建筑结构抗震设计第一章课件.ppt

1、第一章 绪论1.1 地震与地震动1.1.1 地震类型与成因地震的类型：诱发地震：水库蓄水或深井注水等引起的地震天然地震1)构造地震：由地球内部岩层的构造变动引起的地震构造地震：由地球内部岩层的构造变动引起的地震2)火山地震：火山爆发岩浆冲出引起的地震火山地震：火山爆发岩浆冲出引起的地震3)陷落地震：地下溶洞、古旧矿坑等陷落引起的地震陷落地震：地下溶洞、古旧矿坑等陷落引起的地震诱发地震水库地震新丰江水库大坝1962年年3 月19日04时18分（北京时间），在大坝东北1.1 公里处发生6.1级地震，震源深度5 公里，震中烈度 VIII 度。这次地震成为我国截止目前最大的水库地震。极震区长轴约9 公

2、里，面积约28平方公里。诱发地震水库地震构造地震构造地震的成因地球内部由三个圈层组成：地壳、地幔、地核地壳是由一些巨大的板块组成美洲板块非洲板块欧亚板块印-澳板块 太平洋板块南极洲板块岩流层（地幔）板块间相互挤压、冲撞引起地震板块之间的相互作用力会使地壳中的岩层发生变形，当这种变形积聚到一定程度时，该处岩体就会发生突然断裂或错动，引发地震。构造地震成因和震源机制火山地震1.1.2震源和震中震源、震中和地震波震源深度H60m60mH300m同样大小的地震,浅源地震中源地震深源地震震中距H较小时较小时,震中区范围小震中区范围小,破破观测点L震中区坏程度大;H较大时较大时,震中区范围大震中区范围大,

3、破破坏程度小;震源深度H震源地震波（弹性波）纵波(P波)上下颠簸地震波体波面波(L波)横波(S波)瑞雷波乐夫波左右摇晃上下颠簸左右摇晃VpVsVLVp=1.67Vs地震波 从实际地震时记录到的地震波可以看出，首先达到的是从实际地震时记录到的地震波可以看出，首先达到的是纵波（初波、纵波（初波、P P波），接着是横波（次波、波），接着是横波（次波、S S波），面波达波），面波达到的最晚。到的最晚。一般情况下，当横波或面波达到时，振幅增大，地面振一般情况下，当横波或面波达到时，振幅增大，地面振动最猛烈，造成的危害也最大动最猛烈，造成的危害也最大。杂波P波开始S波开始面波开始1.1.3 地震动强震时的

4、地面运动加速度记录曲线可以反映地震动的特征频地震动的三要素：最大振幅：反映强度特性谱：反映周期分布特征持续时间：地震作用程度的强弱1.2 地震震级与地震烈度1.2.1 地震震级地震震级:衡量一次地震强弱程度即地震所释放的能量大小的度量指标近震震级（震中距小于100km）M=logA+R（）震级M与震源释放能量E（单位为 10-7J）之间的关系为：）之间的关系为：logE=11.8+1.5MM5破坏性地震M7强烈地震地震震级震级是通过地震仪器的记录计算出来的，地震越强，震级越大。震级相差一级，能量相差约30倍。目前世界上有纪录的最大地震是1960年5月22日发生在智利的日发生在智利的8.9级地震

5、。级地震。一个6级地震相当于一个两万吨级的原子弹1.2.2 地震烈度地震烈度：地震时一定地点地面震动的强弱程度。是某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响的平均强弱程度。震中距L不同，烈度I不同震中烈度：I0=1.5（M-1）或M=1+2I0/3地震烈度表地震烈度表是评定烈度的标准和尺度；我国在1980年制定了中国地震烈度表；中国地震烈度表将地震烈度分为1-12度。223453667895012烈度人的感觉一般房屋其它现象加速度mm/s速度mm/s1无感室内个别静止中的人感觉个别：10%以下少数：10%50%室内少数静止中的人感觉室内多数人感觉。室门、窗轻微作响门、窗作响悬挂物微动悬挂物明

6、显摆动，器皿作响多数：50%70%大多数：70%90%普遍：90%以上外少数人感觉。少数人梦中惊醒室内普遍感觉。室外门窗、屋顶、屋架颤动不稳定器物翻倒31多数人感觉。多数人梦中惊醒作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝（22-44）（2-4）惊惶失措，仓皇逃出损坏个别砖瓦掉河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒63落、墙体微细裂缝水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头（45-89）（5-9）大多数人仓皇逃出摇晃颠簸，行走困难坐立不稳。行动的人可能摔跤骑自行车的人会摔轻度破坏局部破坏开裂，但不妨碍使用中等破坏结构受损，需要修理严重破坏墙体龟裂，局部倒塌，修复困难倒塌大部倒塌，不河岸出现坍方。饱和砂层常见喷

7、砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏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。砖烟囱出现倒塌山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大125（90-177）250（178-353）500（354-707）100013（10-18）25（19-35）（36-71）1001011倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感堪修复毁灭多数砖烟囱从根部破坏或倒毁地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥（708-1414）（72-141）毁坏地面剧烈变化，山河改观地震烈度地震烈度表示地面受到地震的影响和破坏程度。一个地震的震中只有一个烈度

8、，但随着各地的远近和受破坏的程度不同而出现不同的烈度。目前我国地震烈度采用12等级。1.2.3 基本烈度与地震区划基本烈度是指一个地区在一定时期（我国取50年）一般场地条件下按一定的概率（我国取10%）可能遭遇到的最大地震烈度。相当于475年一遇的最大地震的烈度基本烈度是该地区进行抗震设防的依据。各地区的基本烈度由中国地震动参数区划图（GB18306-2001)确定。1.2.3 基本烈度与地震区划地震区划：给出每一地区在未来一定时限内关于某一烈度的超越概率，从而将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域。1990年版的年版的中国地震烈度区划图中国地震烈度区划图 将烈度划分为5个等级：个等级：5度、度

9、、6度、度、7度、度、8度和度和9度度中国地震烈度区划图中国地震动参数区划图P286 附录B地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表地震动峰值加速度g0.050.050.100.150.200.300.40地震基本烈度值6677889 设计地震分组请思考：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？?设计地震分组 地震波的特性：地震波的特性：地震波在传播过程中高频分量比低频分量地震波在传播过程中高频分量比低频分量衰减得快（纵波衰减最快，面波传播最远）衰减得快（纵波衰减最快，面波传播最远）震级大震中距远的

10、地震波其主导频率为低频分量，考虑结震级大震中距远的地震波其主导频率为低频分量，考虑结构物本身的自振周期，共振效应构物本身的自振周期，共振效应 一般来说，在宏观烈度大体相同条件下，震级较大震中距一般来说，在宏观烈度大体相同条件下，震级较大震中距较远的地震对长周期柔性结构的破坏比中小级震级震中距较远的地震对长周期柔性结构的破坏比中小级震级震中距较近的情况严重的多。较近的情况严重的多。同样烈度下，不同震级和震中距的地震对不同建筑物造成同样烈度下，不同震级和震中距的地震对不同建筑物造成的破坏程度是不同的的破坏程度是不同的设计地震分组6度近震设计地震分组是新规范新提出的概念，用以代替旧规范设计近震、设计

11、远震的概念。在宏观烈度大体相同条件下，处于大震级远离震中的高耸建筑物的震害比中小级震级近震中距的情况严重的多。设计地震分三组6度远震7度近震对于类场地，第一、二、三组的设计特征周期分别为：0.35s、0.40s、0.45s.7度远震1.3 地震灾害概说直接灾害建筑物与构筑物的破坏；山体等自然物的破坏；地面破坏；海啸。次生灾害火灾、水灾、毒气泄漏、瘟疫直接灾害建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；直接灾害建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；直接灾害建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；直接灾害建筑物与构筑物的破坏如房

12、屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；1995年日本阪神地震，铁路扭曲直接灾害山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；直接灾害山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；2004年日本新潟地震导致滑坡，房屋道路毁坏年日本新潟地震导致滑坡，房屋道路毁坏直接灾害地面破坏。如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；直接灾害地面破坏。如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；直接灾害海啸。海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；2004年年12月月26日深夜，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生里氏日深夜，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生里氏8.5级强烈地震。这是最近一个世纪以来发生的最强的5次地震之一。直接灾害

13、海啸。海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；海啸模拟图印度洋地震海啸造成了有史以来罕见的大灾难死亡约30万人地震海啸形成条件震级7上下的错动水深1000米开阔并逐渐变浅的海岸海啸狂扑多国惨痛受蹂躏斯里兰卡有4500多人死亡，受灾人数达100万，政府宣布国家进入灾难状态。印度至少有2000人死亡，200多名渔民失踪。泰国有310人死亡，2000多人受伤。马来西亚有42人淹死。马尔代夫15人死亡。缅甸10人死亡。地震余波甚至连远在1500公里外的泰国首都曼谷都能感受到，一家医院为防万一紧急疏散了400名病人。2004年年12月月26日泰国南部旅游胜地普吉岛遭海啸袭击后的航拍照片日泰

14、国南部旅游胜地普吉岛遭海啸袭击后的航拍照片次生灾害：直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。主要的次生灾害有：1、火灾、火灾由震后火源失控引起；1923年日本关东地震，东京市内227处起火，33处未能扑灭造成火灾蔓，旧市区烧毁约50%；横滨市烧毁80%，死亡10万。1995年日本阪神地震，煤气泄漏引发年日本阪神地震，煤气泄漏引发200多起火灾多起火灾2、水灾。、水灾。由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；1933年四川叠溪年四川叠溪7.5级地震级地震洪水淹没2万多人3、毒气泄漏。、毒气泄漏。由建筑物或装置破坏等引起；4、

15、瘟疫。、瘟疫。由震后生存环境的严重破坏而引起.1.4 工程抗震设防1.4.1 抗震设防目标及要求1.总目标通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。2.“三水准”抗震设防目标简称为：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。I设防要求（三水准）：小震不坏，中震可修，大震不倒小震：多遇地震烈度中震：基本地震烈度大震：罕遇地震烈度I小=I-

16、1.55I大I+1地震影响小震中震大震50年超越概率年超越概率63.2%10%2-3%地震重现期50年年475年年1642-2475年年1.4.2 抗震设计方法（两阶段设计法）第一阶段：对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算和弹性变形验算；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。达到小震不第二阶段：坏、中震可修对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验算。有特殊要求的建筑、地震易达到大震不倒倒塌的建筑、有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等。1.4.3 建筑物重要性分类与设防标准概念设计建筑类别甲类乙类丙类丁类建筑的重要性重大建筑工程和可能发生严重次生灾害的建筑地震时使用不能

17、中断或需尽快恢复的建筑甲、乙、丁类以外的一般建筑抗震次要的建筑抗震措施提高一度（9度适当提高）提高一度（9度适当提高）；小规模建筑改变结构型式时可不提高原设防烈度适当降低（6度不降）地震作用计算应高于本地区设防烈度的要求，其值按批准的安评结果确定原设防烈度原设防烈度原设防烈度1.5 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：1、概念设计：从总体上把握抗震设计的基本原则；、概念设计：从总体上把握抗震设计的基本原则；2、抗震计算：为建筑抗震设计提供定量手段；、抗震计算：为建筑抗震设计提供定量手段；3、构造措施：保证结构整体性，加强局部薄弱环节，保证、构造措施：保证结构整体性，加强局部

18、薄弱环节，保证抗震计算结果的有效性。1.5.1地段划分注意场地选择地段类别有利地段不利地段危险地段地质、地形、地貌稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）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错位的部位1.5.1注意场地选择根据土质、地形等情况将地段划分为有利、不利、危险地段。选择原则：项目选择原则选择场地有利地段不利地段危险地段对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价提出

19、避开要求；无法避开时应采取有效措施不应建造甲、乙、丙类建筑水边地的地下水位较高，土质也较松软，容易在地震时产生土壤滑动或地层液化。山坡地在地震时会产生土壤滑动冲积地的土质松软，地震时容易塌陷，如果此处有地下水层，还容易发生液化。用另外的土石來填补地基，常有土壤密实度不足情形，导致建筑物在地震时产生倾斜、沉陷。临近悬崖，容易滑落谷地或低地，这里的建筑物容易在地震发生时，受土石崩塌破坏。萨尔瓦多地震引发了一巨大的泥石流，数百户人家被埋在泥石里，估计有1200多人遇难地裂局部突出地形的影响烈度为8度烈度为7度1994年云南昭通地震，芦家湾某村坐落于山梁上，山梁长150m，顶部最宽15m，最窄5m，高

20、60m.距震中18km。突出端部的最大加速度为0.632g,鞍部为0.257g，大山根部为0.431g。烈度为9度发震断裂的影响与地下断裂构造直接相关的地裂与发震断裂间接相关的受应力场控制所产生的地裂1.5.2 把握建筑体型建筑平立面布置的基本原则是：对称：有利于减轻结构的地震扭转效应规则：地震时结构各部分的振动易于协调，应力集中现象少质量与刚度变化均匀：1）在平面方向尽量使结构的刚度中心与质量中心一致，避免远离）在平面方向尽量使结构的刚度中心与质量中心一致，避免远离刚度中心的构件发生严重震害；2）在高度方向结构质量与刚度不宜有悬殊的变化，避免）在高度方向结构质量与刚度不宜有悬殊的变化，避免“

21、变形集变形集中”和“鞭梢效应”。建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的表现。始自若干现代建筑在地震中的表现。最为典型的例子是最为典型的例子是19721972年年2 2月月2323日南美洲的马那日南美洲的马那瓜地震。瓜地震。马那瓜中央银行大厦试问：那一幢破坏严重呢？马那瓜美洲银行大厦 1）平面不规则）平面不规则4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。4层以上的楼板仅为层以上的楼板仅为5cm厚，搁置在高厚，搁置在高45cm长长14m小梁上。小梁上。2）竖向不规则）竖向不规则塔楼上部（塔楼上部（

22、4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在根，支承在4层楼板水平处的层楼板水平处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根根1m 1.55m的柱子上（间距的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严重不均匀，）。上下两部分严重不均匀，不连续。不连续。主要破坏：第主要破坏：第4层与第层与第5层之间层之间(竖向刚度和承载力突变竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；横向裂缝贯穿横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板层以上的所有楼板(有的宽达有的宽达1cm),直至电梯

23、井东侧；直至电梯井东侧；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均 严重破坏或倒塌。严重破坏或倒塌。震后计算分析结果震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力大层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力大大不足大不足,率先破坏；率先破坏；3.水平地震作用下水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。马那瓜马那瓜中央银行大厦中央银行大厦 结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包结构是均匀对称的，基本的抗

24、侧力体系包括括4个个L形的桶体，对称地由连梁连接起来，这形的桶体，对称地由连梁连接起来，这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结构能些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏。观察到的主要破坏。分析表明：分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的联对称的结构布置及相对刚强的联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了明显肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了明显的扭转效应；的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌体填充避免了长跨度楼板和砌体填充墙的非结构构件的损坏；墙的非结构构件的损坏；3.当连梁剪切破坏后，当连梁剪切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，但由于抗震墙结构体系的位移虽有明显增加，但

25、由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移量得到控制。提供了较大的侧向刚度，位移量得到控制。美洲美洲银行银行平面布置力求对称。（质量，刚度，强度）平面布置力求对称。（质量，刚度，强度）刚度中心刚度中心质量中心质量中心平处的有效楼板宽度小于结构平面典型宽度的50%，或开洞面积 空间结构分析，平面不对连续向不规则建筑设计和建筑结构的规则性不规则类型A.扭转不规则扭转不规则定 义在结构的一角端垂直于一轴线的最大弹性层间位移，大于结构平面相应两角端弹性层间位移平均值的1.2倍应符合的规定采用空间结构分析，应计入扭转，且最大层间位移不大于两端平均值的1.8倍面不 B.凹凹 凸不规则规结构平面凸出或凹进的一侧尺

26、寸，大于相应投影方向总尺寸的 采用空间结构分析，平面30%，则该结构平面存在凹角或凸角不规则，则该结构平面存在凹角或凸角不规则 不对称时应计入扭转则 C.楼板局部不楼板局部不 楼板局部不连续或刚度突变，是指结构平面局部收缩或大开洞 采用弹性楼盖和大开洞的大于该层楼板面积的 30%，以及较大的楼板错层，以及较大的楼板错层 称应计入扭转A.侧向刚度不侧向刚度不规则(有柔软竖 层)该层侧向刚度小于上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层刚 控制层间剪力，进行必要度平均值的80%的弹塑性变形分析B竖向抗侧竖向抗侧 在一竖向抗侧力结构平面内存在竖向抗侧力构件(柱、抗震墙)转换构件的竖向构件的地力构件不连续

27、 不连续 震内力应乘以增大系数C.楼层承载力楼层承载力突变该层间抗侧力结构的承载力小于上一层的80%薄弱层的抗侧力构件受剪承载力不应小于相邻上层的65%平面且竖向均不规 应同时符合对上述仅平面不规则或仅竖向不规则的条件要求则不规则程度不规则一项特别不规则多项/一项较多，后果不良严重不规则多项较多，后果严重应同时满足平面和竖向不规则性设计要求不规则类型不规则类型 定义定义扭转不规则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）平均值的平位移（或层间位移）平均值的1.2倍倍凹凸不规则凹凸不规则结构平

28、面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的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局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼楼板的尺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板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面积的或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的，或较大的楼层错层楼层错层平面不规则的类型平面不规则的类型1221222.1122扭转不规则扭转不规则max3.0BB maxBmax3.0BB maxBmaxBmax3.0BB maxBmax3.0BB 凹凸角不规则凹凸角不规则BBb5.0BBlAAA3

29、.00l局部不连续局部不连续大开洞大开洞错层错层不规则类型不规则类型 定义定义扭转不规则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）平均值的平位移（或层间位移）平均值的1.2倍倍凹凸不规则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局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼楼板的尺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板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面

30、面积的或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的，或较大的楼层错层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17.0iiKKiK1iK2iK3iK)3(8.0321iiiiKKKK沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）沿竖向的侧向刚度不规则（有

31、柔软层）竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀 （有薄弱层）（有薄弱层）iyQ,1,iyQ1,8.0iyiyQQ 严重不规则严重不规则是指体型复杂，是指体型复杂，多项不规则指标超过表中指标或某多项不规则指标超过表中指标或某一项大大超过规定值，具有严重的一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。的严重后果者。注：以上规定主要针对钢筋混凝注：以上规定主要针对钢筋混凝土和钢结构的多层和高层建筑。土和钢结构的多层和高层建筑。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

32、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规定规定3.4.3 不规则的建筑结构，应按下列要求进行水平地震作用计不规则的建筑结构，应按下列要求进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施：算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施：1 平面不规则平面不规则而竖向规则的建筑结构，应采用空间结构而竖向规则

33、的建筑结构，应采用空间结构计算模型，并应符合下列要求：计算模型，并应符合下列要求：1)扭转不规则时扭转不规则时，应计及扭转影响，且楼层竖向构件最，应计及扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的水平位移和层间位移平均值的1.5倍。倍。2)凹凸不规则或楼板局部不连续时凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响。扭转影响。2 平面规则而竖向不规则的建筑结构，应采

34、用空间结构平面规则而竖向不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数的增大系数,应应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要按本规范有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要求：求：1)竖向抗侧力构件不连续时竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以件的地震内力应乘以1.251.5的增大系数；的增大系数；2)楼层承载力突变时楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的不应小于相邻上一楼层的65%。3 平面不规则且

35、竖向不规则的建筑结构平面不规则且竖向不规则的建筑结构，应同时符合本，应同时符合本条条1、2款的要求。款的要求。例：1971，San Fernando Olive View Hospital概况：位于9度区，主楼六层，RC结构。3层以上为框架-抗震墙体系，底层和2层为框架体系形成框支剪力墙体系。同时2层有较多砖隔墙，上、下层的抗侧移刚度相差约10倍。地震后，上面几层震害较轻，底层严重偏斜，纵向侧移达600mm，横向侧移约600mm，角柱酥碎。底层柔弱的典型震例。矩形箍筋数量不足，矩形箍筋数量不足，柱子压溃，延性差柱子压溃，延性差螺旋箍筋，对砼约束螺旋箍筋，对砼约束好，延性好。好，延性好。1.5.

36、3 利用结构延性设计中通过构造措施和截面设计尽量增加结构与构件的延性结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。规范对各类结构采取的抗震措施，基本上是提高各类结构构件的延性水平。这些抗震措施是：1.采用水平向（圈梁）和竖向（构造柱、芯柱）混凝土构件，加强对砌体结构的约束，或采用配筋砌体；使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落，地震时不致丧失对重力荷载的承载能力；2.避免混凝土结构的脆性破坏（包括混凝土压碎、构件剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏）先于钢筋的屈服；3.避免钢结构构件的整体和局部失稳，保证节点焊接部位（焊缝和母材)在地震时不致开裂。1.5.4 设置多道防线如“强柱弱梁”型框架结构有

37、两道抗震防线：一、从结构弹性到部分梁出现塑性铰；二、从梁塑性铰发生较大转动到柱根破坏。在两道防线之间，大量地震输入能量被结构的弹塑性变形所消耗。设置手段：采用超静定结构、设置人工塑性铰、利用填充墙、设置耗能元件或装置等设置原则：1、不同的设防阶段应使结构周期有明显差别，避免共振；、不同的设防阶段应使结构周期有明显差别，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。1.5.4 1.5.4 多道抗震防线多道抗震防线1.5.4.1 1.5.4.1 多道抗震防线的必要性多道抗震防线的必要性1、多道抗震防线的定义多道抗震防线的定义 一个抗震结

38、构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，一个抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，即分体系间并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，即分体系间的连接部件应有适当强度、较好延性和稳定的滞回性能。的连接部件应有适当强度、较好延性和稳定的滞回性能。框架抗震墙体系：由延性框架框架抗震墙体系：由延性框架和抗震墙两个系统组成；和抗震墙两个系统组成；双肢或多肢抗震墙体系：由若干双肢或多肢抗震墙体系：由若干个单肢墙分系统组成；个单肢墙分系统组成；框架体系：框架梁和框架柱；框架体系：框架梁和框架柱；1.5.4.1 1.5.4.1 多道抗震防线的必要性多道抗震防线的

39、必要性续续 抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度（相当于超静定次数，利用塑性变形的前提），有意识（相当于超静定次数，利用塑性变形的前提），有意识地建立起一系列分布的屈服区（塑性铰区），以使结构地建立起一系列分布的屈服区（塑性铰区），以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。带赘余杆件的耗能结构带赘余杆件的耗能结构(a)(a)双肢墙；双肢墙；(b)(b)墙和框架；墙和框架；(c)(c)并列斜撑；并列斜撑；(d)(d)芯筒和框架柱芯筒和框架柱 1.5.4.1 1.5.4.1 多

40、道抗震防线的必要性多道抗震防线的必要性续续2 2、多道抗震防线的必要性：、多道抗震防线的必要性：多道抗震防线对抗震结构是必要的。强烈地震往往有一定多道抗震防线对抗震结构是必要的。强烈地震往往有一定的持续时间（几秒几十秒），并且往往伴随多次余震，的持续时间（几秒几十秒），并且往往伴随多次余震，结构在首次破坏后再遭余震，将会引起损伤累积，当第一结构在首次破坏后再遭余震，将会引起损伤累积，当第一道防线的抗侧力构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备道防线的抗侧力构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后的第二道至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续的地震

41、动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于续的地震动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。倒塌。适当处理构件的强弱关系，将使其在强震作用下形成多道适当处理构件的强弱关系，将使其在强震作用下形成多道防线、是提高结构抗震性能、避免倒塌的有效措施。防线、是提高结构抗震性能、避免倒塌的有效措施。1.5.4.2 1.5.4.2 第一道防线的构件选择原则第一道防线的构件选择原则 地震的往复水平作用使结构遭到严重破坏、但结构的地震的往复水平作用使结构遭到严重破坏、但结构的最后倒塌是因为结构丧失了承受竖向荷载的能力，即倒塌最后倒塌是因为结构丧失了承受竖向荷载的能力，即倒塌主要取决于竖向荷载。因此，主要

42、取决于竖向荷载。因此，1 1、应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充、应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或选用轴压比值较小的抗震墙、实体筒体之类构件，墙，或选用轴压比值较小的抗震墙、实体筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件；一般情况，不宜采用作为第一道抗震防线的抗侧力构件；一般情况，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。不会发生结构倒塌。不会发生结构倒塌。2 2、如因条件有限，只能采用单一的框架体系，框架就成为、如因条件有限，只能采用单一的框架体系，框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件，此时应采用

43、整个体系中唯一的抗侧力构件，此时应采用“强柱弱梁强柱弱梁”型延性框架（即梁为第一道，柱为第二道）。型延性框架（即梁为第一道，柱为第二道）。1.5.4.2 1.5.4.2 第一道防线的构件选择原则第一道防线的构件选择原则续续框架破坏机制框架破坏机制 强柱型框架强柱型框架如下图左，在水平地震作用下，梁端首先出现如下图左，在水平地震作用下，梁端首先出现塑性铰，梁的屈服先于柱的屈服，行成塑性铰，梁的屈服先于柱的屈服，行成梁铰破坏机制梁铰破坏机制。弱弱柱型框架柱型框架如下图右，在水平地震作用下，柱端首先出现塑如下图右，在水平地震作用下，柱端首先出现塑性铰，柱的屈服先于柱的屈服，行成性铰，柱的屈服先于柱的

44、屈服，行成柱铰破坏机制柱铰破坏机制。1.5.4.2 1.5.4.2 第一道防线的构件选择原则第一道防线的构件选择原则续续“强柱弱梁强柱弱梁”延性框架延性框架 由于梁只承受一层或局部重力荷载，柱承受其上多层的总由于梁只承受一层或局部重力荷载，柱承受其上多层的总重力荷载；钢筋端部锚固使梁具有悬索作用，只要钢筋端重力荷载；钢筋端部锚固使梁具有悬索作用，只要钢筋端部锚固未失效，悬索作用能维持楼面不立即坍塌。部锚固未失效，悬索作用能维持楼面不立即坍塌。故在强烈地震作用下，结构发生较大侧移进入非弹性阶段故在强烈地震作用下，结构发生较大侧移进入非弹性阶段时，为使框架保持足够的竖向承载能力而免于倒塌，要求时，

45、为使框架保持足够的竖向承载能力而免于倒塌，要求实现梁铰破坏机制，即塑性铰应首先在梁上形成，尽可能实现梁铰破坏机制，即塑性铰应首先在梁上形成，尽可能避免在破坏后危害更大的柱上出现塑性铰，实现避免在破坏后危害更大的柱上出现塑性铰，实现“强柱弱强柱弱梁梁”延性延性框架的抗震设计，框架的抗震设计，利用梁的变形、破坏来消耗地利用梁的变形、破坏来消耗地震能量。震能量。框架框架-筒体结构筒体结构柱铰机制 不利 梁铰机制（延性框架）剪力墙连梁结构第一道防线：大筒第一道防线：大筒第二道防线：小筒第二道防线：小筒第三道防线：框架第三道防线：框架框架结构框架结构第一道防线：梁第一道防线：梁第二道防线：柱第二道防线：

46、柱梁首先屈服，保护结构不倒塌。梁首先屈服，保护结构不倒塌。框架框架-支撑结构支撑结构 框架框架-消能支撑结构消能支撑结构柱铰 机 制 不 利 梁 铰 机 制（延 性框 架）剪 力 墙 连 梁 结 构第一道防线：支撑第一道防线：支撑第二道防线：框架第二道防线：框架1.5.4.3 1.5.4.3 利用赘余构件增多抗震防线利用赘余构件增多抗震防线赘余构件的作用赘余构件的作用 利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入的利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入的地震能量；地震能量；利用赘余杆件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定利用赘余杆件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡

47、到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，避开体系过渡到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应；地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应；对结构动力特性的适当控制，来减轻建筑物的破坏程度，对结构动力特性的适当控制，来减轻建筑物的破坏程度，经济。但要注意：太被动、而且不一定有效。经济。但要注意：太被动、而且不一定有效。1.5.5 注意非结构因素非结构构件对结构的影响：1、影响主体结构的动力特性（周期、阻尼等）；、影响主体结构的动力特性（周期、阻尼等）；2、地震时会先期破坏。、地震时会先期破坏。设计中应注意的问题：1、与主体结构的有效连接方式；、与主体

48、结构的有效连接方式；2、分析及估计其对主体结构可能带来的影响，并采取一、分析及估计其对主体结构可能带来的影响，并采取一定的措施。非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。1.附着于楼、屋面结构上的非结构构件，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。2.围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。3.幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接，避免地震时脱落伤人。4.安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接，应符合地震时使用功能的要求，且不应导致相关部件的损坏。思 考 题1.1 震级和烈度有什么区别和联系？1.2 如何理解不同类型建筑的抗震设防？1.3 怎样理解小震、中震与大震？1.4 概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系是什么？1.5 试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。