工程抗震课程总结课件.ppt
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1、2022-11-17生产计划部工程抗震课程总结课件二、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
2、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
3、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
4、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地震烈度表:为评定地震烈度而建立起来的标准准213MI 1556年1月23日大地震等震线图为震中烈度,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
5、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
6、用主要表现为三种形式:图图 台湾地震时地表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日上午日上午约约9 9时时1111分,土耳其中分,土耳其中部部阿菲翁省,阿菲翁省,发生发生里氏里氏6.06.0级级地震,大量房屋地震,大量房屋倒塌。倒塌。图图 19951995年年1 1月月1717日,清晨日,清晨5 5点点4646分,在神户分,在神户东南的兵库县淡路岛,发生东南的兵库县淡路岛,发生7.27.2级地震。由级地震。由于煤气管道破裂,使煤气泄露,引起熊熊大于煤气管道破裂,使煤气泄露,引起熊熊大火,约有火,约有200200多处多处地表破坏地表
7、破坏建筑物的破建筑物的破坏坏次生灾害次生灾害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:抗震设计规范趋向于以:抗震设计规范趋向于以“小震不坏、中震可修、小震不坏、中震可修、大震不倒大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准则。作为建筑抗震设计的基本准则。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
8、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烈度 设计地
9、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 对应的地震作用效应验算结构对
10、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:地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑乙
11、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: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:
12、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
13、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稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等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,平面山丘,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、疏散的断层破碎带、暗埋的塘浜(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、
14、地裂、泥石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流等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
15、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2.1 2.1 场地划分与场地区划场地划分与场地区划场地场地:建筑物所在地,其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范建筑物所在地,其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范围围地震类型、结构类型、地震类型、结构类型、下卧层的构成、覆盖层厚度下卧层的构成、覆盖层厚度2.1.1 2.1.1 场地及其地震效应场地及其
16、地震效应 房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大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场地比较而言,软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地3 5层14层10 14层5 9层maxmax零应力区土层厚度(m)结构破坏百分率(%)定义定义影响建筑物震害的因素影响建筑物震害的因素:19671967年委内瑞拉加拉加斯地震年委内瑞拉加拉加斯地震定义地震波通过覆盖地震波通过覆盖土层传向地表土层传向地表与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大 多层土的地震效应主要取决于三个基本因素多层土的地震效应主要取决于三个基本因素 地震动的卓
17、越周期地震动的卓越周期:在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期 另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉 因此,地表地震动的因此,地表地震动的 卓越周期卓越周期 与与 场地的场地的固有周期固有周期 接近时接近时 建筑物的振动会加大,相应地,震害也会加重建筑物的振动会加大,相应地,震害也会加重覆盖土层厚度覆盖土层厚度土层剪切波速土层剪切波速岩土阻抗比岩土阻抗比影响地震动的频谱特性影响地震动的频谱特性 影响共振放大效应影响共振放大效应2.1.3 2.1.3 场地的类别场地的类别 1580 315 350 0 500sev
18、250500sev140250sevsev140m5m5m35080m3等效剪切波速等效剪切波速(m/s)场场 地地 类类 型型各类场地土的覆盖层厚度表:各类场地土的覆盖层厚度表:土层等效剪切波速土层等效剪切波速场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度场地类别确定根据:场地类别确定根据:土层等效剪切波速土层等效剪切波速seV nisiioseVddV1)/(/式中式中 计算深度,取覆盖层厚度和计算深度,取覆盖层厚度和20m20m两者的较小值;两者的较小值;计算深度范围内土层的分层数;计算深度范围内土层的分层数;第第i i层土的剪切波速;层土的剪切波速;第第i i层土的厚度。层土的厚度。0dnsiVid剪切
19、波速随深度剪切波速随深度递增的一般情况递增的一般情况 适用于:适用于:当计算深度以下当计算深度以下有明显的软弱土夹层时有明显的软弱土夹层时应适当提高场地类别应适当提高场地类别计算计算:1d2d4d3d0d2sv3sv4sv1sv2.2 2.2 地基抗震验算地基抗震验算地基地基:建筑物基础下面受力层范围内的土层。建筑物基础下面受力层范围内的土层。松软土地基和不均匀地基:松软土地基和不均匀地基:2.2.1 2.2.1 地基抗震设计原则地基抗震设计原则 处理方法:处理方法:定义定义饱和的淤泥和淤泥质土饱和的淤泥和淤泥质土冲填土和杂填土冲填土和杂填土不均匀地基土不均匀地基土不能不加处理地直接不能不加处
20、理地直接用作建筑物的天然地基用作建筑物的天然地基在地震区在地震区地基处理措施:置换、加密、强夯等地基处理措施:置换、加密、强夯等消除土的动力不稳定性消除土的动力不稳定性 桩基等深基础桩基等深基础 避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响 上部结构的处理措施上部结构的处理措施2.2.2 地基土抗震承载力地基土抗震承载力天然地基抗震验算时,地基土的抗震承载力按下式计算天然地基抗震验算时,地基土的抗震承载力按下式计算:aEaaffx=aEfsaf调整后的地基土抗震承载力;调整后的地基土抗震承载力;地基土抗震调整系数,按下表采用;地基土抗震调整系数,按下表采用;深宽
21、修正后的地基土静承载力特征值,按现行深宽修正后的地基土静承载力特征值,按现行建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范采用采用岩土名称和性状岩土名称和性状 岩石,密实的碎石土,密实的砾,粗、中砂,岩石,密实的碎石土,密实的砾,粗、中砂,300kpa300kpa的粘性的粘性土和粉土土和粉土 1.51.5中密、稍密的碎石土,中密和稍密的砾、粗、中砂,密实和中密中密、稍密的碎石土,中密和稍密的砾、粗、中砂,密实和中密的细、粉砂,的细、粉砂,150kpa 300kpa150kpa 300kpa的粘性土和粉土,坚硬黄土的粘性土和粉土,坚硬黄土 1.31.3稍密的细、粉砂,稍密的细、粉砂,100kpa 15
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