1、,第十二章 建筑結構抗震基本知識,1. 地震及其破壞作用；震級與烈度；建筑抗震設防烈度、設防目標、設防標準、抗震概念設計的基本要求； 2. 多層及高層鋼筋混凝土房屋的抗震措施； 3. 多層砌體結構房屋和底部框架抗震墻房屋的抗震措施。,本章主要內容,2,1.了解地震的基本知識，理解震級、地震烈度的概 念； 2.了解建筑抗震設防的概念設計； 3.掌握建筑抗震設防的烈度、分類和標準。,第 一 講,教學目標：,重 點,1. 震級與烈度； 2. 建筑抗震設防烈度、設防目標、設防標準、抗震概念設計的基本要求。,難 點,抗震概念設計的基本要求。,12.1.1 地震及其破壞作用 1.地震成因和類型 地震按其產

2、生的原因，主要可分為火山地震、陷落地震、人工誘發(fā)地震和構造地震。 根據(jù)地震發(fā)生的部位，可將其劃分為淺源地震(小于60km)、中源地震(震源深度為60300km)和深源地震(震源深度大于300km)。震源深度越小，地震對地面造成的破壞性越大。我國發(fā)生的地震絕大多數(shù)屬于淺源地震（震源深度在1020km左右）。,12.1 地震基本知識,2.常用地震術語 震源：地震發(fā)生時巖層斷裂或錯動產生振動的部位； 震源深度：震源至地面的垂直距離稱為； 震中：震源在地表的垂直投影點稱為； 震中區(qū)：地震發(fā)生時震動和破壞最大的地區(qū)稱為； 震中距：受地震影響地區(qū)至震中的距離稱為震中距； 等震線：在同一地震中，具有相同地震

3、烈度地點連線。,3.地震的破壞作用 （1）地表的破壞現(xiàn)象 1）地裂縫 重力地裂縫：由于地面作劇烈震動而引起的慣性力超過了土的抗剪強度所致。構造地裂縫：與地質構造有關，是地殼深部斷層錯動延伸至地面的裂縫。 2）噴砂冒水 在地下水位較高的平原及沿海地區(qū)，地下存在埋深較淺的細砂層或粉土層時，可能發(fā)生噴砂冒水現(xiàn)象。,地震視頻 (點擊播放視頻),3）地面下沉 在強烈的地震作用下，在回填土和孔隙較大粘性土等松軟而壓縮性較高的土層中，往往發(fā)生震陷，使建筑物破壞，此外，在巖溶洞和采空區(qū)也常發(fā)生震陷。 4）滑坡、塌方 在強烈的地震下，常引起河岸、陡坡滑坡，有時規(guī)模很大，造成公路堵塞、岸邊建筑物破壞。,（2）建筑

4、物破壞 1）結構喪失整體性 建筑物一般都是由許多構件組成，在地震作用下因構件連接不牢、支撐長度不夠或作為支座的墻體倒塌、柱斷裂，都會引起結構喪失整體性而破壞。 2）結構承載力不足而引起的破壞 作為結構主要承重的構件，墻、柱、梁等由于其強度不足，在地震發(fā)生時首先破壞，不能繼續(xù)承受重力荷載從而造成房屋倒塌。,3）地基失效 當建筑物建在軟弱的地基土上或建在液化的地基土上，而又未進行特殊處理，在地震發(fā)生時地基土的抗剪承載能力不能抵抗重力的繼續(xù)作用，從而造成房屋的局部傾斜或不均勻下沉。 （3）次生災害 地震除直接造成建筑物的破壞外，還會引起火災、水災、有毒物質污染等次生災害，尤其在大城市，由次生災害造成

5、的損失有時比地震直接產生的災害造成的損失還要大。,地震次生災害視頻 (點擊播放視頻),12.1.2 震級與烈度 1.震級 地震的震級是衡量一次地震大小的等級，用符號M表示。 震級的原始定義是：在離震中100km處的堅硬地面上，由標準地震儀（擺的自振周期為0.8s，阻尼為0.8，放大倍數(shù)為2800倍）所記錄的最大水平位移A（單位為m）的常用對數(shù)值，用公式表示為 M= lgA （12.1.1）,因為這個震級的定義是1935年里希特所給出的，故稱為里氏震級。 震級的大小直接與震源釋放的能量大小有關，震級M與地震釋放能量E（單位erg）之間有如下關系 lgE =1.5M + 11.8 （12.1.2）

6、 由式（12.1.1）可知，當震級相差1級時，地面振幅相差10倍。由（12.1.2）可知，震級差1級，能量相差32倍。,微震：M5的地震，建筑物有不同程度的破壞。 強烈地震或大地震：M=78的地震。 特大地震：M8的地震。,2.地震烈度 地震烈度指地震時某一地點震動的強烈程度，用符號表示。 對于一次地震，表示地震大小的震級只有一個，但它對不同的地點影響程度是不一樣的。一般說離震中愈遠，受地震的影響就愈小，烈度也就愈低。對于一次地震的影響，隨震中距的不同，可以劃分為不同的烈度區(qū)。 目前，我國使用的是1999年由國家地震局頒布實施的中國地震烈度表。,12.1.3建筑抗震設防 1.設防依據(jù) （1）基

7、本烈度 一個地區(qū)的基本烈度是指該地區(qū)今后50年時間內，在一般場地條件下可能遭遇到超越概率為10%的地震烈度。 （2）設防烈度 作為一個地區(qū)建筑抗震設防依據(jù)的烈度稱為抗震設防烈度。一般情況下，抗震設防烈度可采用中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖的基本烈度。,2.設防目標 （1）大震和小震 小震：為烈度概率密度曲線上的峰值所對應的烈度，即眾值烈度或稱多遇烈度，如圖12.1.2所示。當基準設計期為50年時，則50年內眾值烈度的超越概率為63.2%，這就是第一水準的烈度。,基本烈度：即第二水準烈度，也就全國地震烈度區(qū)劃圖所規(guī)定的烈度，它在50年內超越概率大體為10%。 大震或罕遇烈度：俗稱其為大震，50年內超越概率

8、為2%3%的烈度，也是第三水準所對應的烈度。 由烈度概率分布分析可知，基本烈度和從值烈度相差約1.55度，而基本烈度與罕遇烈度相差大致1度。,（2）抗震設防目標 抗震設防目標總的趨勢：在建筑物使用壽命期間，對不同頻度和強度的地震，要求建筑物具有不同的抵抗能力。 基于這一趨勢，抗震規(guī)范提示了“三水準”的抗震設防目標。 第一水準：“小震不壞”，即當遭受到多遇的低于本地區(qū)設防烈度的地震（簡稱“小震）影響時，建筑物一般應不受損壞或不需修理仍能繼續(xù)使用。,第二水準：“中震可修”，當遭受到相當于本地區(qū)設防烈度的地震影響時，建筑可能損壞，經一般修理或不需修理仍能繼續(xù)使用。 第三水準：“大震不倒”，當遭遇受到

9、高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震（簡稱“大震”）影響時，建筑不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重損壞。,3.設防分類 （1）建筑物重要性分類 在進行建筑設計時，應根據(jù)建筑物的重要性不同，采取不同的抗震設防標準?？拐鹨?guī)范將建筑物按其重要程度不同分為四類： 甲類建筑有特殊要求的建筑，如遇地震破壞會導致嚴重后果（如放射性物質的污染，劇毒氣體的擴散或引起爆炸等）和經濟上重大損失的建筑；政治上重大損失的建筑；政治上有特殊要求的或其它特別重要的建筑等。,乙類建筑國家重點抗震城市的生命線工程的建筑 （如消防、急救、供水、供電等）或其它重要建筑。 丙類建筑 除甲、乙、丁類以外的建筑，如一般工業(yè)與民用建筑（公共建筑、住宅、

10、旅館、廠房等）。 丁類建筑 次要建筑，如遇到地震破壞不易造成人員傷亡和較大經濟損失的建筑（如一般的倉庫、人員較少的輔助性建筑）。 甲類建筑應按國家規(guī)定的批準權限批準執(zhí)行；乙類建筑應按城市抗震救災規(guī)劃或有關部門批準執(zhí)行。,4.設防標準 （1）甲類建筑，地震作用應高于本地區(qū)抗震設防烈度的要求：其值應按批準的地震安全性評價結果確定；抗震措施，當抗震設防烈度為68度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求，當9度時，應符合比9度抗震設防有更高的要求。 （2）乙類建筑，地震作用應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求；抗震措施，一般情況下，當抗震設防烈度為68度時，應符合本地區(qū)抗震設防烈度提高一度的要求，當9度

11、時，應符合比9度抗震設防有更高的要求；地基基礎的抗震措施，應符合有關規(guī)定。,對較小的乙類建筑，當其結構改用抗震性能較好的結構類型時，應允許仍按本地區(qū)抗震設防烈度的要求采取抗震措施。 （3）丙類建筑，地震作用和抗震措施均符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求。 （4）丁類建筑，一般情況下，地震作用仍應符合本地區(qū)抗震設防烈度的要求；抗震措施應允許比本地區(qū)抗震設防烈度的要求適當降低，但抗震設防烈度為6度時不應降低。,12.1.4抗震概念設計的基本要求 抗震設計主要包括三個方面：概念設計、計算設計和構造設計。 概念設計是指正確地解決總體方案、材料使用和細部構造，以達到合理抗震設計的目的。 1.場地選擇 選擇建筑

12、場地時，應根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況、工程地質和地震地質的有關資料，對抗震有利、不利和危險地段作出綜合評價。對不利的地段提出避開要求；當無法避開時應采取有效措施；不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。,2 .地基和基礎設計 （1）同一結構單元不宜設置在性質截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。 （2）地基為軟弱粘性土、可液化土、新填土或嚴重不均勻土層時，宜加強基礎的整體性和剛性，以防止地震引起的動態(tài)和永久的不均勻變形。 （3）在地基穩(wěn)定的條件下，還應考慮結構與地基的震動特性，力求避免共振的影響。,3.建筑和結構的規(guī)則性 建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規(guī)則

13、的設計方案。 建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應具有良好的整體性；建筑立面和豎向剖面宜規(guī)則，結構的側向剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料的強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。,根據(jù)建筑物的類型和結構體系設置防震縫，可將建筑從平面上分成規(guī)則的結構單元。防震縫應根據(jù)烈度、場地類別、房屋類型等留有足夠的寬度。同時，伸縮縫、沉降縫應符合防震縫的要求。,4 .結構體系 （1）選擇抗震結構體系應符合下列各項規(guī)定： 1）應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。 2）應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力的承載能力。 3）應具備必要

14、的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。,4）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。 5）宜具有多道抗震防線，宜具有合理的剛度和承載力分布，避免局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中。結構在兩個主軸方向的動力特征宜相近。,（2）選擇抗震結構構件時應符合的要求 1）砌體結構應按規(guī)定設置鋼筋混凝土圈梁和構造柱、芯柱或采用鋼筋砌體等以改善變形能力。 2）混凝土結構構件，應合理選擇尺寸，配置縱向鋼筋和箍筋，避免剪切破壞先于彎曲破壞，混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服，鋼筋的錨固粘結破壞先于構件破壞。 3）預應力混凝土的抗側力構件，應配有足夠的非預應力鋼筋。,（3）結構各

15、構件之間的連接 1）構件節(jié)點的破壞，不應先于其連接的構件。 2）預埋件的錨固破壞，不應先于連接件。 3）裝配式結構構件的連接，應能保證結構的整體性。 4）預應力混凝土構件的預應力鋼筋，宜在節(jié)點核心區(qū)外錨固。,（4）非結構構件 主要有下列三種類型： 附屬構件，如女兒墻、雨蓬、廠房高低跨封墻等。這類構件的抗震措施是加強本身的整體性，并與主體有可靠的連接或錨固，防止倒塌傷人。 裝飾物，如建筑貼畫、裝飾、吊頂和懸吊重物等。這類構件的抗震措施是加強同主體結構的連接。對重要的貼畫和裝飾，要柔性連接，即保證主體結構變形不致?lián)p壞貼面和裝飾，應避免吊頂塌落傷人和貼鑲或懸吊較重的裝飾物，當不可避免時應有可靠的防護

16、措施。,非結構墻體，如圍護墻、內隔墻和框架填充墻等。應考慮這類構件對結構抗震的不利影響或有利影響，應避免不合理的設置而導致主體結構的破壞，如框架或廠房柱間填充墻不到頂、使這些柱子形成短柱，地震時這些短柱極易發(fā)生脆性破壞。,5.材料與施工 （1）結構材料的性能應符合的最低要求 1）燒結普通粘土磚和燒結多孔粘土磚的強度等級不應低于MU10，其砌體砂漿強度等級不應低于M5； 2）小型砌塊的強度等級不應低于M7.5，其砌筑砂漿強度等級不應低于M7.5； 3) 混凝土的強度等級，框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節(jié)點核心區(qū)，不應低于C30，構造柱、芯柱、圈梁及其它構件不應低于C20；,4 )抗震等級為一、二級的框架結構，其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時，鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25；且鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3。,（2）抗震結構施工中應符合的要求 1)在鋼筋混凝土結構的施工中，需要進行鋼筋代換時，對主要受力鋼筋不宜以強度等級比原設計高的鋼筋代替。當需要替換時應按照構件截面實際屈服強度進