1、不同建筑類型對抗震要求的對比分析Comparison Analysis of Aseismic Requirements for Different Structure Types土木與建筑工程學院建工10-1班 20100052石起振指導教師：曹劍平 王維銘1第一章 緒論第二章 國內外抗震規(guī)范設防要求（重點）第三章 不同建筑類型對抗震設防的要求結 論 論文大致結構不同建筑類型對抗震要求的對比分析第一章 緒 論不同的建筑類型對抗震的要求并不相同，包括抗震等級、抗震方法，通過對不同建筑類型抗震方法的探討，使得我能夠更系統更直觀的了解建筑結構抗震的必要性和關聯性；在指導教師的指導下能獨立解決有關不

2、同建筑類型的抗震設防要求和方式，開發(fā)我的創(chuàng)造性，從而提高我的分析問題與解決問題的能力；能夠較為了解國內外建筑抗震規(guī)范，并能認識到其抗震要求的不同，豐富自己專業(yè)知識的認知度。1.本文的研究目的：2.意義： 隨著科技的進步，人類進入了嶄新的發(fā)展階段，而突發(fā)其來的地震往往對人類社會造成難以抵御的沖擊，給經濟建設和人民生命財產帶來嚴重危害。例如2008年5月12日發(fā)生在汶川的大地震、2011年3月11日日本本州東海岸附近海域的里氏9.0級地震。據統計，20世紀全球因地震死亡120萬人，我國占59萬人，居各國之首。雖然人類科學技術得到了很大的進步，但地震將會伴隨人類的文明一直存在。安居才能樂業(yè)，而現有建

3、筑的抗震性并不能讓我們滿意，不管是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家的建筑工程師都面臨一個相同的問題，如何才能讓我們居住的建筑更加安全可靠，是當前社會發(fā)展必須首先要考慮的問題之一，而地震中建筑物的破壞是造成地震災害的主要原因。因此，研究建筑抗震技術具有特別重要的意義。未來的建筑隨著高度的增加，結構體系越來越復雜，受力分析難度越來越大，而地震對建筑的風險也在加大，本文通過列舉不同建筑類型的抗震設防要求，能夠更加直觀、更加深刻的了解抗震設防的內在含義和標準，使人們在以后的實際工作中知識量儲備更充實，掌握更扎實。第一章 緒 論1995年日本阪神地震地震震害：2010年青海玉樹地震現場2011年日本本州東海岸地震

4、現場3.論文的主要內容: 本論文列舉了一些我國與國外（主要是美國、日本、智利及歐洲）抗震設防規(guī)范的異同，并對比分析了我國不同建筑類型的抗震設防要求。其主要內容如下：(1) 通過簡單介紹地震災害對世界各國的嚴重影響，使得人們開始關注并研究地震，介紹了建筑抗震的起源與發(fā)展及建筑抗震的研究途徑。(2) 主要對國內外抗震設防的目標和水準、結構的規(guī)則性要求進行了對比分析。(3) 列舉了我國普遍建筑類型，分別介紹了多高層建筑鋼筋混凝土結構、多高層鋼結構、多層砌體結構、地下建筑及土、木、石結構抗震設計的一般規(guī)定和抗震措施。(4) 通過仔細分析各建筑結構類型的結構特點，指出各建筑結構按抗震性能優(yōu)劣的排列，并歸

5、納總結了砌體結構和鋼筋混凝土結構的抗震性能。 第一章 緒 論2.1 中、美、歐及智利建筑抗震設防目標對比第二章 國內外抗震規(guī)范設防要求（1）我國規(guī)范和智利規(guī)范均采用“三個水準”的抗震設防目標，而美國由原來的單一水準設防目標轉換到兩個水準設防目標，而歐洲的抗震設防目標還在使用二水準設防目標；（2）我國規(guī)范的“小震不壞”要比歐洲規(guī)范的“破壞極限要求”的要求要低一些；（3）對于“50年內超越概率為10%，重現度為475年”這一設防目標，對應于我國規(guī)范的設防目標為“中震可修”，對于美國規(guī)范的抗震目標為“可修復”，等同于歐洲規(guī)范的設防目標為“不倒塌要求”?？梢?，在同一設防水準和重現期相同的條件下，我國規(guī)

6、范和美國規(guī)范的要求是一致的，均高于歐洲規(guī)范的要求；（4）我國規(guī)范“大震不倒”的設防目標對應于美國規(guī)范“倒塌極限要求”的設防要求略低，而對于歐洲規(guī)范“不倒塌要求”的設防目標的要求低于其他國家的規(guī)范很多。2.2 中、美、歐建筑設計和建筑結構規(guī)則性的對比分析 建筑結構的平、立面的規(guī)則性布置是抗震設計中首要注重的問題，其基本要求是結構形狀力求簡單、對稱、規(guī)整，結構構件的質量、剛度、強度分布應較為均勻，結構工程師與建筑師應該相互配合，這樣在地震時較不易產生破壞。 將中國、美國建筑結構平面不規(guī)則的類型和描述匯總到同一表格中，見表2.2。第二章 國內外抗震規(guī)范設防要求 將中國、美國建筑結構豎向不規(guī)則的類型和

7、描述匯總到同一表格中，見表2.3。 我國2010規(guī)范與美國IBC2006規(guī)范豎向不規(guī)則的主要差異：(1)對于“側向剛度不規(guī)則”：美國IBC2006分為柔軟層和極度柔軟層對側向剛度不規(guī)則進行了規(guī)定，我國規(guī)范與美國IBC2006對柔軟層側向剛度不規(guī)則的規(guī)定一致，并還規(guī)定“除頂層或出屋面小房間外，局部收進的水平尺寸大于相鄰下面一層同向總尺寸的25%” 。(2)關于“豎向抗側力構件不連續(xù)”：我國規(guī)范規(guī)定“豎向抗側力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內力由水平轉換構件（梁、桁架等）向下傳遞”，而美國IBC2006規(guī)范規(guī)定“該層的抗側力構件在平面內的偏移大于這些構件的長度，或下一層抗側力構件的剛度減少”，兩個

8、規(guī)范從不同角度對豎向抗側力構件不連續(xù)進行了規(guī)定。(3)關于“樓層承載力突變”：我國規(guī)范與美國IBC2006規(guī)范對于薄弱層樓層承載力突變的規(guī)定一致。(4)關于“重量（質量）不規(guī)則”、“豎向幾何不規(guī)則”：美國IBC2006規(guī)范做了這兩方面的規(guī)定，而我國規(guī)范則未作規(guī)定。 通過比較，就平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的角度而言，我國規(guī)范的標準要求要低于美國規(guī)范的標準。 本章主要針對于中國2010規(guī)范及美國IBC2006規(guī)范，以及智利和歐洲抗震規(guī)范中的抗震設防目標、建筑設計和建筑結構規(guī)則性規(guī)定的異同進行對比分析。結論如下：1.經比較可以看出我國2010規(guī)范和智利規(guī)范均采用了“三個水準”的抗震設防目標，而美國由原來

9、的單一水準設防目標轉換到兩個水準設防目標，只有歐洲的抗震設防目標依然采用二水準設防目標。在同一設防水準和重現期相同的條件下，我國規(guī)范和美國規(guī)范的要求基本是一致的，均高于歐洲規(guī)范的要求。2.我國2010規(guī)范與美國IBC2006規(guī)范平面不規(guī)則中關于“扭轉不規(guī)則”、“凹凸不規(guī)則”、“樓板局部不連續(xù)”、“平面外偏置”和“非平行體系”的規(guī)定均存在顯著差異。第二章 國內外抗震規(guī)范設防要求本章小結本文研究的我國普遍建筑類型：（1）多高層建筑鋼筋混凝土結構；（2）多高層鋼結構；（3）多層砌體結構；（4）土、木、石結構；（5）地下建筑結構 。第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 多高層鋼筋混凝土結構以其優(yōu)越的綜合

10、性能在城市建設中得到了廣泛的應用。在我國，大部分的多高層房屋建筑都是用鋼筋混凝土結構建造的。我國又是多地震國家。因此，掌握多高層鋼筋混凝土結構的抗震設防要求，顯然是十分重要的。第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 3.1 多高層鋼筋混凝土結構抗震設防要求1.房屋的最大適用高度：不同的結構體系，其抗震性能不同，技術經濟指標隨著房屋的高度增長而變化。房屋的內力是房屋高度平方的函數，房屋的水平位移是房屋高度4次方的函數。 2.房屋的抗震等級：建筑抗震設計規(guī)范把抗震等級分為四類，其中第一級代表最高的抗震設計要求，第四級代表最低的要求。 3. 材料：混凝土和鋼筋。4. 結構布置：平面布置、豎向布置及防震縫

11、設置。5. 樓梯間的抗震的設計要求：發(fā)生強烈地震時，樓梯間是重要的逃生通道，樓梯間的破壞將影響人員撤離和救援。為加強樓梯間的抗震能力，抗震建筑宜采用現澆鋼筋混凝土樓梯。 6. 樓蓋及屋蓋3.1 多高層鋼筋混凝土結構抗震設防要求第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 在地震作用下，鋼結構房屋由于鋼材的材質均勻，強度易于保證，因而結構的可靠性大；輕質高強的特點使鋼結構房屋的自重輕，從而結構所受的地震作用減??；良好的延性性能使鋼結構具有很大的變形能力，即使在很大的變形下仍不致倒塌，從而保證結構的抗震安全性。但是，鋼結構房屋如果設計與制造不當，在地震作用下，可能發(fā)生構件的失穩(wěn)和材料的脆性破壞及連接破壞，而

12、使其優(yōu)良的性能得不到充分的發(fā)揮，結構未必具有較高的承載力和延性。3.2 多高層鋼結構抗震設防要求第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 1. 多高層鋼結構房屋的結構類型與最大適用高度： 有抗震要求的多高層建筑鋼結構可采用純框架結構體系、框架-中心支撐結構體系、框架-偏心支撐結構體系及框筒結構體系 2. 多高層鋼結構房屋的高寬比限值： 結構的高寬比對結構的整體穩(wěn)定性和人在建筑中的舒適感等有重要影響。 3. 多高層鋼結構房屋的結構布置要求：4. 多高層鋼結構的抗震構造措施： 多高層鋼結構的抗震構造措施包括鋼框架結構抗震構造措施、鋼框架-中心支撐結構的抗震構造措施和鋼框架-偏心支撐結構抗震構造措施等。

13、下面主要簡單介紹一下鋼框架結構抗震構造措施：（1）框架柱的長細比限值（2）框架梁、柱板件寬厚比限制（3）梁與柱的連接構造:3.2 多高層鋼結構抗震設防要求第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 在我國砌體結構是使用廣泛的一種建筑結構形式，在各類建筑中占有很大的比例。地震區(qū)砌體結構房屋的抗震設計，具有十分重要的意義。在我國西部地區(qū)，由于砌體結構材料便宜，施工簡單，造價低廉，其應用尤其廣泛。但是由于砌體結構自重較大，抗拉抗剪強度低，其抗震性能相對較差。大量的震害調查表明，砌體結構若采取適當的抗震措施，在地震后仍可保持完好或裂而不倒。3.3 多層砌體結構抗震設防要求 第三章 不同建筑類型對抗震設防要求

14、3.多層砌體結構房屋結構體系和總體布置的要求: 合理的抗震結構體系對于提高多層砌體房屋的整體抗震能力至關重要。設計時應優(yōu)先選用縱橫墻承重或橫墻共同承重的方案。為防止在地震中混凝土墻和砌體墻不能協同工作而分別破壞，建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）明確指出不應采用混凝土墻和砌體墻混合承重的結構體系。 4.多層砌體結構構造措施的要求: 抗震構造措施是砌體結構抗震設計的一個重要方面，它一般在抗震設計中反應不出來，而在規(guī)范中有比較詳細的規(guī)定。 其具體內容較多，這里僅就兩個方面進行討論 ：(1)構造柱(2)圈梁 。3.3 多層砌體結構抗震設防要求 第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 土、木、石

15、結構房屋是以土、木、石構件承重及抗側力的結構，廣泛存在于我國的村鎮(zhèn)，也是古建筑的主要結構形式。歷次地震災害中，土、木、石結構的房屋均受到嚴重的破壞。依據抗震概念原則、總結震害經驗得出此類房屋的抗震設計要求和抗震鑒定加固方法，可為提高村鎮(zhèn)建筑的抗震能力和古建筑的保護提供依據。3.4 土、木、石結構抗震設防要求 第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 地下建筑泛指為開發(fā)利用地下空間所建造的地下土木工程。20世紀以來世界范圍內地下空間利用發(fā)展迅速，我國在進入21世紀后，特大城市地下建筑的建筑規(guī)模和速度已躍居世界前列?？褂卣馂暮κ堑叵陆ㄖ杩紤]的重要問題之一。3.5 地下建筑抗震設計第三章 不同建筑類

16、型對抗震設防要求 1. 地下建筑抗震設計的一般規(guī)定： 本節(jié)所述的地下建筑抗震設計要求主要限于建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）中所述地下車庫、地下變電站、地下空間綜合體等單建式地下建筑，一般不包括地下鐵道和城市公路隧道等。高層建筑的地下室工程屬于附建式地下工程，其性能要求由相關地面建筑規(guī)定。2. 地下建筑結構的抗震構造措施： 地下建筑結構的使用功能和地上建筑結構不盡相同，即使是不同的地下建筑的使用功能也會有較大的差異。所以，很難對地下建筑結構的構件尺寸規(guī)定統一的要求，但是地下建筑結構構件的最小尺寸至少要符合同類型地面建筑結構構件尺寸的相關規(guī)定；地下鋼筋混凝土框架結構構件的尺寸，一般都

17、大于同類型的地面結構構件的尺寸。3.5 地下建筑抗震設計第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 1. 砌體結構抗震特點 從近現代世界各國地震災害的研究與分析來看，建筑結構的抗震性能的優(yōu)劣大體可以按照以下規(guī)律排列：(1)鋼結構（本文介紹的是多高層鋼結構）；(2)鋼筋混凝土結構（本文介紹的是多高層混凝土結構）；(3)砌體結構（本文介紹的是抗震設防的砌體結構）；(4)抗震設防的底框架結構（本文未作詳細介紹）；(5)抗震設防的土、木、石結構（本文簡單介紹）；(6)抗震未設防的砌體結構。2. 砌體結構抗震特點3. 鋼筋混凝土結構抗震特點3.6 不同建筑結構類型抗震特點第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 本章

18、通過討論了多高層建筑鋼筋混凝土結構、多高層鋼結構、多層砌體結構、土、木、石結構及地下建筑結構在建筑抗震設計一般規(guī)定和抗震構造措施等要求。并介紹了不同建筑結構（主要是常見的鋼筋混凝土結構和砌體結構）的特性、抗震性能，具體內容如下：1.本章介紹了多高層建筑鋼筋混凝土結構抗震設防要求，包括房屋的最大適用高度、房屋的抗震等級、所使用的材料、結構布置、樓梯間以及樓蓋屋蓋的抗震設防要求。2.介紹了多高層鋼結構的抗震設防要求，包括結構類型、最大適用高度、高寬比限值、結構布置以及其抗震構造措施。第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 本章小結3.介紹了多層砌體結構的抗震設防要求，具體介紹了多層砌體結構的層數、層高

19、、高寬比限值、抗震橫墻間距、局部尺寸、結構體系、總體布置、構造措施的要求。4.介紹了土、石、木結構房屋的抗震設計，具體敘述了其抗震設計的一般要求和構造措施。5.分別介紹了地下建筑抗震設計的一般規(guī)定和抗震構造措施，詳細的分析了地下建筑抗震設計的要求。6.通過仔細分析各建筑結構類型的結構特點，指出各建筑結構按抗震性能優(yōu)劣規(guī)律排列為鋼結構、鋼筋混凝土結構、砌體結構、抗震設防的底框架結構、抗震設防的土、木、石結構，并歸納總結了砌體結構和鋼筋混凝土結構的抗震性能。 第三章 不同建筑類型對抗震設防要求 本章小結 本文通過介紹國內外（主要是與美、歐及智利國家抗震規(guī)范）進行對比分析，簡單講解了我國不同建筑結構

20、類型在抗震設計一般規(guī)定和抗震構造措施兩方面的設計研究并對不同建筑之間抗震設計規(guī)定的異同進行對比分析，從而得到以下結論：結 論 1.房屋建筑是地球上數量最多的人工結構，通過對國內外近現代重大地震災害的對比，地震災害的共同特點是大量房屋建筑毀壞或者受損，房屋倒塌及其導致的人員傷亡和財產經濟的巨大損失是地震成災最為重要的原因。而且還要花費更大的人力及物力進行災后重建、壓埋人員的搶救和安置（特別要對人們心里上進行安慰與關懷）及災區(qū)正常秩序的恢復，且在抗震、防震減災事業(yè)中具有舉足輕重的作用。所以，房屋建筑抗震是地震工程研究與實踐最為重要的領域，應給與高度的評價和關注。 2.通過對建筑抗震的起源與發(fā)展及建

21、筑抗震研究途徑的分析發(fā)現地震工程的起源僅有百年的歷史，在20世紀才有建筑抗震的文字表述。我國是從1949年開始對建筑抗震進行初步研究，經過大半個世紀的艱辛探索，目前2010年修訂的建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）頒布，成為我國現行的建筑抗震設計標準。建筑抗震的研究途徑先對地震災害現場的考察，其次對強震觀測分析，最后對結構抗震試驗的分析與研究。3.就抗震設防目標給出了我國10規(guī)范、美國UBC97規(guī)范及FEMA450規(guī)范、歐洲EN1998-1規(guī)范及智利NCh433規(guī)范的差異而言，我國與智利規(guī)范都采用三水準設防，而美國規(guī)范在UBC97是單一水準設防（相當于我國規(guī)范的“中震可修”），而FE

22、MA450改進為二水準設防（大致我國規(guī)范的“中震可修”、“大震不倒”），足以見得，建筑抗震規(guī)范趨于規(guī)范化。而歐洲EN1998-1規(guī)范采用二水準設防（大致相當于我國規(guī)范的“小震不壞”、“中震可修”）。4.對于建筑結構的規(guī)則性設計屬于抗震概念設計。規(guī)范相同之處：無論是從中國規(guī)范，還是歐美規(guī)范，其中對于規(guī)則性的規(guī)定均是為了防止結構在地震作用下因不規(guī)則導致局部應力集中，從而導致嚴重破壞。規(guī)范不同之處美國IBC2006規(guī)范關于“重量（質量）不規(guī)則”、“豎向幾何不規(guī)則”做了這兩方面的規(guī)定，而我國10規(guī)范則未作規(guī)定。比較之后不難發(fā)現，美國規(guī)范關于平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的標準要高于中國規(guī)范，要更加全面、具體。歐洲EC8規(guī)范給出的是結構平、立面規(guī)則性的標準，它所關注的方面與中、美規(guī)范有重疊之處，如結構側向剛度和質量的對稱性、結構平面的凹凸情況、豎向抗側力構件的連續(xù)性等。同時也有異于中、美規(guī)范的部分，如增加了對平面剛度、結構細長比、