抗震結(jié)構(gòu)工程培訓(xùn)課件.ppt

抗震結(jié)構(gòu)工程 第一章抗震設(shè)計(jì)的基本知識和基本要求 1 1地震災(zāi)害概述 一 地震是群災(zāi)之首 人為災(zāi)害 火災(zāi) 污染 大氣 水 海洋 核泄漏 戰(zhàn)爭等 自然災(zāi)害 地震災(zāi)害是群災(zāi)之首 它具有突發(fā)性和不可預(yù)測性 以及頻度較高 并產(chǎn)生嚴(yán)重次生災(zāi)害 對社會也會產(chǎn)生很大影響等特點(diǎn) 死亡24人 經(jīng)濟(jì)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(wù)混合大樓 其中二棟自樓梯間相接處分裂 東側(cè)樓6層以下全部塌陷 并向東側(cè)倒在鄰房4層樓公寓上 西側(cè)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(nèi)埋設(shè)管線 水 排水 電 煤氣 電話 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(jīng)118 0度 北緯39 4度 發(fā)生了7 8級強(qiáng)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(nèi)工礦設(shè)施大部分毀壞 主要表現(xiàn)為廠房屋頂塌落 圍護(hù)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(nèi)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(jīng)濟(jì)損失100億元 震后重建費(fèi)用100億元 唐山市文化路青年宮 為磚混結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的五層樓房 局部七層 僅西部轉(zhuǎn)角殘存 唐山市開灤煤礦救護(hù)樓 為磚混結(jié)構(gòu)人字木屋架的三層樓房 墻倒頂塌 唐山市河北省煤礦設(shè)計(jì)院 磚混結(jié)構(gòu)的樓房局部倒塌 唐山地區(qū)交通局 磚混結(jié)構(gòu)的三層辦公樓遭到破壞 此處為唐山地震重點(diǎn)保護(hù)遺跡之一 唐山市河北省礦業(yè)學(xué)院圖書館 三層高的閱覽室 系裝配式純框架結(jié)構(gòu) 西頭倒毀 東頭框架幸存 此處為唐山地震重點(diǎn)保護(hù)遺跡之一 唐山市機(jī)車車輛廠震后概貌 震后工廠廠區(qū) 印度大地震 當(dāng)?shù)貢r間2001年1月26日上午8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(qiáng)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(jīng)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(dá)16403人 受傷人數(shù)達(dá)55863人 經(jīng)濟(jì)損失45億美元 為了省錢 近年興建的建筑物沒有抗震結(jié)構(gòu) 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(xué)教學(xué)樓被完全摧毀 7 8級地震造成達(dá)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 伊茲米特市一樓房底層空曠 結(jié)構(gòu)不合理 房屋整體傾斜 二樓成了一樓 地震時河床變形 導(dǎo)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(jīng)濟(jì)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(yán)重?fù)p壞 死亡6348人 傷4萬人 經(jīng)濟(jì)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(jì) 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 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(jīng)千島群島日本列島南下至我國臺灣省 再經(jīng)菲律賓群島轉(zhuǎn)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(jīng)緬甸至我國橫斷山脈 喜馬拉雅山區(qū) 越帕米爾高原 經(jīng)中亞細(xì)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(zāi)害最嚴(yán)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(qiáng)度大 震源淺 分布廣 是一個震災(zāi)嚴(yán)重的國家 1900年以來 中國死于地震的人數(shù)達(dá)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個省 自治區(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(zāi)害死亡人數(shù)的54 地震成災(zāi)面積達(dá)30多萬平方公里 房屋倒塌達(dá)700萬間 20世紀(jì)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(cè) 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(nèi)發(fā)生較頻繁 一段時間內(nèi)較平靜 我國目前處于地震活躍期 三 抗震減災(zāi)的的任務(wù) 結(jié)構(gòu)工程師的任務(wù) 3 對已存在的工程結(jié)構(gòu)作抗震鑒定 抗震加固 抗震減災(zāi)工作應(yīng)依法進(jìn)行 中華人民共和國防震減災(zāi)法 1997年12月29日第八屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第二十九次會議通過 第十七條新建 擴(kuò)建 改建建設(shè)工程 必須達(dá)到抗震設(shè)防要求 第十九條建設(shè)工程必須按照抗震設(shè)防要求和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì) 并按照抗震設(shè)計(jì)進(jìn)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(shè)行政主管部門或者其他有關(guān)專業(yè)主管部門按照職責(zé)權(quán)限責(zé)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(zāi)規(guī)劃 2 對新建筑工程作抗震設(shè)計(jì) 一 不按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的 二 不按照抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行施工的 1 2地震的一些基本概念 地震是指因地球內(nèi)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 地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方叫震源 震源在地面上的投影點(diǎn)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(diǎn)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(gòu)造地震 火山地震 陷落地震 1 構(gòu)造地震 破壞性地震主要屬于構(gòu)造地震 據(jù)統(tǒng)計(jì) 構(gòu)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(chǎn)生的震動相當(dāng)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(jìn)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(dá)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(yán)重 但破壞僅局限在震中8km內(nèi) 地震波 地震波是地震發(fā)生時由震源地方的巖石破裂產(chǎn)生的彈性波 地震波分為體波和面波 橫波特點(diǎn) 周期長 振幅大 波速慢 100 800m s 縱波特點(diǎn) 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(yuǎn) 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 1 3震級與烈度 一 地震震級 1 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(biāo)準(zhǔn)地震儀距震中100km紀(jì)錄的最大水平地動位移 單位為微米 2 震級與能量的關(guān)系 一個6級地震相當(dāng)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(qiáng)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 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(zhì)構(gòu)造和地基條件等因素有關(guān) 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(biāo)準(zhǔn)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 3 基本烈度 一個地區(qū)未來50年內(nèi)一般場地條件下可能遭受的具有10 超越概率的地震烈度值稱為該地區(qū)的基本烈度 用Ib表示 相當(dāng)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(quán)限批準(zhǔn)作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度稱為設(shè)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(shè)防區(qū)劃的城市 可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防烈度進(jìn)行抗震設(shè)防 4 設(shè)防烈度 設(shè)防烈度的取值依據(jù) 規(guī)范規(guī)定 抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì) 建筑所在地區(qū)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 50年 內(nèi)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 50年 內(nèi)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(guān)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 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(jié)果相同 4 6 5 6 9地震 震中烈度一半為八度 結(jié)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(nèi) 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(guān)系 1 5地震地面運(yùn)動的一般特征 1 地面運(yùn)動最大加速度 2 地面運(yùn)動的周期 3 強(qiáng)震的持續(xù)時間 地面運(yùn)動的一般特征可用地面運(yùn)動加速度記錄曲線來說明 4 空間相關(guān)性 第一章抗震設(shè)計(jì)的基本知識和基本要求 1 5地震地面運(yùn)動的一般特征 1 6地震的破壞作用 震害現(xiàn)象 由地震的原生現(xiàn)象如地震斷層錯動 以及地震波引起的強(qiáng)烈地面振動所造成的災(zāi)害 主要有 1 地面破壞 如地面裂縫 錯動 塌陷 噴水冒砂等 一 直接災(zāi)害 2 建筑物與構(gòu)筑物的破壞如房屋倒塌 橋梁斷落 水壩開裂 鐵軌變形等 2 建筑物與構(gòu)筑物的破壞如房屋倒塌 橋梁斷落 水壩開裂 鐵軌變形等 2 建筑物與構(gòu)筑物的破壞如房屋倒塌 橋梁斷落 水壩開裂 鐵軌變形等 2 建筑物與構(gòu)筑物的破壞如房屋倒塌 橋梁斷落 水壩開裂 鐵軌變形等 3 山體等自然物的破壞 如山崩 滑坡等 4 海嘯 海底地震引起的巨大海浪沖上海岸 可造成沿海地區(qū)的破壞 二 次生災(zāi)害 直接災(zāi)害發(fā)生后 破壞了自然或社會原有的平衡 穩(wěn)定狀態(tài) 從而引發(fā)出的災(zāi)害 有時 次生災(zāi)害所造成的傷亡和損失比直接災(zāi)害還大 1 火災(zāi)由震后火源失控引起 1923年日本關(guān)東地震 東京市內(nèi)227處起火 33處未能撲滅造成火災(zāi)蔓 舊市區(qū)燒毀約50 橫濱市燒毀80 死亡10萬 主要的次生災(zāi)害有 2 水災(zāi) 由水壩決口或山崩擁塞河道等引起 3 毒氣泄漏 由建筑物或裝置破壞等引起 4 瘟疫 由震后生存環(huán)境的嚴(yán)重破壞而引起 三 工程結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象 1 結(jié)構(gòu)喪失整體性 2 承重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足 3 結(jié)構(gòu)變形過大導(dǎo)致倒塌 4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接支撐失效 5 地基失效 6 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞 1 7抗震設(shè)防的基本要求 通過抗震設(shè)防 減輕建筑的破壞 避免人員死亡 減輕經(jīng)濟(jì)損失 一 抗震設(shè)防目標(biāo)及方法 1 總目標(biāo) 具體通過 三水準(zhǔn) 的抗震設(shè)防要求和 兩階段 的抗震設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn) 2 三水準(zhǔn) 抗震設(shè)防目標(biāo) 當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時 一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用 當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時 可能損壞 經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用 當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的預(yù)估的罕遇地震影響時 不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞 簡稱為 小震不壞 中震可修 大震不倒 3 三水準(zhǔn) 抗震設(shè)防是對單一水準(zhǔn)設(shè)防的改進(jìn) 是向 性能設(shè)計(jì) 發(fā)展的重要步驟 單一水準(zhǔn)設(shè)防思想是我國 74規(guī)范 78規(guī)范 和目前許多國家采用的設(shè)防思想 設(shè)防目標(biāo)是 當(dāng)遭遇相當(dāng)于設(shè)計(jì)烈度的地震時 建筑物的損壞不致使人民生命財產(chǎn)和重要生產(chǎn)設(shè)備遭受危害 建筑物不需修理或經(jīng)一般修理仍可繼續(xù)使用 1989年美國LomaPreita地震 7 1級 死亡65人 直接經(jīng)濟(jì)損失 建筑物破壞重建 80億美元 間接經(jīng)濟(jì)損失150億美元 1994年美國Northridge地震 6 7級 傷亡不多 經(jīng)濟(jì)損失為200億美元 1995年日本阪神地震 7 2級 經(jīng)濟(jì)損失為1000億美元 1999年臺灣集集地震 7 3級 經(jīng)濟(jì)損失為94億美元 單一設(shè)防目標(biāo)不適合當(dāng)前現(xiàn)代化發(fā)展要求 應(yīng)研究開發(fā)下一代性能設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震設(shè)計(jì)方法 性能設(shè)計(jì) 要點(diǎn) 1 對抗震設(shè)計(jì)規(guī)定相應(yīng)的地震作用標(biāo)準(zhǔn) 2 建立建筑應(yīng)滿足的性能水準(zhǔn) 3 確立設(shè)防性能目標(biāo) 基本目標(biāo) 一般使用要求的建筑應(yīng)具備a b c d項(xiàng)的組合 重要性較高或地震破壞后危險性較大的性能目標(biāo)為e f g的組合 對安全有十分危險影響的性能目標(biāo)為h i j項(xiàng)的組合 4 規(guī)定地震作用下結(jié)構(gòu)變形的允許指標(biāo) 應(yīng)建立結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的地震作用水平下的允許破壞水平 結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件宏觀破壞狀態(tài)的描述和允許變形指標(biāo) 4 兩階段 抗震設(shè)計(jì)方法 第一階段 對絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行小震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗(yàn)算 在此基礎(chǔ)上對各類結(jié)構(gòu)按規(guī)定要求采取抗震措施 第二階段 對一些規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算 有特殊要求的建筑 地震易倒塌的建筑 有明顯薄弱層的建筑 不規(guī)則的建筑等 二 抗震設(shè)防范圍 抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的所有新建建筑工程均必需進(jìn)行抗震設(shè)計(jì) 規(guī)范適用于6 9度地區(qū)抗震設(shè)計(jì)及隔震 消能減震設(shè)計(jì) 超過9度的地區(qū)和行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑按有關(guān)專門規(guī)定執(zhí)行 三 抗震設(shè)防依據(jù) 一般情況下采用抗震設(shè)防烈度 在一定條件下可采用抗震設(shè)防區(qū)劃提供的地震動參數(shù) 四 抗震設(shè)防分類及抗震設(shè)防措施 建筑類別不同 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)也不同 1 抗震設(shè)防分類 國家技術(shù)監(jiān)督局和建設(shè)部在1995年4月19日公布了 建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn) GB50223 該標(biāo)準(zhǔn)主要以地震中和地震后房屋的損壞對社會和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的影響的程度大小 將建筑分成4個抗震設(shè)防類別 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和建設(shè)部在2001年7月20日公布了 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011 2001 該規(guī)范對上面標(biāo)準(zhǔn)作了修改 1 8建筑抗震概念設(shè)計(jì) 一 定義與基本內(nèi)容 根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程稱為概念設(shè)計(jì) 基本內(nèi)容有三部分 1 建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 2 合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇 3 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性設(shè)計(jì) 二 建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對抗震能力的重要影響的認(rèn)識始自若干現(xiàn)代建筑在地震中的表現(xiàn) 最為典型的例子是1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震 馬那瓜有相距不遠(yuǎn)的兩幢高層建筑 一幢為十五層高的中央銀行大廈 另一幢為18層高的美洲銀行大廈 當(dāng)?shù)氐卣鹆叶裙烙?jì)為8度 一幢破壞嚴(yán)重 震后拆除 另一幢輕微損壞 稍加修理便恢復(fù)使用 馬那瓜中央銀行大廈 試問 那一幢破壞嚴(yán)重呢 馬那瓜美洲銀行大廈 平面不規(guī)則的類型 平面不規(guī)則的類型 豎向不規(guī)則的類型 豎向不規(guī)則的類型 二 結(jié)構(gòu)體系的合理選擇 抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題 結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理 對安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定性作用 規(guī)范規(guī)定 1 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑 受力明確 傳力合理 傳力路線不間斷 抗震分析與實(shí)際表現(xiàn)相符合 2 應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力 由于柱子的數(shù)量較少或承載能力較弱 部分柱子退出工作后 整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)喪失了對豎向荷載的承載能力 抗震設(shè)計(jì)的一個重要原則是結(jié)構(gòu)應(yīng)有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能 3 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力 良好的變形能力和消耗地震能量的能力 足夠的承載力和變形能力是需要同時滿足的 有較大的變形能力而缺少較高的抗側(cè)向力的能力如鋼或鋼筋混凝土純框架 由于在不大的地震作用下會產(chǎn)生較大的變形 導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞或結(jié)構(gòu)本身的失穩(wěn) 有較高的承載能力而缺少較大變形能力如不加約束的砌體結(jié)構(gòu) 很容易引起脆性破壞而倒塌 必要的承載能力和良好的變形能力的結(jié)合便是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有的耗能能力 足夠的承載力和變形能力是需要同時滿足的 三 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性 結(jié)構(gòu)的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連接的延性水平 規(guī)范對各類結(jié)構(gòu)采取的抗震措施 基本上是提高各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性水平 這些抗震措施是 采用水平向 圈梁 和豎向 構(gòu)造柱 芯柱 混凝土構(gòu)件 加強(qiáng)對砌體結(jié)構(gòu)的約束 或采用配筋砌體 使砌體在發(fā)生裂縫后不致坍塌和散落 地震時不致喪失對重力荷載的承載能力 2 避免混凝土結(jié)構(gòu)的脆性破壞 包括混凝土壓碎 構(gòu)件剪切破壞 鋼筋同混凝土粘結(jié)破壞 先于鋼筋的屈服 3 避免鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體和局部失穩(wěn) 保證節(jié)點(diǎn)焊接部位 焊縫和母材 在地震時不致開裂 四 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件 包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備 自身及其與結(jié)構(gòu)主體的連接 應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì) 附著于樓 屋面結(jié)構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件 應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接或錨固 避免地震時倒塌傷人或砸壞重要設(shè)備 圍護(hù)墻和隔墻應(yīng)考慮對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響 避免不合理設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞 3 幕墻 裝飾貼面與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠連接 避免地震時脫落傷人 安裝在建筑上的附屬機(jī)械 電氣設(shè)備系統(tǒng)的支座和連接 應(yīng)符合地震時使用功能的要求 且不應(yīng)導(dǎo)致相關(guān)部件的損壞 9 1結(jié)構(gòu)的延性破壞與脆性破壞 一 延性破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前有明顯變形或其它預(yù)兆的破壞類型 鋼筋混凝土非超筋梁 軸心和偏心受拉構(gòu)件以及大偏心受壓構(gòu)件 都是發(fā)生延性破壞 9 1結(jié)構(gòu)的延性破壞與脆性破壞 二 脆性破壞結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前無明顯變形或其它預(yù)兆的破壞類型 鋼筋混凝土超筋梁 軸心受壓構(gòu)件 和小偏心受壓構(gòu)件 都是發(fā)生脆性破壞 9 1結(jié)構(gòu)的延性破壞與脆性破壞 在沖擊和振動荷載作用下 要求結(jié)構(gòu)的材料能夠吸收較大的能量 同時能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞 即要求結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有較好的延性 例如 鋼結(jié)構(gòu)材料延性好 可抵抗強(qiáng)烈地震而不倒塌 而磚石結(jié)構(gòu)變形能力差 在強(qiáng)烈地震下容易出現(xiàn)脆性破壞而倒塌 為此 磚石砌體結(jié)構(gòu)房屋需按抗震規(guī)范要求設(shè)置構(gòu)造柱和抗震圈梁 約束砌體的變形 以增加其在地震作用下的抗倒塌能力 鋼筋混凝土材料具有雙重性 如果設(shè)計(jì)合理 能消除或減少混凝土脆性性質(zhì)的危害 充分發(fā)揮鋼筋塑性性能 實(shí)現(xiàn)延性結(jié)構(gòu) 9 1結(jié)構(gòu)的延性破壞與脆性破壞 為此 抗震的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都要按照延性結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行抗震設(shè)計(jì) 以達(dá)到抗震設(shè)防的三級水準(zhǔn)要求 小震下結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài) 中震時 結(jié)構(gòu)可能損壞 但經(jīng)修理即可繼續(xù)使用 大震時 結(jié)構(gòu)可能有些破壞 但不致倒塌或危及生命安全 9 2結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn) 結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)分為兩大類 結(jié)構(gòu)抗震靜力試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)抗震動力試驗(yàn) 靜力試驗(yàn)又稱低周反復(fù)荷載試驗(yàn) 是指對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加多次往復(fù)循環(huán)作用的靜力試驗(yàn) 是使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正反兩個方向重復(fù)加載和卸載的過程 用以模擬地震時結(jié)構(gòu)在往復(fù)振動中的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn) 這種方法是用靜力方法求得結(jié)構(gòu)振動時的效果 因此稱為擬靜力試驗(yàn) 或偽靜力試驗(yàn) 結(jié)構(gòu)的擬靜力試驗(yàn)是目前研究結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力及變形性能時應(yīng)用最廣泛的方法之一 它采用一定的荷載控制或位移控制對試件進(jìn)行低周反復(fù)循環(huán)的加載方法 使試件從開始受力到破壞的一種試驗(yàn)方法 由此獲得結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件非彈性的荷載 變形特性 因此又稱為恢復(fù)力特性試驗(yàn) 9 2結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn) 該方法的加載速率很低 因此由于加載速率而引起的應(yīng)力 應(yīng)變的變化速率對于試驗(yàn)結(jié)果的影響很小 可以忽略不計(jì) 同時該方法為循環(huán)加載 也稱為周期性加載 進(jìn)行結(jié)構(gòu)擬靜力試驗(yàn)的主要目的 首先是建立結(jié)構(gòu)在地震作用下的恢復(fù)力特性 確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件恢復(fù)力的計(jì)算模型 通過試驗(yàn)所得的滯回曲線和曲線所包圍的面積求得結(jié)構(gòu)的等效阻尼比 衡量結(jié)構(gòu)的耗能能力 同時還可得到骨架曲線 結(jié)構(gòu)的初始剛度及剛度退化等參數(shù) 由此可以進(jìn)一步從強(qiáng)度 變形