建筑防災(zāi)_建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)第一頁，共93頁。第一章抗震設(shè)計的基本知識什么是地震？

地震是由于某種原因引起的地面劇烈顛簸和搖晃。

據(jù)統(tǒng)計，全世界每年大約發(fā)生地震500萬次，其中約有5萬次人能感覺到。我國平均每年發(fā)生6級以上的破壞性地震5.4次，曾經(jīng)給人民的生命和財產(chǎn)造成過巨大損失。

1556年，陜西關(guān)中8.6級地震，83萬人死亡

1668年，山東郯城發(fā)生8.5級地震5萬余人死亡

1920年，寧夏海原8.6級地震，20多萬人死亡

1976年，河北唐山7.8級地震，24萬人死亡第二頁，共93頁。

地震給我國和世界人民造成了巨大的災(zāi)難。世界各國的科學(xué)家非常重視抗震研究工作，已經(jīng)逐步形成為一個獨立的學(xué)科--地震工程學(xué)。與地震工程學(xué)密切相關(guān)的幾個學(xué)科：

地震工程學(xué)與建筑學(xué)相聯(lián)系地震工程學(xué)與城市規(guī)劃學(xué)相聯(lián)系

地震工程學(xué)與土木工程學(xué)相聯(lián)系地震工程學(xué)與地震學(xué)相聯(lián)系地震工程學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)相聯(lián)系第三頁，共93頁。1-1地震的類型和成因地震按其成因可劃分為3類：

構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震第四頁，共93頁。（一）構(gòu)造地震

1.地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

地殼：30-40km，上部是花崗巖，下部是玄武巖地幔：2900km，橄欖巖地核：3500km，主要是鎳和鐵地球內(nèi)部的放射性物質(zhì)不斷放射能量，地球內(nèi)部溫度隨深度而升高,200km—700km范圍內(nèi)，溫度6000C—20000C.地球內(nèi)部的壓力也很大,地幔上部約900MPa,中部約370000MPa.地球內(nèi)部的壓力是不均勻的，地幔中的軟流層有緩慢的對流，引起地殼運動。在運動過程中有的地區(qū)上升，有的地區(qū)下降，地球內(nèi)部積累了大量的應(yīng)變能，產(chǎn)生了地應(yīng)力。當(dāng)?shù)貞?yīng)力達(dá)到巖層的強度時，巖層產(chǎn)生斷裂或錯動（脆性破壞），巖層內(nèi)部的能量被釋放，以波的形式傳致地表，引起地面震動。稱構(gòu)造地震。第五頁，共93頁。（二）火山地震火山爆發(fā)，巖漿猛烈噴出，引起地面震動。（三）陷落地震地下石灰?guī)r產(chǎn)生溶洞，突然產(chǎn)生大規(guī)模陷落引起的地面震動。這兩類地震震級小，在我國危害小。

構(gòu)造地震造成地面建筑物破壞嚴(yán)重，對人類的危害大，所以我們這門課所說的地震主要是構(gòu)造地震。第六頁，共93頁。第七頁，共93頁。第八頁，共93頁。第九頁，共93頁。

巖層斷裂發(fā)生時，一般不只是一個斷裂，而是由一系列斷裂組成的破碎帶。一個部位發(fā)生斷裂，能量釋放，達(dá)到平衡狀態(tài)，其它部位還沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，還要釋放能量。所以一次地震的發(fā)生一般都不是孤立的，伴隨著一系列小震。主震一系列地震中，釋放能量最多一次地震。前震主震之前發(fā)生的地震。余震主震之后發(fā)生的地震。

1976年唐山地震

主震7.8級

7級以上余震2次

6.0--6.9級余震2次

5.0--5.9級余震71次

4.0--4.9級余震668次第十頁，共93頁。1999年臺灣大地震（9.21）主震7.6級

4級以上余震21100-120次/天

2280-100次/天

2360-80次/天根據(jù)能量釋放的特點

主震型地震

60%

震群型地震

30%

單發(fā)型地震

10%第十一頁，共93頁。地震的發(fā)生與地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)世界范圍內(nèi)，地震分布也有一定的規(guī)律。帶形分布兩組主要地震帶：

環(huán)太平洋地震帶（80--90）%，沿南北美洲西海岸、阿留申群島，轉(zhuǎn)向西南到日本列島，再經(jīng)我國臺灣島，到菲律賓、新幾內(nèi)亞、新西蘭。

歐亞地震帶，西起大西洋的亞速島，經(jīng)意大利、土爾其、伊朗、印度北部、我國西部和西南地區(qū)，過緬甸、印度尼西亞。第十二頁，共93頁。第十三頁，共93頁。第十四頁，共93頁。我國處于以上兩大地震帶之間：

臺灣屬環(huán)太平洋地震帶西藏屬歐亞地震帶

我國的地震活動相當(dāng)頻繁，除個別省份（浙江、江西）外，大部分地區(qū)發(fā)生過強烈地震。如臺灣、新疆、西藏、西南、西北、華北和東南沿海地區(qū)曾經(jīng)發(fā)生過較多的破壞性地震。第十五頁，共93頁。我國的6個地震活動區(qū)

1。臺灣及其附近海域地震區(qū)

2。喜馬拉雅山脈地震活動區(qū)

3。南北地震帶（北起賀蘭山，向南延伸至六盤山，穿越秦嶺，沿川西至云南省，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，有一系列大斷裂帶、斷陷盆地。）

4。天山地震活動區(qū)

5。華北地震活動區(qū)

6。東南沿海地震活動區(qū)第十六頁，共93頁。1-2震源、震中和地震波震源：地震發(fā)生的部位。不是一個點。震中：震源正上方的地面位置。附近地面運動最強烈，極震區(qū)。震源深度（h）：震源到地表的垂直距離。

h<70km淺源地震

h=70-300km中源地震

h>300km深源地震地震波：由震源釋放的能量以波的形式向四周傳播，這種波叫地震波。體波：在地球內(nèi)部傳播的波面波：只在地表面?zhèn)鞑サ牟?。是體波經(jīng)多次反射、折射后在地表形成的次生波。第十七頁，共93頁。體波包括縱波和橫波縱波：波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點運動方向一致。壓縮波（P波）周期短、振幅小。在固體中、液體中、氣體中傳播

橫波：波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點運動方向垂直。剪切波（S波）周期較長、振幅較大。只能在固體中傳播第十八頁，共93頁。面波分瑞雷波和樂甫波瑞雷波：波在傳播時，質(zhì)點在波的傳播方向與地面的法向組成的平面內(nèi)做橢圓運動，而在該平面垂直方向沒有振動。樂甫波：波在傳播時，質(zhì)點在地平面內(nèi)產(chǎn)生與波前進(jìn)方向垂直的運動，地表呈蛇形運動。面波隨深度增加振幅急劇減小。面波周期長，衰減慢，能傳播到很遠(yuǎn)的地方。強震記錄：縱波先到，橫波次之，面波最后到。第十九頁，共93頁。地震現(xiàn)象表明：

縱波使地面產(chǎn)生豎向運動

橫波產(chǎn)生水平運動

面波產(chǎn)生豎向運動和水平運動

面波和橫波對建筑物破壞最嚴(yán)重第二十頁，共93頁。第二十一頁，共93頁。1-3地震震級、烈度、近震和遠(yuǎn)震一、震級指一次地震的大小,一次地震釋放能量多少的度量單位。目前國際上通用的李氏震級。震級是一次地震釋放能量的大小，所以一次地震只有一個震級。第二十二頁，共93頁。第二十三頁，共93頁。二、烈度

是指某一地區(qū)的地面和各類建筑物遭受一次地震影響時的強弱程度。

地點不同，烈度不同場地條件不同，烈度不同一次地震對應(yīng)多個地震烈度抗震設(shè)計用的是烈度，而不是震級。第二十四頁，共93頁。地震烈度表我國將地震烈度劃分為12度。劃分依據(jù)：1.人的感覺、2.器物反應(yīng)、3.建筑物破損程度、4.自然現(xiàn)象第二十五頁，共93頁。震害指數(shù):某一類房屋（105幢），按破損程度分為6個等級全部倒塌1。010（幢）大部分倒塌0。815

少數(shù)倒塌0。635

局部倒塌0。424

裂縫0。219

基本完好0。02

加權(quán)平均得這類房屋的震害指數(shù)。平均震害指數(shù)=各類房屋震害指數(shù)的平均值。地震所造成的破壞

地表破壞：山石崩裂、滑坡、地面裂縫、地陷、噴砂。

工程結(jié)構(gòu)破壞：建筑物開裂、倒塌、高聳結(jié)構(gòu)折斷、橋面塌落

次生災(zāi)害：火災(zāi)、爆炸、疾病流行第二十六頁，共93頁。

三、近震和遠(yuǎn)震

近震：震中距較小的地震

遠(yuǎn)震：震中距較大的地震

為什么區(qū)分近震和遠(yuǎn)震？

震害調(diào)查表明，相同地震烈度的地區(qū)，震中距不同，某些建筑物破壞程度不同。

1952年美國克恩縣（KernCounty）地震，遠(yuǎn)離震中的洛杉磯市、長灘市高層建筑震害嚴(yán)重。震中地區(qū)一、二層磚房破壞嚴(yán)重

1954年美國的迪克希谷（Dixievalley）地震，距震中300km處地下水池由于激起長周期水浪破壞，其他建筑物無損壞

1976年唐山地震天津市工業(yè)廠房、煙囪破壞嚴(yán)重，一、二層磚房破壞較輕。

第二十七頁，共93頁。相同烈度震中距大（遠(yuǎn)震），高柔結(jié)構(gòu)易破壞原因：地震波在傳播過程中要衰減，高頻成分衰減得快，低頻成分衰減慢，長周期成分多，易與高柔結(jié)構(gòu)發(fā)生共振。震中距?。ń穑?，剛度大的結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。震中附近，高頻成分豐富，易產(chǎn)生共振。所以在抗震設(shè)計時要區(qū)分近震和遠(yuǎn)震。第二十八頁，共93頁。1-4抗震設(shè)防一、抗震設(shè)防的目標(biāo)抗震設(shè)防手段抗震設(shè)防烈度：一個地區(qū)作為抗震設(shè)計所依據(jù)的地震烈度。國家有統(tǒng)一規(guī)定，一般取地震區(qū)劃圖中規(guī)定的基本烈度（或與抗震規(guī)范中設(shè)計基本加速度值對應(yīng)的烈度值）。抗震設(shè)防目標(biāo)：“三水準(zhǔn)”小震不壞、中震可修、大震不倒第二十九頁，共93頁。

第一水準(zhǔn)：建筑物遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇烈度的地震作用時，建筑物一般不受損壞或不經(jīng)修理可繼續(xù)使用。小震不壞第二水準(zhǔn)：建筑物遭受本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震作用時，建筑物可以有一定的損壞，但不致危及生命和生產(chǎn)設(shè)備的安全，經(jīng)一般修理或不修理仍可繼續(xù)使用。中震可修第三水準(zhǔn)：建筑物遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇烈度的地震作用時，建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。大震不倒第三十頁，共93頁?；玖叶龋ㄖ姓穑?0年內(nèi)超越概率為10%的地震烈度值。烈度區(qū)劃圖：把全國各地的基本地震烈度用圖表示出來。隨著地震資料的積累，地震區(qū)劃工作進(jìn)一步合理，地震區(qū)劃圖也在不斷改進(jìn)。

眾值地震烈度和罕遇地震烈度眾值地震烈度（眾值烈度，小震）該地區(qū)50年超越概率為63%的地震烈度值罕遇地震烈度（大震）該地區(qū)50年超越概率為2%的地震烈度值第三十一頁，共93頁。

多遇烈度比基本烈度大約低1.55度罕遇烈度比基本烈度大約高1度三、抗震設(shè)防依據(jù)及地震影響設(shè)防范圍基本烈度6789度地區(qū)基本烈度大于9度地區(qū)，須特殊研究，按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。設(shè)防依據(jù)：設(shè)防烈度（反映設(shè)計基本地震加速度值）震中距震級后兩個因素用設(shè)計特征周期（簡稱特征周期）反映。特征周期與場地條件和設(shè)計地震分組有關(guān)。場地條件后面要詳細(xì)講。新的抗震規(guī)范將設(shè)計地震分為3組，首都和全部直轄市縣級以上城鎮(zhèn)均為第一組。分組見抗震規(guī)范附錄A。第三十二頁，共93頁。四、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法為實現(xiàn)上述設(shè)防目標(biāo)，抗震規(guī)范規(guī)定采用二階段設(shè)計方法第一階段設(shè)計：按眾值烈度的地震動參數(shù)，用彈性反應(yīng)譜法求得結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng)，然后與其他荷載效應(yīng)進(jìn)行組合，驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載能力。進(jìn)行強度計算，并驗算彈性變形。采取構(gòu)造措施和概念設(shè)計。（保證小震不壞、中震可修）大多數(shù)結(jié)構(gòu)物，進(jìn)行第一階段設(shè)計就可以了。對于特殊結(jié)構(gòu)（高烈度區(qū)的高大單層鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，樓層屈服承載力系數(shù)小于0.5的結(jié)構(gòu)，高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)，甲乙類建筑物，采用隔震和減震消能設(shè)計的結(jié)構(gòu)，等等）第二階段設(shè)計：罕遇烈度地震作用下，按彈塑性理論進(jìn)行變形驗算，加構(gòu)造措施。（保證大震不倒）第三十三頁，共93頁。五、建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)1。建筑物分類抗震規(guī)范將建筑物類別按重要程度分為甲、乙、丙、丁四類。甲類：特別重要的建筑物。重大建筑工程和遭遇地震破壞時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑。一旦破壞將產(chǎn)生嚴(yán)重后果的建筑物，或者對政治、經(jīng)濟(jì)、社會造成重大影響的建筑物。乙類：地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑。如城市的生命線工程，指醫(yī)療、通訊、交通、供水、供電、供氣、消防等設(shè)施。歷史教訓(xùn)非常慘痛

1906年，美國舊金山地震（8.3級），全市3條主要供水管道破壞，全市起火，無消防水源，14km2市區(qū)被燒毀，火災(zāi)損失比直接損失高3倍。1923年日本關(guān)東大地震（7.9級），供水中斷，全市起火，36km2市區(qū)被焚燒，3.2萬人被燒死或窒息而死。第三十四頁，共93頁。

1971年美國的圣費爾南多地震，煤氣管道破壞450處，無法修復(fù)，全部拆除，重新鋪設(shè)。

1975年海城地震（7。3級），遼河油田14條輸油管道破壞29處，因供油中斷，迫使鞍鋼部分停產(chǎn)。

1976年唐山地震（7。8級），秦皇島-北京輸油管道5處破壞，原油損失1萬多噸，且嚴(yán)重破壞周邊環(huán)境。

1985年墨西哥地震（7。8級），主干煤氣管道斷裂導(dǎo)致煤氣爆炸。丙類：一般建筑物。一般的工業(yè)與民用建筑物。丁類：次要建筑物。地震破壞不易造成人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失的建筑物。第三十五頁，共93頁。2。建筑物的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)甲類：地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。其值應(yīng)由地震安全性評價結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高1度的要求，當(dāng)設(shè)防烈度為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。乙類：地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高1度的要求，當(dāng)設(shè)防烈度為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。地基基礎(chǔ)的抗震措施應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。丙類：地震作用和抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。丁類：一般情況下，地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施允許比本地區(qū)設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低，6度地區(qū)不降低。設(shè)防烈度為6度時，除甲類外，可不進(jìn)行抗震計算，只用構(gòu)造措施來保證。第三十六頁，共93頁。六、抗震設(shè)計的基本要求抗震設(shè)計定量計算（主要內(nèi)容）概念設(shè)計這一節(jié)先講概念設(shè)計。以后重點講定量計算。第三十七頁，共93頁。概念設(shè)計一、選擇有利的建筑場地有利、不利、危險地段二、地基和基礎(chǔ)設(shè)計同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在截然不同的地基土上三、選擇有利的建筑平面和立面

1。體形簡單，平面布置規(guī)則受力性能明確，便于分析。

2。平、立面剛度、質(zhì)量力求對稱。質(zhì)量中心和剛度中心盡量重合，避免扭轉(zhuǎn)振動。

3。建筑物的質(zhì)量、剛度分布要均勻。避免質(zhì)量、剛度產(chǎn)生突變。短柱突變第三十八頁，共93頁。

4。設(shè)防震縫四、選擇合理的結(jié)構(gòu)體系

1。有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。

2。設(shè)多道防線有一部分構(gòu)件破壞了，部分或完全退出了工作，有其他構(gòu)件繼續(xù)抵抗地震作用?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻破壞了，部分退出了工作，但它吸收了大部分能量框架繼續(xù)工作

剪力墻：一道防線?？蚣埽憾婪谰€。

受力狀態(tài)復(fù)雜防震縫平面圖第三十九頁，共93頁。

強柱弱梁柱子承載力很強，水平地震作用下，梁先破壞了，已抵抗了很大部分地震作用，退出工作后，柱子仍能抵抗地震作用，不至于結(jié)構(gòu)倒塌。

梁：一道防線。柱：二道防線。

3。加耗能元件，減輕主體結(jié)構(gòu)破壞?！皽p震”

4。具備足夠的強度、變形能力和耗能能力。結(jié)構(gòu)必須具備一定的強度，但還不夠。必須有良好的變形能力（延性）。延性可以耗能。

5。合理的剛度、強度分布避免強度、剛度突變，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或過大的塑性變形集中。第四十頁，共93頁。6.結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接部位都應(yīng)有較好的延性.(1)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性,改善其變形能力,避免產(chǎn)生脆性破壞.

砌體結(jié)構(gòu)設(shè)圈梁、芯柱、構(gòu)造柱，或配筋。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配筋要合理，避免剪切破壞先于彎曲破壞。鋼結(jié)構(gòu)合理選擇構(gòu)件尺寸，防止構(gòu)件失穩(wěn)。

(2)連接件具有較好的延性,還要保證充分發(fā)揮各構(gòu)件的強度.

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的節(jié)點強度不應(yīng)低于連接構(gòu)件的強度.

預(yù)埋件的錨固強度不應(yīng)低于連接件的強度.

裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間應(yīng)采用保證結(jié)構(gòu)整體性的連接措施.五、處理好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件

(1)應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接

(2)填充墻、內(nèi)隔墻、維護(hù)結(jié)構(gòu)避免形成短柱，防止平面外倒塌。

(3)裝飾貼面與主體結(jié)構(gòu)連接可靠，避免落地傷人。第四十一頁，共93頁。六、合理選材，保證施工質(zhì)量建筑材料：強度、延性按圖施工，貫徹抗震概念設(shè)計的意圖。

第四十二頁，共93頁。第二章場地、地基和基礎(chǔ)本章的重要概念：

有利地段、不利地段、危險地段、發(fā)震斷裂帶的影響、地形的影響、場地固有周期計算方法、場地濾波效應(yīng)、場地類別判定方法、地基抗震承載力驗算方法、場地土液化產(chǎn)生的震害、影響液化的主要因素、場地土液化的判別方法、液化指數(shù)、抗液化措施。鞍山烈士山小學(xué)向上小學(xué)同一套圖紙烈士山解放路

Ⅰ類Ⅱ、Ⅲ類破壞嚴(yán)重基本完好說明問題：①場地條件不同，震害不同②堅硬場地，不一定對所有的建筑物都有利。

第四十三頁，共93頁。2-1建筑物場地的選擇抗震規(guī)范將建筑場地劃分為有利地段、不利地段、危險地段

有利地段：堅硬土、開闊平坦密實的中硬土

不利地段：軟弱土、液化土、山丘、不均勻土層、非巖質(zhì)陡坡、河岸、邊坡邊緣

危險地段：滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流、發(fā)震斷裂帶等發(fā)震斷裂帶的影響淺源地震，地表裂開，地面建筑物多遭破壞?；顒訑鄬痈浇堑亓芽p的密集區(qū)。是危險地段，設(shè)計時應(yīng)避開。只有9度及9度以上高烈度區(qū)，設(shè)計時才考慮。

8度及8度以下不考慮。第四十四頁，共93頁。局部地形的影響王前信著?工程抗震三字經(jīng)?，地震出版社，1997。

孤突地災(zāi)趨重凹陷處待研中2-2場地一、建筑物場地的地震影響軟弱地基，柔性結(jié)構(gòu)易破壞，剛性較大的結(jié)構(gòu)破壞較輕。堅硬地基，剛性結(jié)構(gòu)易破壞，而柔性結(jié)構(gòu)破壞較輕。軟弱夾層地基，唐山地震時，幾棟磚房沒倒，只開裂，鉆孔發(fā)現(xiàn)地基有一軟弱夾層，起到隔震作用。但還不能得出結(jié)論，有待于進(jìn)一步研究。amax比平地大放大或縮小尚不清楚第四十五頁，共93頁。二、場地土層的固有周期與場地的地震效應(yīng)1。場地土層的固有周期場地土的固有周期是場地的最重要的特性，場地的自振周期，用剪切質(zhì)點系模型

土柱Mi

Ki

ihi1ma(t)基巖其中層土的密度層土的厚度層土的剪切模量第四十六頁，共93頁。土層越軟，自振周期越長……越硬，……….越短計算結(jié)果表明：如果土層中含有硬夾層，基本周期減小，且越靠近底層，減少越明顯。如果土層中含有軟夾層，基本周期增大，且越靠近底層，增大越明顯。2。場地的地震效應(yīng)場地自振周期Ta(t)由許多頻率成分組成

有些成分與T接近被放大了，與T相差較大的成分，被削弱。即“濾波效應(yīng)”。

基巖a(t)地表a’(t)t第四十七頁，共93頁。三、建筑場地的類別（先確定場地土的類型，然后再根據(jù)覆蓋層厚度劃分類別）

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）規(guī)定，先確定場地土層的等效剪切波速，再根據(jù)場地覆蓋層厚度，將場地劃分為ⅠⅡⅢⅣ類。土層的等效剪切波速Vse—土層等效剪切波速d0—計算深度(m),取覆蓋層厚度和20m二者的較小值t

—剪切波在地表至計算深度之間的傳播時間di—計算深度范圍內(nèi)第i層土的厚度(m)Vsi—計算深度范圍內(nèi)第i層土的剪切波速n—計算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)第四十八頁，共93頁。根據(jù)等效剪切波速確定場地土類型場地土類型分4類堅硬場地土中硬場地土中軟場地土軟弱場地土第四十九頁，共93頁。場地覆蓋層厚度震害調(diào)查表明，場地覆蓋層厚度不同，地表上的建筑物破壞程度不同。我國的抗震規(guī)范對場地覆蓋層的定義如下：①一般情況下，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面距離確定。②當(dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大于相鄰上層土剪切波速的2.5倍的土層，且其下臥巖土的剪切波速均不小于400m/s時，可按地面至該土層頂面的距離確定。③剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周圍土層。④土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛性，其厚度應(yīng)從覆蓋土層中扣除。第五十頁，共93頁。場地類別抗震規(guī)范規(guī)定，根據(jù)場地土層的等效剪切波速和場地覆蓋層厚度，將建筑場地劃分為ⅠⅡⅢⅣ類，見下表：各類建筑場地的覆蓋層厚度（m）等效剪切波速（m/s）場地類別ⅠⅡⅢⅣVse≥5000500≥Vse>250<5≥5250≥Vse>140<33～50>50Vse≤140<33～15>

15

～80>80例2-1已知某建筑場地土層資料，判別場地的類別（1）確定場地土層的等效剪切波速

（2）覆蓋土層厚度

（3）場地類別查表，Ⅲ類場地

第五十一頁，共93頁。

抗震規(guī)范規(guī)定，場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂時，應(yīng)考慮斷裂的工程影響

1。對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯動對地面建筑的影響：⑴抗震設(shè)防烈度小于8度；⑵非全新世活動斷裂⑶抗震設(shè)防烈度為8度或9度時，前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于60m和90m。

2。對于不符合上述規(guī)定者，應(yīng)避開主斷裂帶。避讓距離不小于下表規(guī)定。發(fā)震斷裂的最小避讓距離（m）烈度

建筑物設(shè)防類別甲乙丙丁8專門研究300m200m——9專門研究500m300m——第五十二頁，共93頁。

當(dāng)需在條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖石陡坡、河岸的邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙類以上建筑物時，除要保證地震作用的穩(wěn)定性外，還要估計不利地段對地震動參數(shù)的影響，將地震影響系數(shù)的最大值乘以不大于1.6的增大系數(shù)。第五十三頁，共93頁。

2-3天然地基的震害特點及其抗震措施天然地基：沒經(jīng)過處理在上面建房子。震害調(diào)查表明，天然地基的震害較輕，說明天然地基有較大的安全儲備。盡管震害較輕，但一旦發(fā)生破壞，難以修復(fù)，所以還是不能忽視。

一、天然地基的震害（1）飽和軟粘土、淤泥質(zhì)土，強度低，高壓縮性，地震時易導(dǎo)致建筑物傾斜、沉陷，造成房屋不能使用。（2）松軟填土地基土質(zhì)較松、強度低，地震時導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。海城地震時，就有這方面的震害現(xiàn)象。（3）不均勻地基引起不均勻沉降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。第五十四頁，共93頁。二、天然地基的抗震措施

1、軟弱粘性土地基壓縮性大、抗震強度小、承載力低，易發(fā)生剪切破壞。設(shè)計時合理選擇地基容許承載力，保證有足夠的安全儲備。如果覺得危險，可采用樁基，或后面要講的加固措施。

2、雜填土地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，均勻性很差，強度低，壓縮性高，浸水濕陷性。最好全部挖除，再用好土分層碾壓，或后面要講的加固措施。

3、不均勻地基盡量避開，無法避開，結(jié)構(gòu)布局應(yīng)合理。

4、地基加固處理方法對于各種軟弱地基，常用的方法是換土墊層法。它造價低，施工方便。建筑的荷載不太大時，可采用將基底下的軟弱土挖除，回填強度高、壓縮性低材料：中粗沙、碎石、卵石、石屑、礦渣。第五十五頁，共93頁。

對于雜填土等松軟地基，還可采用重錘夯實法。但當(dāng)?shù)叵滤恢恋乇硇∮?.8米或夯實深度內(nèi)有飽和軟土層時不宜采用此法。對于松散土、雜填土、可液化土（后面要講），荷載影響較深時，可采用擠密樁法。擠密作用（1）樁管打入土層振密作用（2）振搗置換作用（3）灌砂、拔管排水作用（加速軟粘土固結(jié)）深層加固方法——砂井預(yù)壓法。適用于大型建筑物的地基處理。粉土淤泥質(zhì)粘土使土的空隙體積減小，更密實?！?lt;硬殼樁管第五十六頁，共93頁。

2—4地基及基礎(chǔ)的抗震驗算一、驗算范圍

在震害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，只有少數(shù)結(jié)構(gòu)物因地基破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，一般只限于液化地基，所以抗震規(guī)范建議：第五十七頁，共93頁。1。砌體房屋。2。地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：

1）一般的單層廠房、單層空曠房屋;2）不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋；

3）基礎(chǔ)荷載與2）相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。3?？拐鹨?guī)范規(guī)定的可以不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)驗算的建筑都可以不進(jìn)行地基抗震驗算。除此之外，要進(jìn)行抗震驗算。二、地基土抗震承載力的調(diào)整

地震荷載的特點動荷載，不規(guī)則的多次脈沖荷載（幾十次）。原有的靜荷載的基礎(chǔ)上，加上動荷載。第五十八頁，共93頁。三、地基土抗震承載力驗算2—5地基土的液化1964年日本新瀉地震（7.4級），有大量的房屋傾斜，破壞，人們開始研究砂土液化問題，1964年美國的阿拉斯加地震（7.9級），美國人也開始注意這個問題，75年海城地震，76年唐山地震，也遇到了相似的震害現(xiàn)象。一、場地土的液化現(xiàn)象場地土的液化：

飽合砂土和粉塵第五十九頁，共93頁。地震前由土和孔隙水共同承擔(dān)壓力。飽合土地震時，土的顆粒被壓密，孔隙水壓力急劇增加，土顆粒承擔(dān)的壓力將減少，當(dāng)法向壓應(yīng)力完全由孔隙水承擔(dān)時，則土顆粒處于“懸浮”狀態(tài)，場地土達(dá)到液化。此時地基處于液體狀態(tài)，失去承載能力。增大減小土粒處于“懸浮

”狀態(tài)。用公式表示：共同承受場地土液化產(chǎn)生的震害：（1）建筑物下沉或傾斜；（2）不均勻沉降導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞；（3）室內(nèi)地坪隆起，開裂，設(shè)備基礎(chǔ)上浮或下沉。第六十頁，共93頁。影響場地土液化的因素：（1）土的組成細(xì)砂容易液化，粗砂不易液化級配好的砂土不容易液化，級配不好易液化粉土（介于砂土和粘土之間）中粘粒的含量越多，越不易液化（2）相對密度相對密度大（密實）不易液化相對密度小（松散）易液化（3）砂土層埋置深度和地下水位深度砂土層越深、地下水位越深，則越不易液化。（4）地震烈度和持續(xù)時間：高烈度、持時長越易液化。第六十一頁，共93頁。表2-9抗液化措施建筑類別

地基的液化等級輕微中等嚴(yán)重乙類部分消除液化沉陷，或?qū)A(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理全部消除液化沉陷丙類基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，亦可不采取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或更高要求的處理措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理丁類可不采取措施可不采取措施基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，或其他經(jīng)濟(jì)措施第六十二頁，共93頁。

表2—9根據(jù)建筑物的重要性、液化等級規(guī)定了相應(yīng)的處理措施

全部消除液化沉陷：計算確定非液化土層深基礎(chǔ)〉50cm加密法非液化土全部挖除

要求：樁尖應(yīng)深入液化層下的穩(wěn)定土層，深入長度由計算確定，還有具體規(guī)定。采用其它深基礎(chǔ)時，基底埋入液化層以下穩(wěn)定土層深度不小于50cm處理深度應(yīng)在液化土層以下，處理后將液化土層全部挖除第六十三頁，共93頁。部分消除地基液化沉陷

要求處理后場地液化指數(shù)小于4（判別深度15m）或5（判別深度20m）獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)，處理深度：液化土特征深度和基礎(chǔ)寬度的較大值處理深度范圍內(nèi)，挖除液化土層或擠密，處理后基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理基礎(chǔ)選擇合理的埋深，減少基礎(chǔ)偏心，加強基礎(chǔ)的整體性（箱基、筏基、加圈梁），增大上部結(jié)構(gòu)的整體剛度，合理設(shè)置沉陷縫。采取抗液化措施應(yīng)注意的幾個問題:

（1）前面講的各種措施不適用于傾斜場地（2）輕微液化,一般不做特殊處理(甲、乙類建筑物除外)。（3）中等液化，盡量采用構(gòu)造措施，不做土層處理（經(jīng)濟(jì)、易實施）。（4）液化層很深的場地，要求部分消除液化沉陷的措施時，處理深度不一定要達(dá)到液化下界，一般處理范圍6—10米深（從經(jīng)濟(jì)上考慮）。

(5）未經(jīng)處理的液化層不能作為天然地基的持力層。第六十四頁，共93頁。2-6樁基抗震驗算震害調(diào)查表明，樁基楚的抗震性能比天然地基好?？拐鹨?guī)范規(guī)定某些建筑物的樁基抗震承載力可不驗算，并規(guī)定了低承臺樁在非液化土及液化土層中的抗震驗算原則。一、可不進(jìn)行樁基抗震承載力驗算的建筑低承臺樁基以豎向荷載為主地下無液化土層樁承臺周圍無淤泥、淤泥質(zhì)土和地基承載力不大于100Kpa填土下列建筑:(1)砌體結(jié)構(gòu)和可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗算的建筑(2)7度和8度的下列建筑:①一般的單層廠房和單層空曠房屋;②不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋;③基礎(chǔ)荷載與②項相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房.第六十五頁，共93頁。液化土中的樁承臺周圍，宜用非液化土填筑夯實液化土中樁的配筋范圍，應(yīng)自樁頂至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度，其縱向鋼筋應(yīng)與樁頂部相同，箍筋應(yīng)加密。第六十六頁，共93頁。第三章鋼筋混凝土房屋

抗震設(shè)計第六十七頁，共93頁?？拐饓蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)：在框架房屋中增加剪力墻構(gòu)成。剪力墻主要承受水平荷載，框架主要承受豎向荷載。第六十八頁，共93頁。3.1.1震害及其分析歷次地震經(jīng)驗表明，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋一般具有較好的抗震性能。結(jié)構(gòu)設(shè)計中只要經(jīng)過合理的抗震計算并采取妥善的抗震構(gòu)造措施，在一般烈度區(qū)建造多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋是可以保證安全的。主要震害可概述如下：1、共振效應(yīng)引起的震害結(jié)構(gòu)的自振周期與場地土的自振周期接近或一致，引起建筑物的共振，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。2、結(jié)構(gòu)平面或豎向布置不當(dāng)引起的震害3、框架柱、梁和節(jié)點的震害未經(jīng)抗震設(shè)計的框架的震害主要反映在梁柱節(jié)點區(qū)。柱的震害重于梁；柱頂震害重于柱底；角柱震害重于內(nèi)柱；短柱震害重于一般柱。第六十九頁，共93頁。柱頂震害：柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎崩落，柱內(nèi)箍筋拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀。破壞不易修復(fù)。柱底震害：與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密，震害相對柱頂較輕。第七十頁，共93頁。短柱震害：當(dāng)柱高小于4倍柱截面高度（H/b<4)時形成短柱。短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞。第七十一頁，共93頁。角柱震害：由于雙向受彎、受剪,加上扭轉(zhuǎn)作用，震害比內(nèi)柱重。第七十二頁，共93頁?？蚣艽u填充墻的震害框架中嵌砌磚填充墻，容易發(fā)生墻面斜裂縫，并沿柱周邊開裂。端墻、窗間墻和門窗洞口邊角部位破壞更加嚴(yán)重。由于框架變形屬剪切型，下部層間位移大，填充墻震害呈現(xiàn)“下重上輕”的現(xiàn)象。第七十三頁，共93頁。填充墻破壞的主要原因是：墻體受剪承載力低，變形能力小，墻體與框架缺乏有效的拉結(jié)，因此在往復(fù)變形時墻體易發(fā)生剪切破壞和散落。第七十四頁，共93頁?？拐饓Φ恼鸷υ趶娬鹱饔孟?，抗震墻的震害主要表現(xiàn)為墻肢之間連梁的剪切破壞。這主要是由于連梁跨度小、高度大形成深梁，在反復(fù)荷載作用下形成X形剪切裂縫，這種破壞為剪切型脆性破壞，尤其在房屋1／3高度處的連梁破壞更為明顯。第七十五頁，共93頁。3.2抗震設(shè)計的一般要求3.2.1結(jié)構(gòu)體系選擇在考慮地震烈度、場地土、抗震性能，使用要求及經(jīng)濟(jì)效果等因素和總結(jié)地震經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在震區(qū)選擇結(jié)構(gòu)體系應(yīng)綜合考慮如下條件：1、現(xiàn)澆混凝土房屋適用的最大高度2、房屋高寬比限值3、建筑物剛度與場地條件有關(guān)4、基礎(chǔ)形式及埋置深度如：天然地基時埋深不小于1/12建筑物高度天然樁基時埋深不小于1/15建筑物高度5、應(yīng)注意技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。第七十六頁，共93頁。3.2.2結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)體系確定后，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合建筑設(shè)計進(jìn)行，使建筑物具有良好的體型，使結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件得到合理的組合。多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)布置的基本原則是：①結(jié)構(gòu)平面應(yīng)力求簡單規(guī)則，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)對稱均勻布置，盡量使結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心重合，避免地震時引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)及局部應(yīng)力集中。②結(jié)構(gòu)的豎向布置，應(yīng)使其質(zhì)量沿高度方向均勻分布，避免結(jié)構(gòu)剛度突變，并應(yīng)盡可能降低建筑物的重心，以利結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。③合理地設(shè)置變形縫。④加強樓屋蓋的整體性。⑤盡可能做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。第七十七頁，共93頁。3.2.3抗震等級抗震等級是結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)在同樣地震烈度下不同結(jié)構(gòu)類型的鋼筋砼房屋不同的抗震要求。如：次要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元的抗震要求可以低于主要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。房屋越高，地震反應(yīng)越大，抗震要求越高?？拐鸬燃壏譃樗募墸Y(jié)構(gòu)的抗震等級越高，抗震措施越高，其中一級抗震要求最高?？拐鸬燃壟c結(jié)構(gòu)類型、烈度有關(guān)，查表使用。第七十八頁，共93頁。下表為丙類建筑抗震等級的劃分：注：1.建筑場地為Ⅰ類時，除6度外可按表內(nèi)降低一度所對應(yīng)的抗震等級采取抗震構(gòu)造措施，但相應(yīng)的計算要求不應(yīng)降低；

2.接近或等于高度分界時，應(yīng)允許結(jié)合房屋不規(guī)則程度及場地、地基條件確定抗震等級。一一一

抗震墻一一二二三三四

框架≤50>60≤60>60≤60>60≤60

高度（m)

一劇場,體育館等大跨度公共建筑一一二二三三四

框架≤25>30≤30>30≤30>30≤30

高度（m)框架-抗震墻結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型烈度6879三二一三二現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級第七十九頁，共93頁。1、甲、乙、丁類建筑應(yīng)按抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)中的抗震措施所要求的設(shè)防烈度按上表確定抗震等級。

2、當(dāng)框架-抗震墻結(jié)構(gòu)有足夠的抗震墻時,其框架部分是次要抗側(cè)力構(gòu)件,可按框架-抗震墻結(jié)構(gòu)中的框架確定抗震等級。否則按框架結(jié)構(gòu)確定等級。區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)是看框架部分承受的地震傾覆力矩是否大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%。

3、另外，對同一類型結(jié)構(gòu)抗震等級的高度分界，《抗震規(guī)范》主要按一般工業(yè)與民用建筑的層高考慮，故對層高特殊的工業(yè)建筑應(yīng)酌情調(diào)整。設(shè)防烈度為6度、建于l～I(xiàn)II類場地上的結(jié)構(gòu)，不需做抗震驗算，但需按抗震等級設(shè)計截面，滿足抗震構(gòu)造要求。

第八十頁，共93頁。3.3框架內(nèi)力與位移計算結(jié)構(gòu)抗震計算的內(nèi)容一般包括：結(jié)構(gòu)動力特性分析，主要是結(jié)構(gòu)自振周期的確定；結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計算，包括多遇烈度下的地震荷載與結(jié)構(gòu)側(cè)移；結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析；截面抗震設(shè)計等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計的過程：結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件截面尺寸確定——計算簡圖——荷載計算

——重力荷載代表值計算——水平（地震）作用計算——

內(nèi)力計算（豎向、水平向）——內(nèi)力組合——截面強度計算——變形驗算——