模块5 建筑抗震设计基本知识

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,#,5.1,地震和抗震的一般知识,5.2,抗震设计基本要求,5.3,地震作用与结构抗震验算,模,块,5,建筑抗震设计基本知识,一、地震的分类,5.1,地震和抗震的一般知识,5.1.1,地震的基本知识,1.,按地震成因分类,2.,按震源深浅分类,浅源地震,震源深度小于,75 km,中源地震,震源深度在,75,300 km,深源地震,震源深度在,300 km,以上,3.,按,地震序列,分类,主震余震型,震群型,单发型,构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震,地震序列：一定时期内发生在相邻地区的一系列大小地震,主震：地震序列中最大的一次地震为主震，其余为余震,地球内部发生地震的地方叫,震源,；,震源在地面上的投影点称为,震中,；震中及其附近的地方称为,震中区,，也称,极震区,；从震中到地面上任何一点的距离称为,震中距,二、,地震,波,地震波是地震引起的振动以波的形式向各个方向传播并释放能量。由,体波,和,面波,组成。,1,、,体波,纵波：,由震源向外传播的疏密波，介质质点的振动方向与波的前进方向一致，故又称为压缩波。特点：周期短，振幅小。,使建筑物上下颠簸。,横波：,由震源向外传播的剪切波，介质质点的振动方向与波的前进方向一致，故又称为压缩波。特点：周期短，振幅小。,使建筑物水平晃动。,2,、面,波,1,、定义：体波经过地层界面的多次反射后投射到地面上时，激起两种沿地面传播的面波瑞雷波（,R,）和洛夫波（,L,）,2,、瑞雷波：质点在竖向平面内作与波速相反的椭圆运动，,引起建筑物上下颠簸,。,y,z,x,波的传播方向,质点运动方向,3,、洛夫波：质点在水平面内作与波速前进方向相垂直的水平运动，在地面呈蛇形运动，,引起建筑物水平晃动。,y,z,x,质点运动方向,波的传播方向,波速：,PS,面波,面波能量最大，对建筑物和地表破坏最大,二、,震级和烈度,（一）地震震级（衡量一次地震释放能量大小的尺度）,里氏震级：,：里氏震级,：采用标准地震仪在距离震中,100km,处的坚硬地面上记录的地面水平振幅。,震,级与能量,E,（,10,-7,J,）：,级,增加级，能量增加约倍,。,6,级地震相当于一个两万吨级的原子弹。,微,震：,强,烈地震：,特,大地震：,8,（二）地震烈度,.,地震烈度的概念,地震发生时，在一定地点振动的强烈程度。它表示该,地,点地面和建筑物受破坏的程度，也反映该地地面运动速度和加速度峰值的大小。,.,地震烈度的统计分布,众值烈度比基本烈度低,1.55,度；罕遇烈度比基本烈度高,1,度左右。,.,设计地震分组,规范,附录列出了我国抗震设防区各县级及县级以上城镇中心地区的分组。,.,抗震设防烈度,是指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。一般情况下，它与地震基本烈度相同,。,一、建筑抗震设防分类和设防标准,（一）抗震设防依据,基本烈度、抗震设防烈度,（二）抗震设防目标,“,小震不坏、中震可修、大震不倒,”,（三）,抗震设防类,别,5.1.2,抗震设防的基本知识,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,（四）,抗震设防标,准,按本地区抗震设防烈度降低一度计算地震作用,丁类,按本地区抗震设防烈度计算地震作用,丙类,按本地区抗震设防烈度提高一度计算地震作用,乙类,按地震安全性评价结果确定，再计算地震作用,甲类,地,震,作,用,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,世,界地震活动性,中国地,震活动性,1,、地面破坏。地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；,一、直接灾害：,地震灾害,2,、建筑物与构筑物的破坏,:,房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂等,.,桥梁断落,水坝开裂,3,、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；,4,、海啸。,海,底地震引起的巨,大海,浪冲上海岸，可造成,沿海,地区的破坏；,二、次生灾害：,伴随直接灾害而发生的后继灾害,次生灾害,。次生灾害造成的伤亡和损失有时比直接灾害还要大。,1,、火灾：因震后火源失控引起；,2,、水灾：因水坝决口或山崩,拥塞,河道等引起；,3,、毒气泄漏：因储存装置破,坏等,引起；,4,、瘟疫：因震后环境的严重,破坏,而引起,.,主要的次生灾害有：,三、工程结构破坏现象,1,、结构丧失整体性,2,、承重结构强度不足,3,、结构变形过大导致倒塌,6,、非结构构件破坏,4,、地基失效,5,、结构构件连接支撑失效,.,场地的类别,等,效剪切波速,v,se,5.2,抗震设计基本要求,5.2.1,抗震概念设计,5.2.2,场地、地基和基础,建筑场地的划分：,.,场地的选择,选择建筑场地时，应对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。,等效剪切,波速,(u),场 地 类 别,I,0,类,I,1,类,类,类,类,V,se,800,0,800 V,se,500,0,500 V,se,250,150,50,V,se,150,80,.,地基和基础的选,择,（,1,）同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上；,（,2,）同一结构单元不宜部分采用天然地基、部分采用桩基；,（,3,）对饱和砂土和饱和粉土的地基，除,6,度设防外，应进行液化判别；,（,4,）存在液化土层的地基，应采取消除或减轻液化影响的措施。,（,5,）当地基出要受力范围内为软弱粘性土层与湿陷性黄土时，应结合具体情况进行处理。,结,构体系的选,择,基,本要求：,（,1,）应具有明确的计算简图和合理的地震作用的传递途径；,（,2,）应避免因部分结构或构件的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,；,（,3,）应具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力；,（,4,）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。,5.2.3,建筑形体及其构件布置的规则性,5.2.4,结构体系,5.2.5,非结构构件,5.2.6,结构材料与施工,5.2.7,隔震与消能减震设计,5.3,地震作用与结构抗震验算,5.3.1,地震作用计算方法,地震作用计算方法,底部剪力法,振型分解反应谱法,时程分析法,1,高度不超过,40m,、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，宜采用底部剪力法等简化方法。,2,除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。,3,特别不规则的建筑、甲类建筑和表,5.1.2-1,所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。,表,5.1.2-1,采用时程分析的房屋高度范围,烈度、场地类别,房屋高度范围（）,度,、,类场地及度,100,度,、,类场地,80,度,60,4,计算罕遇地震下结构的变形,，采,用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法。,对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算,以及多遇地震作用下的弹性变形验算。,采用二阶段设计法,对一些结构进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。,第一阶段：,第二阶段：,5.3.2,结构抗震验算,多遇地震下结构承载力验算,（,2,）,7,度时,、,类场地、柱高不超过,10m,且两端有山墙的单跨及多跨等高的钢筋混凝土厂房，或柱顶标高不超过,4.5m,，两端均有山墙的单跨及多跨等高的砖柱厂房。,下列情况可不进行结构承载力验算：,（,1,）,6,度时的建筑（,类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）；,材料,结构构件,受力状态,钢,材,柱、梁,强度,0.75,支撑,稳定,0.80,节点板件、连接螺栓,受剪,0.85,连接焊缝,受剪,0.90,多遇地震下结构承载力验算公式：,砌,体,两端均有构造柱、芯柱的抗震墙,受剪,0.9,其他抗震墙,受剪,1.0,混,凝,土,梁,受弯,0.75,轴压比小于,0.15,的柱,偏压,0.75,轴压比不小于,0.15,的柱,偏压,0.80,抗震墙,偏压,0.85,各类构件,受剪、偏拉,0.85,多遇地震下结构承载力验算公式：,为重力荷载分项系数，一般取,1.2,，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于,1.0,分别为分别为水平、竖向地震作用分项系数,地震作用,仅计算水平地震作用,1.3,0.0,仅计算竖向地震作用,0.0,1.3,同时计算水平与竖向地震作用,1.3,0.5,风荷载分项系数，应采用,1.4,风荷载组合系数，一般结构可不考虑,风荷载起控制作用的高层建筑应采用,0.2,多遇地震下结构弹性变形验算,或,弹性层间位移角限值,结构类型,钢筋混凝土框架,1/550,钢筋混凝土框架抗震墙、板柱抗震墙、框架核心筒,1/800,钢筋混凝土抗震墙、筒中筒,1/1000,钢筋混凝土框支层,1/1000,多、高层钢结构,1/300,多遇地震下结构承载力验算,多遇地震下结构弹性变形验算,第一阶段,抗震设计,第二阶段,抗震设计,罕遇地震下结构弹塑性变形验算,1,下列结构,应,进行弹塑性变形验算：,4),甲类建筑和,9,度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；,1),8,度,、,类场地和,9,度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；,2),7,9,度时楼层屈服强度系数小于,0.5,的钢筋混凝土框架结构；,5),采用隔震和消能减震设计的结构。,3),高度大于,150m,的钢结构；,罕遇地震下,结,构弹塑性变,形验算,2,下列结构,宜,进行弹塑性变形验算：,1),表,1,所,列高度范围且属于,表,2,所,列竖向不规则类型的高层建筑结构；,表,1,烈度、场地类别,房屋高度范围（）,度,、,类场地及度,100,度,、,类场地,80,度,60,表,2,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%,2),7,度,、,类场地和,8,度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；,4),高度不大于,150m,的高层钢结构。,3),板柱,-,抗震墙结构和底部框架砖房；,表,3,弹塑性层间位移角限值,结构类型,单层钢筋混凝土柱排架,1/30,钢筋混凝土框架,1/50,底部框架砖房中的框架抗震墙,1/100,钢筋混凝土框架抗震墙、板柱抗震墙、框架核心筒,1/100,钢筋混凝土抗震墙、筒中筒,1/120,多、高层钢结构,1/50,薄弱楼层弹塑性层间位移的验算,