qAAA建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

1、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計1抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計重 點第1章、第4章 基本概念第3章 地震作用計算第5章 框架結(jié)構(gòu)抗震計算第6章 砌體結(jié)構(gòu)房屋2第1章 地震與抗震設(shè)計基本知識地震的一般知識地震震級與地震烈度地震的危害工程抗震設(shè)防3 1.1 地震與地震動一、地震基本知識 1、地震的分類構(gòu)造地震：火山地震： 陷落地震：誘發(fā)地震： 42、構(gòu)造地震的成因和分布成因：斷層說、板塊構(gòu)造說。 斷層說地質(zhì)斷層的類型在自然界，大規(guī)模的破裂面被稱為地質(zhì)斷層。一條斷層的兩側(cè)可以逐漸地并難以察覺地互相滑過；也可以突然破裂，以地震形式釋放能量。 5 猶他州喀那布附近的切過巖層的小而清晰的正斷層形形色色的斷層6 1988年亞美尼亞地震造成

2、的新鮮斷崖 7 在海濱地區(qū)跨圣安德烈斯斷裂的籬笆在1906年舊金山地震時 錯動了2.6米，遠(yuǎn)處的土地向右移動 8 埃莫森斷裂崖的新鮮斷面顯示1992年蘭德斯地震后的滑移(稱之為擦痕) 9板塊說：大陸漂移假說：它是德國氣象學(xué)家魏格納（Wegener）(18801930年)在講課中提出來的。 這一假說在約10年時間內(nèi)沒有受到地質(zhì)界的重視。在1922年2月16日有一篇評述魏格納的書的一無人署名的短文，發(fā)表于著名的科學(xué)雜志自然上，說“該書直接應(yīng)用了物理學(xué)原理，但遭到許多地質(zhì)學(xué)家的強烈反對”。 魏格納假定一個超級大陸于3億年前破裂，其碎塊漂移出去形成現(xiàn)今的大陸。作為證據(jù)，他指出不同大陸的大型地質(zhì)構(gòu)造，如

3、非洲西海岸和南美的東海岸似乎可以吻合。這一原理能夠解釋許多地質(zhì)學(xué)問題，在以后幾十年代中成為辯論的主要焦點。10 由洋中脊，海溝和轉(zhuǎn)換斷層構(gòu)成邊界的主要構(gòu)造板塊 美洲板塊，歐亞板塊，印澳板塊，太平洋板塊，南極洲板塊等11 來自以色列的精彩實例原來水平的剛性巖石層在長時期作用的構(gòu)造力擠壓下褶皺 12板塊學(xué)說的佐證13地震序列彈性應(yīng)變能釋放，以波的形式擴(kuò)散。經(jīng)多次反射、折射形成持續(xù)過程。加之?dāng)嗔彦e位不是瞬間完成的，形成地震序列。 主震：最大的一次地震 前震：主震之前發(fā)生的地震 余震：主震之后發(fā)生的地震 主震型（能量突出） 震群型、單發(fā)型或孤立型3、地震帶巖層斷裂帶我國是多地震區(qū)，邯鄲處于太行山斷裂帶

4、。14154、地震周期性活躍期 平靜期 76年后，我國經(jīng)歷了十多年的平靜期，從90年開始又進(jìn)入新的活躍期，已發(fā)生多起5級以上地震。165、震源 地下地震的發(fā)源處6、震中、震中距、等震線 垂直于震源的地表為震中177、淺源地震300km8、地震波: 體波和面波18體波： 縱波 ：P波，為壓縮波 ，速度快，產(chǎn)生顛簸。 vp=1.67vs 橫波 ：S波， vs為剪切波，速度稍慢，產(chǎn)生搖晃。 地震P波(縱波)和S波(橫波)運行時彈性巖石運動的形態(tài) 19 勒夫波和瑞利波傳播過程中近地表巖石的運動 面波：有勒夫波和瑞利波，vR=vL=0.9vs ，能量大，破壞大，產(chǎn)生顛簸搖晃。20地震波記錄圖21地震波的

5、應(yīng)用震源的確定。震級的確定。地質(zhì)勘察，如地球內(nèi)構(gòu)造的研究等。核爆炸的探察等。2221世紀(jì)中國強地震活動分布圖二、汶川地震的基本知識2324汶川地震的破裂傳播圖25震源位置圖26我國地處世界兩大地震帶上27龍門山斷裂帶構(gòu)造位置圖28汶川地震的影響范圍29余震時間序列圖(5級以上)30主震、余震分布圖31余震震級統(tǒng)計圖321.2 地震震級與地震烈度1、 震級 一次地震強弱的等級?，F(xiàn)國際上的通用震級表示為里氏震級。（Richter） 用標(biāo)準(zhǔn)的地震儀在距震中100km處記錄最大水平位移A（以m=10-6 m計）。 震級M=logA 查爾斯里克特（19001985年） 33震級與能量的關(guān)系 logE=1

6、1.8+1.5M 震級差一級，能量差32倍之多。 按著這個定義，對一個100千米外的地震，如果標(biāo)準(zhǔn)地震儀記錄到1厘米的峰值波振幅（即1毫米的104倍），則震級為4級。 1級 微震，人們無感覺。24級 有感地震5級以上 破壞性地震7級以上 強烈地震8級以上 特大地震現(xiàn)記錄到的最強地震為8.9級。唐山地震7.8級342、 地震烈度 某一地點地面震動的強烈程度，由地面建筑的破壞程度，人的感覺，物體的振動及運動強烈程度而定?，F(xiàn)在主要由地面震動的速度和加速度確定。 注意與震級區(qū)分。353、 烈度表 分為1-12度（不同的國家的分度方法不同）中國地震烈度表 分項：人的感覺 ，大多數(shù)房屋震害程度 ，其他現(xiàn)象

7、 ，加速度(水平向)厘米/秒 ，速度(水平向)厘米/秒 I度：為無感覺，VI （6）度：驚慌失措，倉惶逃出 ；損壞一個別磚瓦掉落墻體微細(xì)裂縫 ；河岸和松軟土上出現(xiàn)裂縫。飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水。地面上有的磚煙囪輕度裂縫、掉頭 ；加速度63厘米/秒 。 36VII （7）度：大多數(shù)人倉惶逃出 ；輕度破壞，局部破壞、開裂，但不妨礙使用 ；河岸出現(xiàn)塌方。飽和砂層常見噴砂冒水。松軟土上地裂縫較多。大多數(shù)磚煙囪中等破壞 ；加速度125厘米/秒 。 （8）度：搖晃顛簸行走困難；中等破壞,結(jié)構(gòu)受損，需要修理 ；干硬土上亦有裂縫。大多數(shù)磚煙囪嚴(yán)重破壞 ；加速度250厘米/秒 。 （9）度：坐立不穩(wěn)行動的人可能摔跤

8、 ；嚴(yán)重破壞,墻體龜裂，局部倒塌，復(fù)修困難 ；嚴(yán)重破壞,墻體龜裂，局部倒塌，復(fù)修困難；加速度500厘米/秒 。烈度表37（10） 度：騎自行車的人會摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會摔出幾尺遠(yuǎn)，有拋起感；大部倒塌，不堪修復(fù) ；山崩和地震斷裂出現(xiàn)，基巖上的拱橋破壞，大多數(shù)磚煙囪從根部破壞或倒毀；加速度1000厘米/秒 。 （12）度：地面劇烈變化，山河改觀 。烈度表38注意：12度分。評定標(biāo)準(zhǔn)：人的感覺，房屋破壞，其它現(xiàn)象，物理指標(biāo)。6度開始有破壞。 加速度：10度為1000cm/s2 9度為500 cm/s2 8度為250 cm/s2 7度為125 cm/s2 6度為63 cm/s2 問題：一建筑物可假定

9、為剛體，質(zhì)量為100t，問該建筑的地震力在69度時，分別為多少？F=ma394、基本烈度和烈度區(qū)劃圖 地震烈度不同，建筑物的地震力不同。一個地區(qū)的抗震設(shè)計應(yīng)取多大的地震烈度合適？設(shè)防烈度基本烈度基本烈度：在50年期限內(nèi)，一般場地條件下可能遭遇超越概率為10%的地震烈度值。40烈度區(qū)劃圖（或新出的中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖）： 按基本烈度劃分為不同的區(qū)。意義：做為抗震設(shè)計的依據(jù)。邯鄲為7度區(qū)（地震動加速度為0.15g）設(shè)計基本地震加速度值抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度設(shè)計設(shè)計基本地震加速度值0.05g0.1g（0.15g）0.2g（0.3g）0.4g411.3 地震的危害 一、基本情況本世紀(jì)以來，

10、全世界破壞性強的地震平均每年18次，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億美元。126萬人死亡，近千萬人嚴(yán)重傷殘。 我國本世紀(jì)以來，發(fā)生6級以上地震500余次，8級以上地震9次。 一次大地震可在數(shù)10秒鐘之內(nèi)使一座繁榮的城市變成廢墟，人們幾代人的積累和財富化為烏有。42 1976年7月28日,在河北省唐山、豐南一帶發(fā)生了7.8級強烈地震，唐山地震造成24.2萬人死亡，16.4萬人受重傷，僅唐山市區(qū)終身殘廢者達(dá)1700多人，倒塌民房530萬間。唐山地區(qū)總的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)54億元，公共設(shè)施遭受嚴(yán)重破壞，災(zāi)情之大舉世罕見。43二、地震災(zāi)害直接災(zāi)害：震動造成房屋被毀，地裂、滑坡、地陷、塌方等造成道路、礦山等的毀壞，海嘯

11、摧毀港口、船只和近海岸的建筑物等等。次生災(zāi)害：油罐、輸氣管道破裂引起火災(zāi)，水壩決口引起水災(zāi)，玻璃碎片飛舞傷人，此外還有爆炸、核泄漏等等。1995年阪神地震時鐵路造成破壞土耳其最大煉油廠發(fā)生大火災(zāi) 44三、汶川地震震害震害1:位于地震斷層的建筑，由于地震斷層和地面強烈震動,房屋毀滅性坍塌。北川縣城地處龍門山主中央斷裂帶上，地震中遭受毀滅性破壞。45震后的北川縣城46震害2:建造在山坡處的建筑，由于山體滑坡和泥石流作用，引起建筑物的倒塌或被掩埋。有些山區(qū)整個村莊的人和房屋一起被泥石流埋沒。47震后的北川縣城，山體滑坡沖毀了大片建筑48震害3:茂縣縣城處于龍門山主中央斷裂帶上，地震中遭受毀滅性破壞。

12、絕大多數(shù)建筑物倒塌，僅少數(shù)幸存。49震后航拍的茂縣受災(zāi)狀況50震害4:汶川縣映秀鎮(zhèn)地震中遭受毀滅性破壞，成為一片廢墟。51震后汶川縣映秀鎮(zhèn)航拍照片52震害5:綿竹市地震中遭受嚴(yán)重破壞，建筑物倒塌嚴(yán)重。53綿竹市遵道陣鵬花村地震發(fā)生前的照片54綿竹市遵道陣鵬花村地震發(fā)生后的照片55震害6:汶川地震致使高烈度區(qū)民房大量倒塌。56地震摧毀的村莊57震害7:都江堰市地震中遭受嚴(yán)重破壞，有相當(dāng)比例的建筑物垮塌受損。58震后的都江堰市59震害8:汶川地震造成地面塌陷，隆起和冒砂。60震后的地面塌陷61彭州市白鹿鎮(zhèn)中心學(xué)校地面隆起近兩米62什邡市某村地面噴砂63震害9:汶川地震造成大量山體滑坡和泥石流。64

13、道路被山體滑坡產(chǎn)生的巨石阻斷65震害10:汶川地震后余震不斷，余震造成大量山體滑坡，引發(fā)次生災(zāi)害。66理縣317國道旁突發(fā)山體滑坡67震害11:汶川地震造成34個大小堰塞湖，對其下游地區(qū)造成嚴(yán)重的威脅，其中尤以唐家山堰塞湖最為嚴(yán)重，其蓄水量最大達(dá)到2億多立方米，對其下游北川、綿陽形成巨大的威脅。68唐家山堰塞湖蓄水量2億多立方米69震害12:高烈度區(qū)的多層磚混住宅樓發(fā)生較嚴(yán)重的破壞或倒塌，同時出現(xiàn)多種形式的墻體裂縫。70棉竹漢旺鎮(zhèn)某住宅樓樓梯間垮塌71都江堰市某磚混住宅樓局部垮塌72震害13:學(xué)校教學(xué)樓垮塌或損毀嚴(yán)重。73某小學(xué)只存大門,整個學(xué)校被夷為廢墟74教學(xué)樓墻體出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫75震害14

14、:框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)柱頭、節(jié)點破壞、房屋傾斜與板式樓梯破壞、圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞等多種形式的破壞。76都江堰市某框架結(jié)構(gòu)底層框架柱偏斜,柱頭破壞77框架結(jié)構(gòu)中板式樓梯梯板拉斷,梯梁剪彎破壞78都江堰市某框架結(jié)構(gòu)填充墻因無可靠連接破損震落79震害15:體育建筑震害較輕，大部分結(jié)構(gòu)完好，成為地震中的緊急避難場所。80德陽體育館結(jié)構(gòu)完好,成為災(zāi)民的避難所81震害16:高烈度區(qū)的單層工業(yè)廠房破壞嚴(yán)重，一般是屋蓋垮塌，圍護(hù)墻損毀，支撐或拉桿破壞等，但也有輕微損壞或完好無損的屋蓋結(jié)構(gòu)。82棉竹市漢旺鎮(zhèn)東方汽輪機(jī)廠單層工業(yè)廠房屋蓋垮塌83震害17:村鎮(zhèn)民居由于缺乏專業(yè)設(shè)計和施工，且大都因地制宜采用當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧辖ㄔ?，其?biāo)

15、準(zhǔn)較底，地震中倒塌和損壞嚴(yán)重，穿斗木構(gòu)架房屋受損相對較輕。84棉竹市穿斗木構(gòu)架民居部分坍塌85甘肅隴南市武都區(qū)某土坯房垮塌86都江堰市某磚墻木屋蓋房屋局部倒塌87遵道鎮(zhèn)正規(guī)設(shè)計施工的2層磚混房屋完好無損88震害18:大量古建筑遭受了不同程度的破壞。89德陽市孝泉鎮(zhèn)元代孝泉舍利塔(1342年,高37米13層)前立面出現(xiàn)明顯裂縫,輕微受損90都江堰市文廟屋頂部分瓦片震落,結(jié)構(gòu)完好91震害19:煙囪和水塔出現(xiàn)裂縫或局部破壞。92磚砌水塔下部出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫93咸陽某磚砌煙囪頂部破壞94震害20:橋梁、道路、隧道、圍墻等其他建筑物受到 嚴(yán)重?fù)p壞。95百花大橋橋梁垮塌96百花大橋橋墩柱破壞97彭州市白鹿鎮(zhèn)拱

16、橋垮塌98高速公路出現(xiàn)裂縫99汶川大地震公路開裂100棉竹市東西向圍墻倒塌,南北向圍墻完好無損101三、地震工程 通過工程技術(shù)提高城市綜合抗震能力，提高各類建筑的抗震水平。目前的水平是：“屢見成功，偶有失敗”。 a 、地震工程的內(nèi)容：震害預(yù)測，地震區(qū)域劃分，城市抗震規(guī)劃，搶險救災(zāi)措施，災(zāi)后重建措施。 b、工程抗震設(shè)計、研究。102地運動對建筑物的危害及對策由于地表破壞直接造成，如地裂、滑坡、地陷、塌方等。通過選擇場地來解決（避）由于地基失效或沉陷而造成，如軟弱地基沉陷、砂土液化。通過地基的處理、加固，選擇合理的基礎(chǔ)方案及進(jìn)行必要的地基抗震驗算來解決。103由于建筑物各部位聯(lián)接的破壞，造成結(jié)構(gòu)喪

17、失整體穩(wěn)定、造成整體倒塌。通過設(shè)計中選擇合理的結(jié)構(gòu)方案、合理的布置、合理的抗震措施解決。由于主要承重構(gòu)件的強度、延性不足造成局部破壞或局部倒塌。通過結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析、結(jié)構(gòu)抗震承載力及延性計算、構(gòu)造措施保證強度、延性、構(gòu)造等。104四、現(xiàn)行抗震規(guī)范中的基本概念 現(xiàn)行規(guī)范的基本做法是： 一是采取抗震構(gòu)造措施， 二是進(jìn)行抗震驗算， 此外做了一些宏觀的原則性規(guī)定（概念設(shè)計）， 以達(dá)到抗震的目的。這就是抗震設(shè)防。1051、多遇地震烈度和罕遇地震烈度及設(shè)防烈度 某一地區(qū)的地震烈度是一個概率事件。 出現(xiàn)頻率最多的低于基本烈度的稱為多遇烈度。 很少出現(xiàn)的高于基本烈度的大的地震烈度稱為罕遇烈度。106經(jīng)研究其

18、分布函數(shù)可用極值III型表示。 上限值， =12Im 眾值烈度 K 形狀參數(shù)基本烈度：超越概率為10%多遇烈度（眾值烈度）： 超越概率63.2%比基本烈度小1.55度。罕遇烈度：超越概率為23%，比基本烈度 高1度左右。1072、抗震設(shè)防的一般目標(biāo) (1)、設(shè)防烈度：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。一般情況下可采用基本烈度 (2)、地震隨機(jī)性：小烈度的地震多，大烈度的地震少，可能發(fā)生，也可能不發(fā)生。（3）、 設(shè)防的一般目標(biāo)：當(dāng)遭遇多遇的、低于設(shè)防烈度的地震時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可使用； 當(dāng)遭遇設(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)設(shè)防烈度的預(yù)估罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。108小震不壞，中震可修，大震不倒。4、 保證設(shè)防目標(biāo)的方法：兩階段設(shè)計法： 第一階段，通過對多遇地震彈性地震作用下的結(jié)構(gòu)截面強度驗算，保證小震不壞和中震可修。 第二階段，通過對罕遇地震烈度作用下結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性變形驗算，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施保證大震不倒。1095、抗震設(shè)防的范圍 6度，7度，8度，9度 6度