建筑结构与抗震教程

建筑结构与抗震教程 建筑结构与抗震2.3.1地震基本知识 地震是由于地球的运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩层突然发生破裂，或者引发原有断层的错动而引起地面振动，这就是地震。地震绝大部分都发生在地壳中。地震按其成因分为火山地震、塌落地震、人工诱发地震、构造地震。其中构造地震影响面广，破坏性大，发生频率高，约占地震总量的90%以上，因此在建筑结构抗震中，我们讨论的都是构造地震作用下的建筑设防问题。 地壳深处发生岩层断裂、错动的地方称为震源。震源深度至地面的距离称为震源深度（图1-2）。一般把震源深度小于60km的地震称为浅源地震；60km300km的称为中源地震；大于300km的称为深源地震。我国发生绝大部分地震都属于浅源地震，一般深度为540km.震源正上方的地面称为震中。震中邻近地区称为震中区。地面上某点至震中的距离称为震中距。 2.3.1 地震的破坏作用 在强烈的地震作用下，常常在地面产生裂缝、喷砂冒水、地面下陷、河岸、陡坡滑坡。地面建筑物也发生不同程度的破坏：结构主体丧失整体性，承重结构强度不足引起破坏，地基失效等等。地震除直接造成建筑物破坏外，还可能引起火灾、水灾、污染等严重的次生灾害，有时比地震直接造成的损失还大。2.4.1抗震设计的基本要求在强烈地震作用下，建筑物的破坏机理和过程十分复杂，目前对它还没有充分认识。因此，要进行精确的抗震计算是困难的。人们从大地震灾害经验中提出了“概念设计”，并认为它比“计算设计”更为重要。概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和结构构造，以达到合理抗震设计的目的。我们掌握概念设计，将有助于明确抗震设计思想，灵活、恰当地运用抗震设计原则，使我们不至于陷入盲目计算，从而做到比较合理地进行抗震设计。根据概念设计原理，在抗震设计时应遵守下列要求：尽量选择对抗震有利的场地、地基和基础。 实际工程地址的选择一般有建设方确定，设计方可提出建议避开抗震不利阶段，无法避开时应采取适当的抗震措施。同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分采用桩基。当地基有软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，益加强基础的整体性和刚性。选择对抗震有利的建筑平面和立面 为了避免地震时建筑发生扭转和应力集中或塑形变形集中而形成薄弱部位，建筑平、立面，布置宜规则、对称，建筑的质量分布和刚度宜均匀，楼层不宜错层，必要时设置防震缝。建筑的防震缝可根据建筑结构的实际需要设置。体型复杂的建筑不设防震缝时，应选用符合实际结构的计算模型，进行较精细的抗震分析。估计其局部的应力和变形集中及扭转影响，判明其易损部位，采取措施提高抗震能力；当设置防震缝时，应将建筑分成规则的结构单元。防震缝应根据烈度、场地类别、房屋类型等留有足够的宽度，其两侧的上部应完全分开。伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。选择技术上、经济上合理的抗震结构体系 抗震结构体系，应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经过技术、经济条件比较综合确定。 在选择建筑结构体系、应符合以下要求：应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。宜有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。应具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力。宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑形变形集中；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。在选择抗震结构的构件时，应符合下列要求：砌体结构构件，应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱或采用配筋砌体和组合砌体柱等，以改善结构的抗震能力。混凝土结构构件，应合理地选择尺寸、配置纵向钢筋和箍筋，避免剪切先于弯曲破坏、混凝土压溃先于钢筋屈服、钢筋锚固粘结先于构件破坏。钢结构构件应合理控制尺寸，防止局部或整个构件失稳。 在设计结构各构件之间的连接时，应符合下列要求：构件节点的强度，不应低于其连接构件的强度。预埋件的锚固强度，不应低于连接件的强度。装配结构的连接，应能保证结构的整体性。处理好非承重结构构件和主体结构的关系 在抗震设计中，处理好非承重结构构件与主体结构之间的关系，可防止附加震害，减少损失。因此，附属结构构件，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免倒塌伤人或砸坏重要设备。维护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利或有利影响，应避免不合理的设置而导致主体结构的破坏，例如短柱。注意材料的选择和施工质量抗震结构在材料选用、施工质量，特别是材料的代用上有其特殊的要求。这是抗震施工中一个十分重要的问题。因此，在抗震设计和施工中应该引起足够的重视。抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。