第3章建筑结构抗震知识简介课件.ppt

1、 第第3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介3.1 3.1 地震的相关概念地震的相关概念第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介地震地震（通常又称地动）是指岩石圈的振动。一次强烈地震过后往往会（通常又称地动）是指岩石圈的振动。一次强烈地震过后往往会伴随着一系列较小的地震，称为伴随着一系列较小的地震，称为余震余震。地震发生时会产生地震波，地震波。地震发生时会产生地震波，地震波是地震发生时由于震源的岩石破裂而产生的弹性波，分为是地震发生时由于震源的岩石破裂而产生的弹性波，分为横波（横波（P波）波）和和纵波（纵波（S波）波）两种。横波传播速度为两种。横波传播速度为2.05

2、km/s，引起地面的水平振动，引起地面的水平振动，是地震时造成建筑物破坏的主要原因；纵波传播速度为是地震时造成建筑物破坏的主要原因；纵波传播速度为3.510 km/s，能，能引起地面上下振动。地震时，纵波先到达地表，所以人先感觉到地面上下引起地面上下振动。地震时，纵波先到达地表，所以人先感觉到地面上下振动，但由于纵波衰减比横波快，所以离震中较远的地方，只会感觉到水振动，但由于纵波衰减比横波快，所以离震中较远的地方，只会感觉到水平振动。地震波产生的地方称为平振动。地震波产生的地方称为震源震源。震源在地面上的垂直投影称为。震源在地面上的垂直投影称为震中震中，震中是地表距离震源最近的地方，也是震动最

3、强烈、受地震破坏程度最大震中是地表距离震源最近的地方，也是震动最强烈、受地震破坏程度最大的地方。震中及其附近的地方称为的地方。震中及其附近的地方称为震中区震中区。震中到震源的深度称为。震中到震源的深度称为震源深震源深度度。观测点到震中的距离称为震中距。观测点到震源的距离称为震源距。观测点到震中的距离称为震中距。观测点到震源的距离称为震源距。一、地震一、地震第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介地震相关术语地震相关术语第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介目前衡量地震大小的标准主要有震级和烈度两种。目前衡量地震大小的标准主要有震级和烈度两种。震级震级是地震强度

4、大小是地震强度大小的度量，根据地震释放的能量来划分。目前国际上一般采用美国地震学家的度量，根据地震释放的能量来划分。目前国际上一般采用美国地震学家Charles Francis Richter和和Beno Gutenberg于于1935年共同提出的震级划分法，年共同提出的震级划分法，即现在通常所说的里氏（地震）震级。里氏震级是地震波最大振幅以即现在通常所说的里氏（地震）震级。里氏震级是地震波最大振幅以10为底为底的对数，并选择距震中的对数，并选择距震中100 km的距离为标准。里氏震级每增强一级，释放的的距离为标准。里氏震级每增强一级，释放的能量约增加能量约增加31倍。小于里氏倍。小于里氏2.

5、5级的地震，人们一般不易感觉到，称为小震或级的地震，人们一般不易感觉到，称为小震或微震；里氏微震；里氏2.55.0级的地震，震中附近的人会有不同程度的感觉，称为级的地震，震中附近的人会有不同程度的感觉，称为有感有感地震地震；大于里氏；大于里氏5.0级级的地震，会造成建筑物不同程度的损坏，称为的地震，会造成建筑物不同程度的损坏，称为破坏性地破坏性地震震。地震。地震烈度烈度指地震对地面及地面上建筑物所造成的破坏程度。由地震时地指地震对地面及地面上建筑物所造成的破坏程度。由地震时地面建筑物受破坏的程度、地形地貌改变、人的感觉等宏观现象来判定，从感面建筑物受破坏的程度、地形地貌改变、人的感觉等宏观现象

6、来判定，从感觉不到至建筑物全部损毁，地震烈度分为觉不到至建筑物全部损毁，地震烈度分为112度度。5度以上才会造成破坏。度以上才会造成破坏。每次地震的震级数值只有一个，但烈度则因观测点的不同而不同。每次地震的震级数值只有一个，但烈度则因观测点的不同而不同。二、震级与裂度二、震级与裂度第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介基本烈度基本烈度是指一个地区在一定时期（我国取是指一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条年）内在一般场地条件下，可能遭遇到的超越概率为件下，可能遭遇到的超越概率为10%的地震烈度值。它是一个地区进行的地震烈度值。它是一个地区进行抗震设防的依据。抗震设防

7、的依据。地震设防烈度地震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况下，取基本烈度。依据地质构造区抗震设防依据的地震烈度，一般情况下，取基本烈度。依据地质构造资料、历史地震规律、强震观测资料，采用地震危险性分析的方法，可资料、历史地震规律、强震观测资料，采用地震危险性分析的方法，可以计算给出每一地区在未来一定时限内关于某一烈度（或地震动加速度以计算给出每一地区在未来一定时限内关于某一烈度（或地震动加速度值）的超越概率，从而，可以将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域。值）的超越概率，从而，可以将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域。

8、这一工作称为这一工作称为地震区划地震区划。三、基本烈度、地震设防烈度与地震区划三、基本烈度、地震设防烈度与地震区划第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介四、地震的分类四、地震的分类地震一般可分为人工地震和天然地震两大类。地震一般可分为人工地震和天然地震两大类。按成因可分为：构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震。按成因可分为：构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震。按震源深度可分为：浅源地震、中源地震、深源地震。按震源深度可分为：浅源地震、中源地震、深源地震。3.2 3.2 建筑抗震的基本要求建筑抗震的基本要求第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介建筑抗震设

9、计分为作用建筑抗震设计分为作用-抗力计算和抗震措施。作用抗力计算和抗震措施。作用-抗力计算就是计抗力计算就是计算地震对建筑的作用、作用产生的效应，并将此效应与其他作用效应进行算地震对建筑的作用、作用产生的效应，并将此效应与其他作用效应进行组合来设计建筑结构抗力（包括截面尺寸、配筋、构件节点等）。抗震措组合来设计建筑结构抗力（包括截面尺寸、配筋、构件节点等）。抗震措施是除作用施是除作用-抗力计算以外的抗震设计内容，主要是从工程经验来加强抗抗力计算以外的抗震设计内容，主要是从工程经验来加强抗震构造措施。震构造措施。一、抗震设防目标一、抗震设防目标第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识

10、简介根据建筑使用功能的重要性，根据建筑使用功能的重要性，建筑抗震设计规范（建筑抗震设计规范（GB50112010）将建筑分为四个抗震设防类别：将建筑分为四个抗震设防类别：（1）特殊设防类）特殊设防类 指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。简能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。称甲类。二、抗震设防类别二、抗震设防类别第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介 （2）重点设防类）重点设防类 指地震时使用功能

11、不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。简称时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。简称乙类。乙类。（3）标准设防类）标准设防类 指大量的除（指大量的除（1）、（）、（2）、）、(4)款以外按标准要求进行设防的建筑。简款以外按标准要求进行设防的建筑。简称丙级。称丙级。（4）适度设防类）适度设防类 指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。低

12、要求的建筑。简称丁类。第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介 （1）特殊设防类）特殊设防类 应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为但抗震设防烈度为9度时应按比度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。求确定其地震作用。（2）重点设防类）重点设防类 应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；应按高于本地区抗震设防烈

13、度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为但抗震设防烈度为9度时应按比度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。度确定其地震作用。三、抗震设防标准三、抗震设防标准第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介 （3）标准设防类）标准设防类 应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发在遭遇高于当地抗震设防

14、烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。（4）适度设防类）适度设防类 允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。防烈度确定其地震作用。3.3 3.3 场地场地第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介场地是指建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的场地是指建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民

15、点和自然村的范围。历史震害资料表明，建筑物震害除与地震类型、结构类型等有关外，范围。历史震害资料表明，建筑物震害除与地震类型、结构类型等有关外，还与其下卧层的构成、覆盖层厚度密切相关。调查分析，房屋倒塌率随土还与其下卧层的构成、覆盖层厚度密切相关。调查分析，房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大；比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬层厚度的增加而加大；比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地。进一步深入的理论分析证明，多层土的地震效应主要取决于三个基场地。进一步深入的理论分析证明，多层土的地震效应主要取决于三个基本因素：覆盖土层厚度、土层剪切波速、岩土阻抗比。本因素：覆盖土层厚度、土

16、层剪切波速、岩土阻抗比。一、场地及其地震效应一、场地及其地震效应第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介覆盖层厚度的原意是指从地表面至地下基岩面的距离。覆盖层厚度的原意是指从地表面至地下基岩面的距离。从地震波从地震波传播的观点看，基岩界面是地震波传播途径中的一个强烈的折射与反传播的观点看，基岩界面是地震波传播途径中的一个强烈的折射与反射面，此界面以下的岩层振动刚度要比上部土层的相应值大很多。根射面，此界面以下的岩层振动刚度要比上部土层的相应值大很多。根据这一背景，工程上常这样判定：当下部土层的剪切波速达到上部土据这一背景，工程上常这样判定：当下部土层的剪切波速达到上部土层剪切波

17、速的层剪切波速的2.5倍，且下部土层中没有剪切波速小于倍，且下部土层中没有剪切波速小于400 m/s岩土层时，岩土层时，该下部土层就可以近似看做基岩。由于工程地质勘察手段往往难以取该下部土层就可以近似看做基岩。由于工程地质勘察手段往往难以取得深部土层的剪切波速数据，为了实用上的方便，我国建筑抗震设计得深部土层的剪切波速数据，为了实用上的方便，我国建筑抗震设计规范进一步采用土层的绝对刚度定义覆盖层厚度，即：规范进一步采用土层的绝对刚度定义覆盖层厚度，即：地下基岩或剪地下基岩或剪切波速大于切波速大于500 m/s的坚硬土层至地表面的距离，称为的坚硬土层至地表面的距离，称为“覆盖层厚度覆盖层厚度”。

18、二、覆盖层厚度二、覆盖层厚度第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介三、场地的类别三、场地的类别岩石的剪切波速或岩石的剪切波速或土层等效剪切波速土层等效剪切波速/(ms-1)场地类别场地类别01Vs8000500Vse8000250Vse50055150Vse250335050Vse1503315158080表表3-1 各类建筑场地覆盖层厚度各类建筑场地覆盖层厚度 第第3 3章章 建筑结构抗震知识简介建筑结构抗震知识简介三、场地的类别三、场地的类别表表3-2 土的类型划分和剪切波速范围土的类型划分和剪切波速范围土的类型土的类型岩土名称和性状岩土名称和性状图层剪切波速图层剪切波速/（ms-1）岩石坚硬、较硬且完整的岩石Vs800坚硬土或软质岩石破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩石，密实的碎石土500150的粘性土和粉土，坚硬黄土250130的填土，可塑新黄土150Vse250软弱土淤泥和淤泥质土，松散的砾，新近沉积的粘性土和粉土，fak130的填土，流塑黄土Vse150第第2 2章章 结构设计方法结构设计方法