工程結(jié)構(gòu)抗震與防災之抗震設計的基本知識

工程結(jié)構(gòu)抗震與防災

教材：建筑結(jié)構(gòu)抗震設計、高振世等編（注*為自學內(nèi)容）參考書：1、房屋結(jié)構(gòu)抗震設計，翁義軍,地震出版社,1990。2、地震工程概論（2版），編寫組，科學出版社，1985學習指導：1、仔細聽講，以課堂講授內(nèi)容為住，抓住脈絡，再認真看書，看懂看透。2、先看例題，再獨立完成作業(yè)；習題集作業(yè)盡量做完；每章講完隨后做完習題。3、全書重點：第一章、第六章難點：§3-4、§3-11、§6-3的后半部分和§6-44、期中測驗和期末考試均開卷。工程結(jié)構(gòu)抗震與防災

第一章第1章抗震設計的基本知識

§1-1地震的類型和成因（自學為主）一、類型*以地震成因分類：*構(gòu)造型、火山型、陷落型、誘發(fā)型*以地震序列分類:（1）主震型：前震、主震、余震（2）震群型（多發(fā)型）：多個主震（3）孤立型（單發(fā)型）二、地震帶（一）全球型1、環(huán)太平洋地震帶：占全球80～90％地震（二）

中國

1、

南北地震帶：（賀蘭山～云南）

2、

東西地震帶：（帕米爾～秦嶺

～河北

～大別山）2、

阿爾卑斯地震帶

（地中海南亞地震帶）一、震源和震中

震中在地面，垂直向下到達震源

震中距Ri，等震線Li，震源深度h見圖1-2§1－2震源、震中和地震波

二、地震波（一）體波（地下傳播）

1、

縱波（壓縮波，P波，primary）

波速vp=1.67vs，

周期短，振幅小，傳播快，破壞力小。

2、

橫波（剪切波，S波，secondary）：

波速vs=(G/)1/2

；：密度

G：介質(zhì)的剪切模量

周期長，振幅大，

傳播慢，破壞力大。

（二）

面波（地表傳播）：1、瑞雷波(Rayleigh)：上下運動2、樂甫波(Love)：水平左右運動

成因：地表反射

地震波通常到達次序：

縱波-->橫波-->面波。

震動最劇烈情形：橫波＋面波工程結(jié)構(gòu)抗震與防災第

二

講§1－3地震震級、烈度、

近震與遠震一、震級M(Magnitude)

里氏(Richter)震級：

（A即振幅，以μm計）

震級與能量關系

（E：地震釋放能量（爾格），具有唯一性）

最大實測震級：8.9(1933，日本三陸)二、烈度I(Intensity)一般烈度I：I=f(M，h，R，G，)

震中烈度Ic：

Ic=1.72M-2.6(淺源地震,h<60KM)Ic與M近似關系見表1－3(淺源地震)1、地震烈度表：共12度，

依據(jù)地震的加速度，

反映人的感覺，建筑震壞程

度等。2、基本烈度和烈度區(qū)劃圖。（1）基本烈度I0

：設計基準期T=50年內(nèi)超越概率Pf=10%的統(tǒng)計烈度（2）烈度區(qū)劃圖：附圖1-2(南京：7度，近震）。（3）新規(guī)范：《建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001》

增加半度劃分、近震遠震分組三、近震與遠震

震中區(qū)

近震區(qū)

遠震區(qū)

※-----------|--------------|----------------

IC

IC—1IC—2近震區(qū)：由高1度的震中區(qū)傳來的地震遠震區(qū)：由高2度的震中區(qū)傳來的地震，

地震波特征周期Tg長，震害重

新規(guī)范：近震遠震隱含在Tg區(qū)劃圖中

地震特征周期Tg與近震遠震關系見§2.2例：江蘇7度遠震：連云港、徐州、淮陰

四、近年中外強震舉例

表1.1二十世紀發(fā)生的大地震記錄

時間國家（地區(qū)）震級Ic

深度死亡人數(shù)/人1906.08.16智利（瓦爾帕萊索)8.620，0001908.12.28意大利7.583，0001920.12.16中國（甘肅）8.6100，0001923.09.01日本（橫濱）8.3100，0001927.05.22中國8.3200，0001932.12.26中國7.670，0001935.05.31印度7.530，0001939.12.26土耳其（埃爾津詹）7.933，0001962.09.01伊朗7.112，230續(xù)表時間國家（地區(qū)）震級Ic

深度死亡人數(shù)/人1964USA（Alaska）8.410301171970.05.31秘魯7.766，7941971USA（LosAngeles）6.41113(Fernando)1976.02.04危地馬拉7.522，7781976.07.28中國（唐山）7.8242，0001978.09.16伊朗7.725，0001985.09.15墨西哥8.19，5001988.12.07亞美尼亞6.925，0001990.06.21伊朗7.750，0001993.09.30印度6.47，600續(xù)表時間國家（地區(qū)）震級Ic

深度死亡人數(shù)/人1995.01.17

日本（阪神）7.25，4381997.05.10伊朗7.11，5001998.02.04阿富汗6.15，0001999.01.25哥倫比亞6.0

1，1711999.08.17土耳其（馬耳馬拉）7.417，1181999.09.21中國（臺灣）7.6

2，295表1.2中國大地震記錄（上表已經(jīng)列入除外）

時間國家（地區(qū)）震級Ic

深度死亡人數(shù)/人1966.3.22河北邢臺7.210

1970.1.5云南通海7.71010156211973.2.6四川甘孜7.91017

1974.5.11云南昭通7.110

1975.2.4遼寧海城7.3912(預報)1976.5.29云南潞西7.5920

1976.8.16四川松潘7.2915

表1.3江蘇大地震記錄

時間國家（地區(qū)）震級Ic

深度1979.7.9江蘇溧陽6.0812

一、一般目標三個水準：小震不壞；

中震可修；

大震不倒。

兩個階段：（1）小震彈塑性極限承載力驗算；

小震彈性變形正常使用極限驗算*小震的彈性地震動Smax參數(shù)相當于中震的彈塑性地震動參數(shù)Mmax?！?－4抗震設防（2）大震托彈塑性捧變形防斷倒塌驗碎算*大震彈性狼地震動參犯數(shù)Lmax。二、配三種烈揪度及設倉防烈度（一）三種烈拒度(見圖1-7)1、小震：陳多遇地震芒烈度ImIm=I0-1.票55術(shù)Pf=63董.2%2、中震怕：少遇尚地震烈仇度I0(常遇地笨震)Pf=10慚%3、大震：雪罕遇地震躬烈度IsIs=I0+1勸Pf=2%～3%二、三辭種烈度及捎設防烈度（續(xù)）（二）設防烈畢度：1、區(qū)域設防酷烈度：本撇地區(qū)基本弟烈度2、建筑設搭防烈度稈：根據(jù)建筑瀉重要性采蹲用I0或增減1度（見覆本節(jié)第敬四部分翻）三、設厘防范圍1、抗震計質(zhì)算I0≥7度要求抗震罪計算與設政計2、抗震構(gòu)造I0=6度僅要求抗埋震構(gòu)造設些計四、搭建筑物彎類別與米設防標題準（一）建筑類倦別：按重要性久分類，采盆用不同設賣防標準§1－4抗震設防類別重要性建筑種類計算抗震烈度構(gòu)造抗震烈度甲類特別重要國家批準專門研究專門研究乙類重要生命線工程設防烈度提高1度丙類一般一般建筑設防烈度設防烈度丁類次要輔助建筑降低1度§1－5抗震設計劍的基本要桌求一、抗震繭設計內(nèi)容(一)概念設即計1．針對評在計算顧中或在剛規(guī)范中拾難以做筍出具體穴規(guī)定的確問題2．必須由林工程師運衰用“概念餓”（基礎愿理論與設隨計經(jīng)驗）叼做判斷以便采取希相應設計鍛措施。用定量摩的計算寇方法估鞏計地震智反應，保證結(jié)構(gòu)屆剛度及承丘載力滿足莊確定的指間標。（三）構(gòu)造設耐計1、采用構(gòu)咐造措施以婦保證結(jié)構(gòu)法的延性。2、針對某慣些不易計涉算的局部學結(jié)構(gòu)問題桑。二、抗震提設計基本弱要求：（一）啦選擇對棵抗震分臉別的建芬筑場地中與地基防止滑湯坡、液需化、不縱均勻沉差降，高錯層宜設婚地下室毒。（二）抗震計算（二）選怖擇有利于等抗震的建堅筑平面和立面布崇置。1、體型義簡單規(guī)圖則；(1)平面宜為簡單、稻規(guī)則，怖對稱，鈔如下圖忙，并有蛛利于減報小風載標。(2)減小抗側(cè)漢剛度中心庫與結(jié)構(gòu)平記面質(zhì)量中球心的偏心但，減小結(jié)饑構(gòu)的扭凝轉(zhuǎn)效應扁。(5)腸7度以上鼻地震區(qū)修，不宜椅在結(jié)構(gòu)而兩端及勤拐角設邀樓梯間慨等。(6)抗側(cè)剛度可的平面分偵布均勻、破對稱，芯筒位置傘要居中、尖對稱。(7)結(jié)構(gòu)扭莊轉(zhuǎn)效應爪較大時捆剪力墻牧宜沿結(jié)徹構(gòu)平面膜的周邊婚布置。(8)兩個方斧向的抗終側(cè)力構(gòu)速件宜連墳通，形亭成L形、T形、工字形照及閉合住口形截部面，并迅增大連靜接處剛寇性。(3)整體平抱面及局亞部突出蕉部分平詞面保持合理逆的長寬比妥，不宜過鐵大。(4)盡量避罵免設置抓變形縫軍。必須設廳置時應脆將劃分艇為獨立鹿的結(jié)構(gòu)單元傷。2、抗震咽結(jié)構(gòu)的旨立面布娘置要點個——立尺面剛度徑與質(zhì)量粒分布均司勻。(1)豎向體型理應力求規(guī)封則、均勻獸，避免過焰大的外挑善和內(nèi)收。內(nèi)收尺寸忘的寬度不籍大于原來俊總寬度的25％(2)截面尺廟寸、剛租度及質(zhì)揮量從下糊往上逐矛漸減小避免帶有襯突然變化飼的階梯形蟻立面。(9)框架結(jié)沿構(gòu)應設陽雙向框僚架體系懇。剪力墻應桑雙向布置雙向抗側(cè)針剛度大致怖相等筒中筒乳結(jié)構(gòu)宜加采用雙御向?qū)ΨQ唯平面。(三）選擇蛋合理的抗朱震結(jié)構(gòu)體需系：1、合理的崖抗側(cè)力結(jié)多構(gòu)形式；①水平云地震產(chǎn)具生的內(nèi)調(diào)力(彎矩)和側(cè)移木占總荷瞇載效應丈的控制潑地位隨高度H增加分魚別成二銀次和四瓦次增加滅，保證足踏夠的抗膀側(cè)剛度童是設計木關鍵。②根據(jù)當肯地地震設霉防烈度與傭建筑總高章度H的大小，選擇抗輛側(cè)力結(jié)凝構(gòu)體系釘。(3)高層建點筑宜設行地下室寇，具有足夠滾的基礎埋鑒深。(4)主裙樓之嬸間設置抗賊震縫，2、合理的急高寬比與曬剛度質(zhì)量巡壽比；①選擇較婦大的結(jié)構(gòu)斬平面寬度議是提高抗副側(cè)剛度的揮重要方面療。結(jié)構(gòu)高蛋寬比的伸限值根塔據(jù)結(jié)構(gòu)生體系類贊型及抗氣震烈度誦確定②裝配式湖、現(xiàn)澆式叫等施工類殺型的合理棚選擇可提相高抗側(cè)剛薪度。③結(jié)構(gòu)溉抗側(cè)力忌能力從判小到大份依次選恢擇：a.框架b.框架—剪歌力墻或框竟架—筒體c.剪力墻d.筒中筒e.束筒f.巨型框架隱或巨型桁帽架。④不同結(jié)慌構(gòu)體系在鎮(zhèn)各種地震吊設防烈度喉下相應的商最大高度見《高層奸規(guī)