建筑抗震设计第1章抗震设计原则课件

建 筑 抗 震 设 计,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,天津城建大学,TIANJIN CHENGJIAN UNIVERSITY,建筑抗震设计,主讲人：王庆鹏,天津城建大学建筑抗震设计主讲人：王庆鹏,目录,多层砌体房屋,5,场地、地基与基础,2,地震作用与结构抗震验算,3,框架、抗震墙与框架,-,抗震墙,4,底部框架,-,抗震墙、多层内框架砖砌房屋,6,抗震设计原则,1,7,单层钢筋混凝土柱厂房,目录多层砌体房屋5场地、地基与基础2地震作用与结构抗震验算3,唐山大地震（,1976,年,7,月,28,日）,附录,A,唐山大地震（1976年7月28日）附录 A,四川汶川大地震（,2008,年,5,月,12,日）,四川汶川大地震（2008年5月12日）,青海玉树大地震（,2010,年,4,月,14,日）,青海玉树大地震（2010年4月14日）,四川雅安大地震（,2013,年,4,月,20,日）,四川雅安大地震（2013年4月20日）,云南省昭通市（,2014,年,8,月,3,日）,云南省昭通市（2014年8月3日）,目录,多层砌体房屋,5,场地、地基与基础,2,地震作用与结构抗震验算,3,框架、抗震墙与框架,-,抗震墙,4,底部框架,-,抗震墙、多层内框架砖砌房屋,6,抗震设计原则,1,7,单层钢筋混凝土柱厂房,目录多层砌体房屋5场地、地基与基础2地震作用与结构抗震验算3,地震是由于地壳构造运动使深部岩石的应变超过容许值，岩层发生断裂、错动而引起的地面振动,。,地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有,500,万次。其中约,5,万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有,1000,次；,7,级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是,8.9,级，发生于,1960,年,5,月,22,日的智利地震。,1.1,构造地震,抗震设计原则,1,地震是由于地壳构造运动使深部岩石的应变超过容,抗震设计原则,1,地震分类,-,包括构造地震、火山地震、 陷落地震,按成因分类,天然地震,诱发地震,人为因素,按震源深浅分类,浅源地震,中源地震,深源地震,抗震设计原则1地震分类-包括构造地震、火山地震、,抗震设计原则,1,火山地震,由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，这类地震只占全世界地震的,7%,左右。,构造地震,构造地震影响面广，破坏性大，发生频率高，约占破坏性地震总数的,90%,以上。,诱发地震,因人为因素直接造成的地震是诱发地震。,如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。,抗震设计原则1火山地震 由于火山作用，如岩浆活动、气体,抗震设计原则,1,地壳深处发生岩层断裂、错动的地方叫,震源,；,震源正上方的地面称为,震中,；,震中及其附近的地方称为,震中区,；,从震中到地面上任何一点的距离称为,震中距,。,抗震设计原则1地壳深处发生岩层断裂、错动的地方叫震源；震源正,抗震设计原则,1,地震波分为体波和面波。,体波,横波（,S,波）,纵波（,P,波）,面波,特点,:,周期长、振幅大、波速慢,特点,:,周期短,振幅小,波速快,特点：比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。,波速：,PS,面波,面波能量最大，对建筑物和地表破坏最大,1.2,地震波、震级和烈度,抗震设计原则1地震波分为体波和面波。体波横波（S波）面波特点,抗震设计原则,1,地震震级,能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相差约,32,倍；相差二级，能量相差,1000,倍。,衡量一次地震释放能量大小的等级,震级与能量的关系,一个,6,级地震相当于一个两万吨级的原子弹。,抗震设计原则1地震震级 能量越大，震级就越大；震级相差,抗震设计原则,1,按震级的地震分类,微震,- 2,级以下 人感觉不到,有感地震,- 2-4,级 人有感觉,破坏性地震,- 5,级以上 有破坏,强烈地震,- 7,级以上 有破坏,特大地震,- 8,级以上 有破坏,由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成的,破坏也不同。,震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一定就小。,抗震设计原则1按震级的地震分类微震- 2级以下 人感,抗震设计原则,1,地震烈度,一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深度、地质构造和地基条件等因素有关。,定义及影响因素,地震时在一定地点震动的强烈程度。,地震烈度表,地震烈度表,是评定烈度的标准和尺度。,中国地震烈度表,将地震烈度分为,1-12,度。,抗震设计原则1地震烈度 一般而言，震级越大，烈度就越大,抗震设计原则,1,1.3,地震基本烈度和地震烈度区划图,一个地区未来,50,年内一般场地条件下可能遭受的具有,10%,超越概率的地震烈度值称为该地区的,基本烈度。,各地区的基本烈度由,中国地震动参数区划图,（,GB18306-2001),确定。,（下图是中国地震烈度区划图）,基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。,抗震设计原则11.3 地震基本烈度和地震烈度区划图 一,抗震设计原则,1,抗震设计原则1,抗震设计原则,1,建筑类别不同，抗震设防标准也不同。,该标准主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的程度大小，将建筑分成,4,个抗震设防类别。,抗震次要建筑,丁类,除甲乙丁类以外的一般建筑,丙类,地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑,乙类,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,设,防,分,类,A,、中央级、省级的电视调频广播发射塔建筑，国际电信楼、国际海缆登陆站、,国际卫星地球站、中央级的电信枢纽（含卫星地球站）。,B,、研究、中试生产和存放剧毒生物制品和天然人工细菌与病毒（如鼠疫、霍乱、,伤寒等,),的建筑。,C,、三级特等医院的住院部、医技楼、门诊部。,1.4,抗震设防分类、设防标准和设防目标,抗震设计原则1建筑类别不同，抗震设防标准也不同。 该标,抗震设计原则,1,应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为,6,度时不应降低,丁类,应符合本地区抗震设防烈度度的要求,丙类,一般情况下，当抗震设防烈度为,6-8,度时，应符合本地区抗震设防烈度提高,1,度的要求；当,9,度时，应符合比,9,度抗震设防更高的要求，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施,乙类,当抗震设防烈度为,6-8,度时，应符合本地区抗震设防烈度提高,1,度的要求；当为,9,度时，应符合比,9,度抗震设防更高的要求,甲类,抗,震,措,施,较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。,抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝土结构或钢结构。,2.,抗震设防措施,抗震措施,:,除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。,抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。,抗震设计原则1应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗,抗震设计原则,1,抗震设防目标及方法,1.,总目标,具体通过,“,三水准,”,的抗震设防要求和,“,两阶段,”,的抗,震设计方法实现。,2.,“,三水准,”,抗震设防目标,当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，,一般不受损坏或不需修理可继续使用。,当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，,可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。,当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震,影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。,简称为：,“,小震不坏，中震可修，大震不倒,”,。,抗震设计原则1抗震设防目标及方法1.总目标 具体通过“三,抗震设计原则,1,3.,“,两阶段,”,抗震设计方法,第一阶段：,对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载,力验算；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。,第二阶段：,对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变,形验算。,有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等,抗震设计原则13.“两阶段”抗震设计方法第一阶段： 对,抗震设计原则,1,按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度称为设防烈度,规范规定：一般情况下，可采用,中国地震动参数区划图,中的地震基本烈度。对已编制抗震设防区划的,城市，可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防。,设防烈度,设防烈度的取值依据：,规范规定：抗震设防烈度为,6,度及以上地区的建筑,必须进行抗震设计,抗震设计原则1 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设,抗震设计原则,1,建筑所在地区在设计基准期（,50,年）内具有超越概率为,63.2%,的地震烈度。也称为常遇烈度、小震烈度重现期为,50,年。,多遇烈度,罕遇烈度,建筑所在地区在设计基准期（,50,年）内具有超越概率,2%-3%,的地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为,2000,年。,基本烈度是抗震设防的依据。,抗震设计原则1 建筑所在地区在设计基准期（50年）内具,抗震设计原则,1,1.5,地震的破坏作用（震害现象）,1,、地表的破坏,如地面裂缝、塌陷、喷水冒砂、滑坡等；,抗震设计原则1 1.5 地震的破坏作用（震害现象）1、地表,抗震设计原则,1,2.,建筑物的破坏现象,结构丧失整体性,承重结构强度不足,结构变形过大导致倒塌,抗震设计原则12.建筑物的破坏现象结构丧失整体性 承重结构,抗震设计原则,1,结构构件连接支撑失效,地基失效,非结构构件破坏,抗震设计原则1结构构件连接支撑失效地基失效非结构构件破,抗震设计原则,1,3.,次生灾害：,1,、火灾,由震后火源失控引起；,2,、水灾,由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；,3,、毒气泄漏,由建筑物或装置破坏等引起；,4,、瘟疫,由震后生存环境的严重破坏而引起。,抗震设计原则13.次生灾害：1、火灾2、水灾3、毒气泄漏4、,一、注意场地选择,地震区的建筑宜选择有利地段，避开不利地段，不在危险地段进行工程建设,地段类别,地质、地形、地貌,有利地段,稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等,不利地段,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、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基）等,危险地段,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,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,1.6,抗震设计的基本要求,一、注意场地选择地震区的建筑宜选择有利地段，避开不利地段，不,抗震设计原则,1,不规则类型,定义,扭转不规则,楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的,1.2,倍,凹凸不规则,结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的,30%,楼板局部不连续,楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的,50%,或开洞面积大于该层楼面面积的,30%,，或较大的楼层错层,二、平面不规则的类型,扭转不规则,凹凸角不规则,抗震设计原则1不规则类型,抗震设计原则,1,局部不连续,大开洞,错层,抗震设计原则1局部不连续大开洞错层,抗震设计原则,1,不规则类型,定义,侧向刚度不规则,该层的侧向刚度小于相邻上一层的,70%,，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的,80%,；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的,25%,竖向抗侧力构件不连续,竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递,楼层承载力突变,抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的,80%,竖向不规则的类型,沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）,竖向抗侧力构件不连续,抗震设计原则1不规则类型,抗震设计原则,1,竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀,（有薄弱层）,严重不规则,是指体型复杂，多项不规则指标超过表中指标或某一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。,注：以上规定主要针对钢筋混凝,土和钢结构的多层和高层建筑。,抗震设计原则1竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀 严重不,抗震设计原则,1,三、,应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。,由于柱子的数量较少或承载能力较弱，部分柱子退出工作后，整个结构系统丧失了对竖向荷载的承载能力。,抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。,抗震设计原则1 三、 应避免因部分结构或构件破坏而导致整,抗震设计原则,1,结构体系应具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。,足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。,有较大的变形能力而缺少较高的抗侧向力的能力如钢或钢筋混凝土纯框架，由于在不大的地震作用下会产生较大的变形，导致非结构构件的破坏或结构本身的失稳。,抗震设计原则1 结构体系应具备必要的承载能力，良好的变,抗震设计原则,1,结构构件的延性,结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。,规范对各类结构采取的抗震措施，基本上是提高各类结构构件的延性水平。,这些抗震措施是：,采用水平向（圈梁）和竖向（构造柱、芯柱）混凝土构件，加强对砌体结构的约束，或采用配筋砌体；使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落，地震时不致丧失对重力荷载的承载能力；,2.,避免混凝土结构的脆性破坏（包括混凝土压碎、构件,剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏）先于钢筋的屈服；,3.,避免钢结构构件的整体和局部失稳，保证节点焊接部,位（焊缝和母材,),在地震时不致开裂。,抗震设计原则1结构构件的延性 结构的变形能力取决于组成,四、注意非结构因素,最主要的是非结构构件的处理,非结构构件的影响：,影响主体结构的动力特性,如阻尼、周期等,地震中先期破坏,如玻璃幕墙、吊顶、室内设备等,抗震设计中应注意：,非结构构件与主体结构之间要有可靠的连接或锚固,对可能对主体结构振动造成影响的非结构构件，应注意分析,或估计其对主体结构可能带来的影响，并采取相应的抗震措施,五、结构材料与施工的要求,四、注意非结构因素最主要的是非结构构件的处理 非结构构件的影,抗震设计原则,1,1,、震级和烈度有什么区别和联系？,震级,是衡量一次地震释放能量大小的等级，而,烈度,则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。,一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。,思考题,抗震设计原则11、震级和烈度有什么区别和联系？思考题,2.,试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。,延性设计：通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少,“,坏而不倒,”,。 延性越好,抗震越好。在设计中，可以通过构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性，提高抗震性能。,2.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量,Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be,写在最后,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写,40,Thank You,在别人的演说中思考，在自己的故事里成长,Thinking In Other PeopleS Speeches,，,Growing Up In Your Own Story,讲师：,XXXXXX,XX,年,XX,月,XX,日,Thank You,41,