响：一般不太强烈，个别情况会造成严重的地震灾害影响：一般不太强烈，个别情况会造成严重的地震灾害 构造地震构造地震 火山地震火山地震 原因：地壳构造运动原因：地壳构造运动 影响：发生数量大、影响范围广影响：发生数量大、影响范围广 ( (占地震总数约占地震总数约9090) ) 工程地震的主工程地震的主 要研究对象要研究对象 原因：火山爆发原因：火山爆发 一、地震类型与成因一、地震类型与成因 天然地震天然地震 构造地震成因 地
3、球构成：地球构成： 三个圈层：地壳三个圈层：地壳 、地幔、地幔 、地核、地核 地幔物质对流地幔物质对流 板块构造运动板块构造运动(根本原因根本原因) 地震地震 地震形成的宏观背景： 图图 板块分布图板块分布图 图图 地球构成地球构成 92%的地的地 震发生在震发生在 地壳中，地壳中， 其余的发其余的发 生在地幔生在地幔 上部上部 地震的形成：地震的形成： a、岩层的原始状态、岩层的原始状态 b、受力发生弯曲、受力发生弯曲 c、岩层破裂发生震动、岩层破裂发生震动 地震形成的局部机制：地震形成的局部机制： 地球板块运动地球板块运动 板块之间的相互作用力板块之间的相互作用力 地壳中岩层变形地壳中岩层
4、变形 变形积聚超过岩石所能承受的程度变形积聚超过岩石所能承受的程度 岩体就会发生突然断裂或错动岩体就会发生突然断裂或错动 地震地震 震源震源：地球内部断层错动并引地球内部断层错动并引 起周围介质振动的部位起周围介质振动的部位 震中震中：震源正上方的地面位置震源正上方的地面位置 震中距震中距：地面某处至震中的水平距离地面某处至震中的水平距离 震源 震 源 深 度 震 中 等震线 定义：定义： 震源深度震源深度: 从震中到震源的距离从震中到震源的距离 震源深度在震源深度在70公里以内的地震为浅源地震公里以内的地震为浅源地震 震源深度超过震源深度超过300公里的地震叫深源地震公里的地震叫深源地震 震
5、源深度介于震源深度介于70-300公里之间的地震为中源地震公里之间的地震为中源地震 震中距在震中距在100公里公里-1000公里的称为近震公里的称为近震 震中距超过震中距超过1000公里的称为远震公里的称为远震 二、地震波二、地震波 地震波地震波：地下岩体断裂，错动产生振动，并以波的形式从震源向外传播，地下岩体断裂，错动产生振动，并以波的形式从震源向外传播， 形成地震波形成地震波 地震波的组成：地震波的组成： 体波体波：在地球内部在地球内部 传播的波传播的波 面波面波：沿地球表面沿地球表面 传播的波传播的波 纵波纵波( (压缩波压缩波) ) 横波横波( (剪切波剪切波) ) 乐夫波乐夫波 瑞雷
6、波瑞雷波 面波周期长，振幅大；比体波衰减慢，能传到很远的地方面波周期长，振幅大；比体波衰减慢，能传到很远的地方 瑞雷波 乐夫波 压缩波 剪切波 横波周期较长，振幅较大横波周期较长，振幅较大 地震波的传播速度：地震波的传播速度： 纵波横波面波纵波横波面波 横波、面波横波、面波 地面震动猛烈地面震动猛烈 破坏作用大破坏作用大 地震波在传播过程中能量衰减地震波在传播过程中能量衰减 地面振动减弱地面振动减弱 破坏作用逐渐减轻破坏作用逐渐减轻 三、地震动 地震动地震动：由地震波传播所引发的地面振动，其中，在震中区附近的地震动由地震波传播所引发的地面振动，其中，在震中区附近的地震动 称为近场地震动称为近场
7、地震动 。 地面上任一点的振动过程实际上包括各种类型地震波的综合作用地面上任一点的振动过程实际上包括各种类型地震波的综合作用 最大振幅最大振幅 地震动的强度特性地震动的强度特性 定量反映定量反映 频频 谱谱 地震动的周期分布特征地震动的周期分布特征 揭揭 示示 持持 时时 地震动循环作用程度的强弱地震动循环作用程度的强弱 地震动的三要素地震动的三要素 ： 地震动的峰值地震动的峰值（最大振幅）、（最大振幅）、频谱频谱、持续时间持续时间 考考 察察 1.21.2地震震级与地震烈度地震震级与地震烈度 一、地震震级 地震震级地震震级 ：表示地震本身大小的一种度量表示地震本身大小的一种度量 近震震级近震
8、震级M计算计算 ：M=logA+R(M=logA+R( ) ) 震级震级M与震源释放能量之间的关系与震源释放能量之间的关系 ： 又称为里氏震级又称为里氏震级 式中式中 A A记录图上量得的以记录图上量得的以 m m为单位的最大水平位移；为单位的最大水平位移； R R（ ）依震中距依震中距 而变化的起算函数。而变化的起算函数。 logE=1.5M+11.8logE=1.5M+11.8 其数值是根据地震仪记录到的地震波图确定的其数值是根据地震仪记录到的地震波图确定的 二、地震烈度 地震烈度地震烈度：是指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响是指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响 的
9、平均强弱程度的平均强弱程度 一般来说，距离震中近，烈度就高；距离震中越远，烈度也越低一般来说，距离震中近，烈度就高；距离震中越远，烈度也越低 等烈度线等烈度线：具有相同烈度的各个地点的外包线：具有相同烈度的各个地点的外包线 等烈度线的度数随震中距的增大而递减等烈度线的度数随震中距的增大而递减 ， 但有时会出现烈度异常但有时会出现烈度异常 震中烈度震中烈度：震中区的烈度称为震中烈度：震中区的烈度称为震中烈度 依据震级粗略地估算震中烈度的方法依据震级粗略地估算震中烈度的方法 I 地震烈度表：为评定地震烈度而建立起来的标准地震烈度表：为评定地震烈度而建立起来的标准 2 1 3 MI 1556年1月2
10、3日大地震等震线图 为震中烈度 ， 无感无感 1 室内个别静止中的人室内个别静止中的人 感觉感觉 2 悬挂物微动悬挂物微动 门、窗轻微作响门、窗轻微作响 室内少数静止中的人室内少数静止中的人 感觉感觉 3 悬挂物明显摆动，器皿作响悬挂物明显摆动，器皿作响 门、窗作响门、窗作响 室内多数人感觉。室室内多数人感觉。室 外少数人感觉。少数外少数人感觉。少数 人梦中惊醒人梦中惊醒 4 3 （2-4） 31 （22-44） 不稳定器物翻倒不稳定器物翻倒 门窗、屋顶、屋架颤动门窗、屋顶、屋架颤动 作响，灰土掉落。抹灰作响，灰土掉落。抹灰 出现微细裂缝出现微细裂缝 室内普遍感觉。室外室内普遍感觉。室外 多数
11、人感觉。多数人多数人感觉。多数人 梦中惊醒梦中惊醒 5 6 （5-9） 63 （45-89） 河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒 水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头 损坏损坏个别砖瓦掉落、个别砖瓦掉落、 墙体微细裂缝墙体微细裂缝 惊惶失措，仓皇逃出惊惶失措，仓皇逃出 6 13 （10-18） 125 （90-177） 河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软 土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏 轻度破坏轻度破坏局部破坏局部破坏 开裂，但不妨碍
12、使用开裂，但不妨碍使用 大多数人仓皇逃出大多数人仓皇逃出 7 25 (19-35) 250 (178-353) 干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏 中等破坏中等破坏结构受损，结构受损， 需要修理需要修理 摇晃颠簸，行走困难摇晃颠簸，行走困难 8 50 (36-71) 500 (354-707) 干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出 现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌 严重破坏严重破坏墙体龟裂，墙体龟裂， 局部倒塌，修复困难局部倒塌，修复困难 坐立不稳。行动的人坐立不稳
13、。行动的人 可能摔跤可能摔跤 9 100 (72-141) 1000 (708-1414) 山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大 多数砖烟囱从根部破坏或倒毁多数砖烟囱从根部破坏或倒毁 倒塌倒塌大部倒塌，不大部倒塌，不 堪修复堪修复 骑自行车的人会摔倒。骑自行车的人会摔倒。 处不稳状态的人会摔处不稳状态的人会摔 出几尺远。有抛起感出几尺远。有抛起感 10 地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥 毁坏毁坏 毁灭毁灭 11 地面剧烈变化，山河改观地面剧烈变化，山河改观 12 个别：个别：10%以下以下 少数：少数：
14、10%50% 多数：多数：50%70% 大多数：大多数：70%90% 普遍：普遍：90%以上以上 速度速度 加速度加速度 其它现象其它现象 一般房屋一般房屋 人的感觉人的感觉 烈烈 度度 2 /smmsmm/ 区别：地震烈度区别：地震烈度 与与 震级震级 一次地震，表示地震大小的震级只有一个一次地震，表示地震大小的震级只有一个 由于同一次地震对不同地点的影响不一样，由于同一次地震对不同地点的影响不一样， 随着距离震中的远近会出现多种不同的烈度随着距离震中的远近会出现多种不同的烈度 三、基本烈度与地震区划 基本烈度基本烈度：指一个地区在：指一个地区在一定时期一定时期（我国取（我国取5050年）内
15、在年）内在一般一般 场地条件场地条件下按下按一定的概率一定的概率（我国取（我国取10%10%）可能遭遇）可能遭遇 到的到的最大最大地震烈度地震烈度 一个地区进行抗震设防的依据一个地区进行抗震设防的依据 地震区划：地震区划： 依据依据 地质构造资料地质构造资料 历史地震规律历史地震规律 强震观测资料强震观测资料 地震危险性分析地震危险性分析 计算给出每一地区在未来一定计算给出每一地区在未来一定 时限内关于某一烈度（或地震时限内关于某一烈度（或地震 动加速度值）的超越概率动加速度值）的超越概率 将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域 返回目录返回目录 地震区划已经
16、可以给出地震动参数的区划结果地震区划已经可以给出地震动参数的区划结果 1.31.3地震灾害概说地震灾害概说 一、中国地震背景 全球两大地震构造系全球两大地震构造系 环太平洋地震构造系环太平洋地震构造系 集中了全世界集中了全世界 地震总数的地震总数的75%75% 大陆地震构造系大陆地震构造系 集中了全球大陆集中了全球大陆 地震的地震的90% 90% 我国位于世界两大地我国位于世界两大地 震构造系的交汇区域震构造系的交汇区域 历史上就是地震多发历史上就是地震多发 的国家之一。的国家之一。 二、地震的破坏作用 地震的破坏作用主要表现为三种形式地震的破坏作用主要表现为三种形式 ： 图图 台湾地震时地表
17、出现台湾地震时地表出现 长达长达1公里的地表裂缝公里的地表裂缝 图图 20022002年年2 2月月3 3日上午约日上午约9 9 时时1111分，土耳其中部阿菲分，土耳其中部阿菲 翁省，发生里氏翁省，发生里氏6.06.0级地震，级地震， 大量房屋倒塌。大量房屋倒塌。 图图 19951995年年1 1月月1717日，清晨日，清晨5 5点点4646分，在神户东南的兵库县淡路分，在神户东南的兵库县淡路 岛，发生岛，发生7.27.2级地震。由于煤气管道破裂，使煤气泄露，引起级地震。由于煤气管道破裂，使煤气泄露，引起 熊熊大火，约有熊熊大火，约有200200多处多处 地表破坏地表破坏 建筑物的破建筑物的
18、破 坏坏 次生灾害次生灾害 1 1、地表破坏、地表破坏 表现为：地裂缝、地面下沉、表现为：地裂缝、地面下沉、滑坡、滑坡、喷水冒喷水冒 砂等形式砂等形式 地裂缝地裂缝 危害：危害： 当地裂缝穿过建筑物时，会造成结构开裂直至倒塌当地裂缝穿过建筑物时，会造成结构开裂直至倒塌 图图 19761976年年7 7月月2828日唐山日唐山 大地震造成的地裂缝大地震造成的地裂缝 地震断层错动后在地表形成的痕迹地震断层错动后在地表形成的痕迹 由于地表土质不匀及受地貌影响，由于地表土质不匀及受地貌影响， 其规模较前者为小其规模较前者为小 构造式地裂缝：构造式地裂缝： 重力式地缝：重力式地缝： 多发生在软土分布地区
19、和矿业采空区多发生在软土分布地区和矿业采空区 危害：危害： 不均匀沉陷易引起建筑物的破坏甚至倒塌不均匀沉陷易引起建筑物的破坏甚至倒塌 地面下沉地面下沉 20052005年年1111月月2626日九江县和日九江县和 瑞昌市之间发生瑞昌市之间发生5.75.7级地震级地震 滑坡滑坡 在河岸、山崖、丘陵地区，地震时极易在河岸、山崖、丘陵地区，地震时极易 诱发滑坡诱发滑坡 危害：危害： 切断交通通道，冲毁房屋和桥梁、堵塞河流切断交通通道，冲毁房屋和桥梁、堵塞河流 图图 20032003年年5 5月月2727日日本东北日日本东北 部里氏部里氏7 7级地震在宫城县筑馆级地震在宫城县筑馆 镇造成的一处山体滑坡
20、镇造成的一处山体滑坡 喷水冒砂喷水冒砂 地面下水位较高地面下水位较高 地震波的作用地震波的作用 地下水压急剧增地下水压急剧增高高 地下水经地裂缝或地下水经地裂缝或 其它通道喷出地面其它通道喷出地面 地表土层含有砂层或粉土层地表土层含有砂层或粉土层 砂土液化甚至砂土液化甚至 出现喷水冒砂出现喷水冒砂 图图 20012001年昆仑山大年昆仑山大 地震时在库塞湖畔的地震时在库塞湖畔的 喷水冒砂喷水冒砂 危害：危害： 液化可以造成建筑物倾斜与倒塌、埋地管网的大面积破坏液化可以造成建筑物倾斜与倒塌、埋地管网的大面积破坏 19951995年神户地年神户地 震中震中 由于液化引由于液化引 起地面的下沉起地面
21、的下沉 2建筑物的破坏（图） 主要破坏原因主要破坏原因 结构物动力破坏机制的分析，结构物动力破坏机制的分析， 是结构抗震研究的重点和结构抗震设计的基础是结构抗震研究的重点和结构抗震设计的基础 ：建筑物的破坏因地表破坏引起：建筑物的破坏因地表破坏引起 ：建筑物的破坏由于地震地面运动的动力作用引起：建筑物的破坏由于地震地面运动的动力作用引起 静力破坏静力破坏 动力破坏动力破坏 两类动力破坏形式：两类动力破坏形式： 主要是因为结构承重构件的抗剪、主要是因为结构承重构件的抗剪、 抗弯、抗压等强度不足而形成。抗弯、抗压等强度不足而形成。 如：墙体裂缝、钢筋混凝土构件开裂或酥裂如：墙体裂缝、钢筋混凝土构件
22、开裂或酥裂 强度破坏：强度破坏： 图图 承重结构强度不足承重结构强度不足 强度破坏强度破坏、丧失整体性破坏丧失整体性破坏 结构丧失整体性：结构丧失整体性： 在在强度破坏前后，强度破坏前后，结构物一般进入弹塑性变形阶段。此时，在结构物一般进入弹塑性变形阶段。此时，在 强烈振动下会因为延性不足、节点连接失效、主要承重构件失强烈振动下会因为延性不足、节点连接失效、主要承重构件失 稳等原因而丧失整体性，从而造成局部或整体结构的倒塌稳等原因而丧失整体性，从而造成局部或整体结构的倒塌 图图 20052005年年3 3月月2020日日本福冈县以西海域日日本福冈县以西海域 发生里氏发生里氏7 7级地震，结构丧
23、失整体性级地震，结构丧失整体性 图图 19881988年年1111月月6 6日，澜沧耿马日，澜沧耿马 发生发生7.67.6级地震，因结构变形过大级地震，因结构变形过大 导致倒塌导致倒塌 地 震 烈 度 调 查 情 况 震 害 程 度 6度 7度 8度 9度 10度 栋数 百分 比 栋 数 百分 比 栋 数 百分 比 栋 数 百分 比 栋 数 百分 比 基本完好 轻微损坏 中等破坏 严重破坏 倒毁 总计 230 212 56 3 501 45.9 42.3 11.2 0.6 100 250 231 75 54 3 613 40.8 37.7 12.2 8.8 0.5 100 22 24 54 4
24、0 8 149 14.8 16.1 36.2 27.5 5.4 100 7 35 138 169 101 450 1.6 7.8 30.7 37.5 23.4 100 2 19 23 68 229 341 0.6 5.6 6.7 19.9 67.2 100 我国历史强震中我国历史强震中多层砖房屋震害程度统计多层砖房屋震害程度统计(2054(2054幢幢) ) 地 震 烈 度 调 查 情 况 震 害 程 度 7度 8度 9度 10度 栋 数 百分 比 栋 数 百分 比 栋数 百分 比 栋数 百分 比 基本完好 轻微损坏 中等破坏 严重破坏 倒毁 总计 3 11 3 2 19 15.8 57.9
25、15.8 10.5 100 24 46 59 38 8 175 13.7 26.3 33.7 21.7 4.6 100 1 2 7 10 10 20 70 100 3 15 11 16 45 6.7 33.3 24.4 35.6 100 我国历史强震中我国历史强震中单层混凝土柱工业厂房震害统计单层混凝土柱工业厂房震害统计(249(249栋栋) ) 3次生灾害 次生灾害：地震时，水坝、煤气管道，供电线路的破坏，以及易燃、易爆、次生灾害：地震时，水坝、煤气管道，供电线路的破坏，以及易燃、易爆、 有毒物质容器的破坏，均可造成水灾、火灾、空气污染等次生灾害有毒物质容器的破坏，均可造成水灾、火灾、空气污
26、染等次生灾害 图图 1999年年9月月21日（北日（北 京时间），台湾省花莲京时间），台湾省花莲 西南发生西南发生7.6级地震级地震,受断受断 层作用北段三跨泄洪道层作用北段三跨泄洪道 断塌，造成水坝破坏。断塌，造成水坝破坏。 3次生灾害 1906年年 旧金山地震旧金山地震 被烧毁的街区被烧毁的街区 1923 关东大地震的震后火灾航拍图关东大地震的震后火灾航拍图 1995 神户地震神户地震 燃烧中燃烧中 火灾后火灾后 海啸瞬间 泰国酒店浸泡在海水中 地震引起海啸 1212月月2626日，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生强烈地震并引发海啸。日，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生强烈地震并引发海啸。
27、 20052005年年1 1月月1010日为止的统计数据显示，印度洋大地震和海啸已经造成日为止的统计数据显示，印度洋大地震和海啸已经造成 15.615.6万人死亡，这可能是世界近万人死亡，这可能是世界近200200多年来死伤最惨重的海啸灾难。多年来死伤最惨重的海啸灾难。 印尼亚齐居民站在大街上 斯里兰卡居民房屋变成废墟 返回返回 1.41.4工程抗震设防工程抗震设防 一、抗震设防的目的和要求 基本目的基本目的：在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻：在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻 建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。 基本准则基本准则
28、：抗震设计规范趋向于以“小震不坏、中震可修、：抗震设计规范趋向于以“小震不坏、中震可修、 大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准则。大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准则。 我国地震烈度的概率分布基本上符合于极值我国地震烈度的概率分布基本上符合于极值III型分布型分布 其概率密度函数的基本形式为：其概率密度函数的基本形式为： k I k k e Ik If 1 )( 式式中，中，I I地震烈度；地震烈度； k k形状参数，取决于一个地区的形状参数，取决于一个地区的 地震背景的复杂性；地震背景的复杂性； 地震烈度上限值，取地震烈度上限值，取=12;=12; 烈度概率密度曲线上峰值所烈度概率密度曲线上峰
29、值所 对应的强度。对应的强度。 图 地震烈度概率密度函数曲线 小震：发生机会较多的地震小震：发生机会较多的地震 对应峰值烈度定义为小震烈度，又称多遇地震烈度对应峰值烈度定义为小震烈度，又称多遇地震烈度 中震：全国地震区划图所规定的各地的基本烈度，可取为中震对应的烈度中震：全国地震区划图所规定的各地的基本烈度，可取为中震对应的烈度 大震：是罕遇的地震大震：是罕遇的地震, ,对应烈度又可称为罕遇地震烈度对应烈度又可称为罕遇地震烈度 三种烈度含义：三种烈度含义： 我国建筑抗震设计规范（GB50011-2001）提 出三个水准的抗震设防要求： 第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的第一水准：当遭受低于本
30、地区设防烈度的多遇地震多遇地震 影响时，影响时， 建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用； 第二水准：当遭受相当于本地区第二水准：当遭受相当于本地区 设防烈度的地震设防烈度的地震 影响时，影响时， 建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用；建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用； 第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的 罕遇地震罕遇地震 影响时，影响时， 建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。 我国主要城镇中心地区的抗震设防烈度我国主要城镇中心地区的抗震设防
31、烈度 设计地震加速度值设计地震加速度值 城镇的设计地震分组城镇的设计地震分组反映震源远近的影响反映震源远近的影响 我国采取我国采取6 6度起设防的方针，地震设防区面积约占国土面积的度起设防的方针，地震设防区面积约占国土面积的6060 规范规定了：规范规定了： 二、抗震设计方法 简化的两阶段设计方法简化的两阶段设计方法 ： 第一阶段设计：第一阶段设计：按多遇地震烈度按多遇地震烈度 对应的地震作用效应对应的地震作用效应 和其它荷载效应的组合验算结构构件的和其它荷载效应的组合验算结构构件的 承载能力和结构的弹性变形承载能力和结构的弹性变形 第二阶段设计：按罕遇地震烈度第二阶段设计：按罕遇地震烈度 对
32、应的地震作用效应验算结构对应的地震作用效应验算结构 的弹塑性变形的弹塑性变形 目前一般认为，良好的抗震构造措施有助于实现第二水准目前一般认为，良好的抗震构造措施有助于实现第二水准 保证了第一水准的强度要求和变形要求保证了第一水准的强度要求和变形要求 保证结构满足第三水准的抗震设防要求保证结构满足第三水准的抗震设防要求 三、建筑物重要性分类与设防标准 对于不同用途建筑物的抗震设防，应根据其破坏后果加以区别对待对于不同用途建筑物的抗震设防，应根据其破坏后果加以区别对待 甲类建筑：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑甲类建筑：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑 乙类建筑：地震时
33、使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑乙类建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑 丙类建筑：一般建筑，包括除甲、乙、丁类建筑以外的一般工业丙类建筑：一般建筑，包括除甲、乙、丁类建筑以外的一般工业 与民用建筑与民用建筑 丁类建筑：次要建筑，包括一般的仓库，人员较少的辅助建筑物等丁类建筑：次要建筑，包括一般的仓库，人员较少的辅助建筑物等 破坏会导致严重的后果破坏会导致严重的后果 ，其确定须经国家规定的批准权限批准，其确定须经国家规定的批准权限批准 我国我国建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范将建筑物按其用途的重要性为四类：将建筑物按其用途的重要性为四类： 甲类建筑：甲类建筑： 乙类建筑：乙类建筑：
34、 抗震设防标准抗震设防标准 ： 地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的 地震安全性评价结果确定；地震安全性评价结果确定； 抗震措施：当抗震设防烈度为抗震措施：当抗震设防烈度为68 度时，应符合本地区抗震度时，应符合本地区抗震 设防烈度提高一度的要求设防烈度提高一度的要求 当为当为9 度时，应符合比度时，应符合比9 度抗震设防更高的要求度抗震设防更高的要求 抗震措施：抗震措施： 当抗震设防烈度为当抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震度时，应符合本地区抗震 设防烈度提高一度的要求设防烈度提高一度的要求 当为当为9 度时，应符
35、合比度时，应符合比9 度抗震设防更高的要求度抗震设防更高的要求 地基基础的抗震措施，应符合有关规定地基基础的抗震措施，应符合有关规定 地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求 较小的乙类建筑，采用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地较小的乙类建筑，采用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地 区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。 抗震设防标准抗震设防标准 ： 丙类建筑：地震作用和抗震措施均按丙类建筑：地震作用和抗震措施均按应符合本地区抗震设防应符合本地区抗震设防 烈度的要求烈度的要求 丁类建筑：地震作用：按设防烈度进行抗震
36、计算丁类建筑：地震作用：按设防烈度进行抗震计算 抗震措施：可适当降低要求（设防烈度为抗震措施：可适当降低要求（设防烈度为6 6度时不度时不 再降低）再降低） 1.5 1.5 抗震设计的总体要求抗震设计的总体要求 建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求： 概念设计概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则在总体上把握抗震设计的基本原则 抗震计算抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段为建筑抗震设计提供定量手段 构造措施构造措施在保证结构整体性、加强局部薄弱环节在保证结构整体性、加强局部薄弱环节 等意义上保证抗震计算结果的有效性等意义上保证抗震计算结果的有效性 建筑抗震设计在总体上要求把握的基本原则 : 注意
37、场地选择，把握建筑体型，利用结构延性，注意场地选择，把握建筑体型，利用结构延性， 设置多道防线，重视非结构因素设置多道防线，重视非结构因素 一、注意场地选择 地震区地震区 宜选择有利地段，避开不利地段，不在危险地段进行工程建设宜选择有利地段，避开不利地段，不在危险地段进行工程建设 地段类别地段类别 地质、地形、地貌地质、地形、地貌 有利地段有利地段 稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等 不利地段不利地段 软弱土、液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，软弱土、液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘， 非岩质的陡坡，河岸和边坡边缘，平面分布上成
38、因、非岩质的陡坡，河岸和边坡边缘，平面分布上成因、 岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏散的断岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏散的断 层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基）等层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基）等 危险地段危险地段 地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等 及发震断裂带上可能发生地表位错的部位及发震断裂带上可能发生地表位错的部位 当确实需要在不利地段或危险地段建筑工程时当确实需要在不利地段或危险地段建筑工程时 应遵循建筑抗震设计的有关要求进行详细的场地评价，并采取必要的抗震措施应遵循建筑抗震设计的有关要求进行
39、详细的场地评价，并采取必要的抗震措施 二、把握建筑体型 建筑物平、立面布置的基本原则建筑物平、立面布置的基本原则： 结构对称结构对称 有利于减轻结构的地震扭转效应有利于减轻结构的地震扭转效应 形状规则形状规则 在地震时应力集中现象较少，有利于抗震在地震时应力集中现象较少，有利于抗震 质量与刚度变化均匀质量与刚度变化均匀 平面内使结构刚度中心与质量中平面内使结构刚度中心与质量中 心相一致，避免扭转效应心相一致，避免扭转效应 高度方向均匀变化，避免薄弱层，高度方向均匀变化，避免薄弱层， 减小变形集中、鞭梢效应减小变形集中、鞭梢效应 对称对称、规则规则、质量与刚度变化均匀质量与刚度变化均匀 体型复杂
40、的结构物体型复杂的结构物：可以设置抗震缝，将结构物分成规则的：可以设置抗震缝，将结构物分成规则的 结构单元，不宜设置抗震缝的体型复杂的建筑，则应进行较精结构单元，不宜设置抗震缝的体型复杂的建筑，则应进行较精 细的结构抗震分析细的结构抗震分析 高层建筑高层建筑：要注意使设缝后形成的结构单元的自振周期避开：要注意使设缝后形成的结构单元的自振周期避开 场地土的卓越周期场地土的卓越周期 不规则类型 定 义 扭转不规则 楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端 弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍 凹凸不规则 结构平面凹进的一侧尺寸大于相应投影方向总尺寸的30% 楼板局部不连续 楼板的尺
41、寸和平面刚度急剧变化。例如：有效楼板宽度小 于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面 积的30%，或较大的楼层错层。 平面不规则的类型平面不规则的类型 不规则类型 定 义 侧向刚度不规则 该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻 三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的 水平向尺寸大于相邻下一层的25%。 竖向抗侧力构件 不连续 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平 转换构件（梁、桁架等）向下传递 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80% 竖向不规则的类型竖向不规则的类型 建筑结构平面的扭转不规则示例 建筑结构平面的凹
42、角或凸角不规则示例 建筑结构平面局部不连续示例 沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层） 竖向抗侧力构件不连续示例 竖向抗侧力结构屈服抗剪强度非 均匀化（有薄弱层） 思考题 请思考：图中的两座建筑在经历不同周期特点的地震作用下，请思考：图中的两座建筑在经历不同周期特点的地震作用下， 那座建筑更易破坏？那座建筑更易破坏？ 三、利用结构延性 利用结构弹塑性阶段的性能利用结构弹塑性阶段的性能 通过塑性变形来消耗地震时输入结构的能量通过塑性变形来消耗地震时输入结构的能量 脆性结构尽管抗力很大，但吸收脆性结构尽管抗力很大，但吸收 地震能量的能力并不强地震能量的能力并不强 延性结构却因可以吸收更多地震输延性结构
43、却因可以吸收更多地震输 入能量而有利于抗御结构倒塌的发生入能量而有利于抗御结构倒塌的发生 增强结构与构件的延性的措施：增强结构与构件的延性的措施： 钢筋砼结构钢筋砼结构强剪弱弯、强节点弱构件设计，促使梁以受弯曲形式强剪弱弯、强节点弱构件设计，促使梁以受弯曲形式 产生较大变形产生较大变形 砌体结构砌体结构墙体配筋、构造柱墙体配筋、构造柱圈梁体系等措施，增加结构的延性圈梁体系等措施，增加结构的延性 四、设置多道防线 是抗震概念设计的一个重要组成部分是抗震概念设计的一个重要组成部分 a a 局部机制（局部机制（L L机制）机制） b b的两道的两道 抗震防线抗震防线 从弹性到部分梁或连系梁出现塑性铰
44、从弹性到部分梁或连系梁出现塑性铰 从梁塑性铰发生较大转动到从梁塑性铰发生较大转动到 柱根或剪力墙底破坏柱根或剪力墙底破坏 在两道防线之间，大量在两道防线之间，大量 地震输入能量被结构的地震输入能量被结构的 弹塑性变形所消耗弹塑性变形所消耗 强梁弱柱型框架强梁弱柱型框架 单肢剪力墙结构单肢剪力墙结构 强柱弱梁型框架强柱弱梁型框架 双肢剪力墙加连系梁结构双肢剪力墙加连系梁结构 b b 总体机制（总体机制（T T机制）机制） h 设置多道防线的手段：设置多道防线的手段： 应注意的原则：应注意的原则： 采用超静定结构采用超静定结构 有目的地设置人工塑性铰有目的地设置人工塑性铰 利用框架的填充墙利用框架
45、的填充墙 设置耗能元件或耗能装置等等设置耗能元件或耗能装置等等 1.不同的设防阶段应使结构周期有明显差别，以利避免共振不同的设防阶段应使结构周期有明显差别，以利避免共振 2.最后一道防线要具备一定的强度和足够的变形潜力最后一道防线要具备一定的强度和足够的变形潜力 五、注意非结构因素 最主要的是非结构构件的处理最主要的是非结构构件的处理 非结构构件的影响：非结构构件的影响： 影响主体结构的动力特性影响主体结构的动力特性如阻尼、周期等如阻尼、周期等 地震中先期破坏地震中先期破坏 如玻璃幕墙、吊顶、室内设备等如玻璃幕墙、吊顶、室内设备等 抗震设计中应注意：抗震设计中应注意： 非结构构件与主体结构之间要有可靠的连接或锚固非结构构件与主体结构之间要有可靠的连接或锚固 对可能对主体结构振动造成影响的非结构构件，应注意分析对可能对主体结构振动造成影响的非结构构件，应注意分析 或估计其对主体结构可能带来的影响，并采取相应的抗震措施或估计其对主体结构可能带来的影响，并采取相
