地震设计标准ppt课件.ppt

建筑抗震设计规范（GB50011-2001）介绍,1,建筑抗震设计规范（GB50011-2001）介绍,规范修订工作简介条文对比及介绍对抗震设计的影响,2,抗震规范修订工作简介,抗震规范修订背景抗震规范修订工作抗震规范主要修订内容,back,3,抗震规范修订背景,back,国内工程需求必要性高大工程结构的涌现材料和工程技术的发展财力的提高使用要求的进步国内外震害经验积累可行性（1）但凡是经过抗震设防的建筑均经受住了地震的考验（经验）每一次地震总是提出新的问题（教训、未知）科研成果及动态可行性（2）科技水平的进步科研成果的积累抗震设防思想的沿革国外规范修订情况可行性（3）每2-3年修订一次提供了借鉴,4,抗震规范主要修订内容,back,调整建筑抗震设防分类（GB50223）关于地震作用设计基本地震加速度设计特征周期分区取代设计近远震延长水平地震影响系数曲线修改场地划分方法场地、地基和基础液化判别发震断裂桩基抗震设计结构分析扭转问题结构地震反应分析方法楼层地震剪力控制抗震变形验算,概念设计非规则结构各类结构抗震措施新增结构型式与体系混凝土筒体结构钢结构配筋砌体隔震消能结构取消结构型式单排柱内框架房屋中型砌块房屋烟囱、水塔非结构构件设计,5,条文对比及介绍,概述总则术语和符号抗震设计的基本要求场地、地基和基础地震作用和结构抗震验算多层和高层钢筋混凝土结构多层砌体、底部框架、内框架多层和高层钢结构单层工业厂房单层空旷房屋、土木石结构隔震和消能减震设计非结构构件,back,6,概述,抗震设计思想、原则和方法章节调整新规范主要修订情况一览表新旧规范章节对应关系,back,7,新规范主要修订情况一览表,back,8,新旧规范章节对应关系,back,第一章总则,第二章抗震设计的基本要求,主要符号,第三章场地、地基和基础,第四章地震作用和结构抗震验算,第五章多层砌体房屋,第六章多高层钢筋混凝土房屋,第七章底层框架和多层内框架砖房,第二章抗震设计的基本要求,第八章单层工业厂房,第九章单层空旷房屋,第十章土、木、石结构房屋,第十一章烟囱和水塔,附录一名词解释,附录二框架节点核心区截面抗震验算,GB50011-2001,2术语和符号,3抗震设计的基本要求,1总则,4场地、地基和基础,5地震作用和结构抗震验算,6多层和高层钢筋混凝土房屋,7多层砌体房屋和底部框架、内框架房屋,8多层和高层钢结构房屋,9单层工业厂房,10单层空旷房屋,11土、木、石结构房屋,12隔震和消能减震设计,13非结构设计,附录A主要城镇烈度、加速度和设计地震分组,附录三砖填充框架抗震验算,附录B高强混凝土结构抗震设计要求,附录四抗震墙结构框支层楼板设计,附录C预应力混凝土结构抗震设计要求,附录五单厂横向排架抗震验算,附录D节点核心区截面抗震验算,附录六单厂纵向排架抗震验算,附录E转换层结构抗震设计要求,附录七规范用词说明,附录F配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋,附加说明,附录G多层钢结构厂房。,9,总则,明确规范制定目标、抗震设防基本思想与原则、适用范围、抗震设防依据适用范围略有扩大增加了隔震、消能减震设计6度抗震设防强制性条文抗震设防依据抗震设防烈度，取值采用双轨制（同）未取消烈度，但不再沿用烈度与加速度的线性关系按照地震动参数(峰值地面加速度和地震影响系数)确定地震作用，而抗震措施则依然根据设防烈度采用更强调与其它规范相协调,back,10,三水准要求,两阶段设计,back,一般关系烈度：Im=I0-1.55,Is500中硬Vse=250-500中软Vse=140-250软弱Vsed0+db-3du+dw1.5d0+2db-4.5d0液化特征深度(m)db基础埋深(m)（=2m）du覆土厚度(m)dw地下水位深度(m),29,back,液化地基的处理,液化场地危害性分析衡量指标液化指数ILE液化指数ILE的计算,液化等级轻微（0-56）、中等（5-156-18）和严重（1518）抗液化措施探明液化土层的深度与厚度，计算液化指数ILE，按ILE划分液化等级，然后根据建筑物重要性、液化等级采用相应的抗液化措施,A全部消除液化沉陷的地基措施B部分消除液化沉陷的地基措施C基础和上部结构处理D可不采取措施,30,桩基抗震设计要求,back,保留了GBJ11-89规范关于桩基的不验算范围新增桩基抗震验算方法假定桩承担全部地震水平力，不计桩基承台底面与土的摩阻力以及承台旁的土抗力或地坪的分担作用，偏安全的考虑方法采取有效构造措施保证桩基安全桩基在软硬土层交界处最易受到剪、弯损害，m法无法反映构造措施若干,31,back,地震作用和结构抗震验算,主要修订内容一般规定水平地震作用计算竖向地震作用计算结构抗震验算,增加地震作用方向,时程分析法的计算范围和要求,水平地震影响系数曲线（最大值、Tg、长周期、阻尼比）,双向水平地震作用计算方法,楼层最小水平地震剪力限制,考虑SSDI时的效应折减方法修正,增大9度区高层建筑竖向地震作用,扩大变形（弹性、弹塑性）验算范围,调整层间位移角限值,32,地震作用和结构抗震验算的一般规定,影响设计地震作用的因素设计地震作用方向地震作用的计算范围和原则地震作用的计算方法及其适用范围计算模型基本计算数据,back,33,影响设计地震作用的因素,地震动特性方面抗震设防烈度（设计近远震）设计地震分组场地类别结构特性方面结构自振周期建筑质量（重力荷载）结构阻尼比（材料）,back,34,设计地震作用方向水平（水平1；水平2；水平1+水平2）竖向（一个）结构效应方向平动（两个水平、一个竖向）扭转（竖轴）,设计地震作用方向,back,35,地震作用的计算范围和原则,计算范围水平地震作用,6度（除甲类建筑和IV类场地上的较高房屋以及生土房屋和木结构房屋外）可不算7度及以上（除可不进行上部结构抗震验算的房屋以及生土房屋和木结构房屋外）均算,8、9度大跨度（9：18/8：24）结构和长悬臂（9：1.5/8：2）结构9度的高层建筑,水平地震作用的计算原则,竖向地震作用,一般正交布置抗侧力构件的结构，可沿纵横主轴方向分别计算斜交布置抗侧力构件的结构，宜（当交角大于15度时应）按平行于抗侧力构件方向分别计算质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响（应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况应允许通过调整地震效应计入扭转影响）,back,36,地震作用的计算方法及其适用范围,back,时程分析法,37,back,时程分析法,38,back,计算模型集中质量模型,多高层房屋无扭转有扭转单层厂房横向纵向,39,back,基本计算数据,重力荷载代表值结构自振周期设计反应谱,40,重力荷载代表值,重力荷载代表值永久荷载（建筑结构构配件自重）标准值+可变荷载（雪、灰、楼面活荷载）组合值,back,永久荷载标准值,组合值系数,可变荷载标准值,41,设计反应谱（水平地震影响系数曲线）,水平地震影响系数,水平地震影响系数曲线水平地震影响系数曲线,水平地震影响系数最大值,T(s),max,0.45max,0,0.1,Tg（特征周期）,3.0,=(Tg/T)0.9max=0.2max,设计近远震,场地类别,重要修正,42,2max,0.45max,0,0.1,Tg（特征周期）,5Tg,=(Tg/T)2max,6.0,=20.2-1(T-5Tg)max,T(s),水平地震影响系数最大值,水平地震影响系数曲线的修正,长周期曲线形状4段取消最小限值水平地震影响系数最大值特征周期阻尼调整,back,43,特征周期,back,特征周期确定在中国地震动反应谱特征周期区划图B1基础上调整第一组B1中0.35s、0.40s第二组B1中0.45s的多数第三组A1中0.2g（8度）减到0.05g（6度）、0.3g（8度半）减到0.1g（7度）B1中0.45s且A1中0.4g（9度及以上）减到0.2g（8度）结果各类场地特征周期大震反应谱特征周期8、9度增加0.05s,B1Tg(s)县0.3510860.404660.45568,GB50011分组Tg(s)县一0.35108546611二0.40435三0.451221,44,阻尼修正,衰减指数随阻尼增大而减小下降斜率随阻尼增大而减小调整系数随阻尼增大而减小,back,45,back,水平地震作用的计算,振型分解反应谱法底部剪力法时程分析法楼层水平地震剪力的分配扭转问题楼层最小地震剪力地基结构动力相互作用,46,振型分解反应谱法,back,计算振型,计算地震影响系数和振型参与系数,计算振型地震作用,计算振型地震效应,振型组合,xg(t),xi(t),a1i,aji,ani,两点注意：计算步骤塔楼,47,底部剪力法,计算方法底部剪力的计算地震作用沿高度的分配,mHi,Hi,Fi,FEk,Fn,顶部附加地震作用,突出屋面小建筑物适用条件,back,Geq结构等效重力荷载代表值SDOF：Geq=G1MDOF：Geq=Sum(Gi)*0.85,48,楼层水平地震剪力的分配,现浇和装配整体式混凝土楼屋盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配木楼屋盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配普通预制板的装配式混凝土楼屋盖等半刚性楼盖建筑，可取上述两种分配结果的平均值考虑空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时，可按各有关规定对上述分配结果作适当调整,back,49,扭转问题,扭转问题的普遍性输入方面结构方面（布置、偶然偏心、演变等）规则结构不考虑耦联计算时边榀乘增大系数（短边1.15，长边1.05；刚度小时1.3）耦联计算单向输入双向输入,back,50,楼层最小地震剪力,原因长周期反应谱值小，长周期结构效应计算值小位移对长周期结构起控制作用楼层最小地震剪力系数,back,竖向不规则结构的薄弱层乘以1.153.5s-5s的结构插值扭转效应明显据耦联分析结果判断与结构阻尼无关,51,地基与结构相互作用的考虑,back,52,竖向地震作用的计算,高层房屋（9度）地震作用标准值,Fvi,Hi,Fvi,FEvk,楼屋盖的竖向地震作用效应分配按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配平板型网架屋盖和跨度大于24m的屋架（8、8.5、9度）,长悬臂和其它大跨结构（8、9度）,back,53,back,结构抗震验算,一般规定地震作用下的作用效应组合截面抗震验算抗震变形验算,54,结构抗震验算的一般规定,验算范围除6度建筑（IV类场地上的较高层除外）和规定可不进行验算的结构外，均应验算验算内容截面抗震验算抗震变形验算多遇地震作用下的弹性变形验算非结构构件的破坏罕遇地震作用下的弹塑性变形验算抗倒塌,back,55,back,地震作用下的作用效应组合,56,back,截面抗震验算,内力基本组合设计值,抗震承载力设计值,承载力调整系数,57,抗震变形验算,弹性变形验算目的：防止非结构构件出现过重破坏范围：GBJ89：框架、框架抗震墙、框支抗震墙多高层钢筋砼房屋GB50011：扩大表达式：,弹性层间位移,弹性层间位移角限值,层高,弹塑性变形验算目的：防止倒塌或严重破坏范围：扩大弹塑性变形计算方法薄弱层位置的确定表达式,弹塑性层间位移,弹塑性层间位移角限值,back,58,back,弹性层间位移角限值,侧移角限值的依据应随着结构类型的不同而改变试验和有限元分析表明，89规范弹性层间位移角容许值偏大，有必要加强没有必要区分装修级别弯曲为主结构扣除整体弯曲变形外其余不扣，混凝土构件刚度弹性刚度框架结构限值由1/450降为1/550，成为框架梁、柱截面尺寸最主要的控制因素之一，烈度越高，其影响越显著,59,back,弹塑性变形验算,60,back,弹塑性层间位移角限值,不变原因主要在于国外抗震规范经验、规范的延续性、试验及分析结果的离散性、计算的复杂性、认识上的不一致等,61,back,多层和高层钢筋混凝土房屋,主要修订内容一般规定计算要点框架结构抗震构造措施抗震墙结构抗震构造措施框架-抗震墙结构抗震构造措施板柱-抗震墙结构和筒体结构抗震要求,调整房屋最大适用高度,调整结构抗震等级,延性设计调整,调整框架柱抗震构造措施,调整抗震墙结构和框架-抗震墙结构抗震构造措施,新增板柱-抗震墙结构和筒体结构设计要求,62,多层和高层钢筋砼房屋的一般规定,房屋最大适用高度结构抗震等级防震缝抗震墙设置要求地下室设计要求,back,63,现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）,1房屋高度指室外地面至檐口获屋面顶板的高度（不计局部突出）2框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构3部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构4超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施5平面和竖向均不规则或IV类场地的结构，适用最大高度应适当降低（20%）,back,64,现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级,结构抗震等级的确定烈度结构类型房屋高度说明丙类建筑I类场地：降低一度考虑抗震构造措施（6度不降），相应的计算要求不降接近或等于高度分界时，应允许结合不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位应允许按抗震墙结构确定等级对比调整,back,65,(a)框架结构抗震等级(b)框架-抗震墙结构中框架抗震等级,(c)框架-抗震墙结构中抗震墙抗震等级(d)一般抗震墙结构抗震等级,三变四,三变二,二变一,三变四,二变一,三变二,二变一,二变一,三变四,三变二,二变一,66,back,现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级对比（二）,(e)部分框支抗震墙结构抗震墙抗震等级(f)部分框支抗震墙结构框支层框架抗震等级,筒体结构框架核心筒框架6三/7二/89一；核心筒67二/89一筒中筒内筒6三/7二/89一；外筒6三/7二/89一板柱抗震墙结构板柱的柱6三/7二/8一抗震墙二级,二变三,二变一,三变二,二变一,67,back,现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级调整,68,抗震墙设置要求,back,69,地下室设计要求,back,70,现浇钢筋混凝土房屋计算要点,back,延性结构设计原则四项措施提高构件延性构造强柱（墙）弱梁强剪弱弯强节点（锚固）弱构件承载力设计值调整其他要求构件抗剪最小截面整体结构分析内力调整部分框支抗震墙结构框支柱框架-抗震墙结构节点验算,连梁塑性内力重分布降低刚度(0.55)VF=0.2V0时，VF=min0.2V0,1.5VF,maxV0底部总地震剪力VF,max框架各层楼层剪力中的最大值屋面突出部分为框剪结构，VF取计算层剪力1.5,71,抗震框架构件内力调整,back,强柱弱梁,梁,柱,弯,剪,弯,剪,强剪弱弯,1.1,1.05,底层调整1.5/1.25,角柱调整1.1,剪,1.05（一级1.35，二级1.2）,1.1,强节点弱构件,节点,调整系数,72,延性设计调整系数对比（一）,back,73,back,框架梁截面尺寸纵筋（最大配筋率、受压区高度、配置）箍筋（间距、加密区、直径、肢距）框架柱截面尺寸轴压比纵筋（最小和最大配筋率、配置）箍筋（间距、加密区、直径、肢距、体积配箍率）节点核心区箍筋（间距、直径、体积配箍率）混凝土强度等级（？）修订构造措施、轴压比限值、柱纵筋配筋率,框架结构抗震构造措施,74,多高层建筑结构承载能力极限状态设计荷载组合表达式,注：1、仅8、9度时的大跨和长悬臂结构及9度抗震结构考虑；2仅60m以上的高层结构考虑；3仅60m以上的9度抗震结构和60m以上8、9度时的长悬臂结构考虑。,back,75,框架结构抗震构造措施的对比,back,76,框架柱轴压比限值对比,back,注：01规范根据受力特性、加强箍筋及设置附加芯柱等措施，新增了降低轴压比要求的条款,77,框架柱纵筋最小配筋率对比,back,78,back,抗震墙厚度、长度配筋约束边缘构件构造边缘构件连梁修订底部加强部位墙肢和连梁内力设计值分布钢筋配筋率轴压比边缘构件,抗震墙结构抗震构造措施,79,抗震墙结构抗震构造措施的对比,back,80,back,端柱截面宜与同层框架柱相同，配筋应满足计算和对框架柱的要求增加规定了抗震墙底部加强部位的抗震墙厚度抗震墙的周边应设置梁(或暗梁)和端柱组成边框抗震墙底部加强部位的端柱和紧靠抗震墙洞口的端柱宜按柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋对墙板厚度、最小配筋率和端柱等做了比89规范更严的规定,框架-抗震墙结构抗震构造措施,81,back,板柱-抗震墙结构抗震墙、柱是第一道防线，抗震墙应承担结构的全部地震作用，各层板柱部分应满足计算要求，并应能承担不少于各层全部地震作用的20%8度时宜采用有托板或柱帽的板柱节点，托板或柱帽根部的厚度(包括板厚)不宜小于柱纵筋直径的16倍，托板或柱帽的边长不宜小于4倍板厚及柱截面相应边长之和穿过柱截面板底两个方向钢筋的受拉承载力应满足该层柱承担的重力荷载代表值的轴压力设计值筒体结构楼盖宜采用梁板结构，对设置水平加强层应慎重处理：9度时不宜采用；低于9度时，加强层的墙梁或桁架应贯通核心筒，与外框架宜采用弱连接外框筒梁柱的线刚度宜接近，柱子的轴压比需严格控制，筒体角部的抗震墙需设置约束边缘构件，内外筒墙体的剪压比也需控制，内筒在大梁支座处需设置暗柱等,板柱-抗震墙结构和筒体结构抗震设计要求,82,back,多层砌体、底部框架、内框架房屋,主要修订内容一般规定计算要点多层粘土砖房抗震构造措施多层砌块房屋抗震构造措施底部框架-抗震墙结构抗震构造措施多排柱内框架房屋抗震构造措施,章节合并,调整房屋适用范围,调整房屋最大高度,调整各类结构抗震构造措施,83,back,房屋适用范围层数和高度限制普通砖砌体：保持89规范水平多孔砖砌体：7、8、9度区同实心砖砌体，6度区降为7层混凝土小型空心砌块的高度和层数：提高一层底层框架房屋：底部框架可有两层，总层数和总高度7、8度时可与普通砌体房屋相当，主要采取下列措施确保其抗震安全：严格控制底层框架和上部砌体结构的侧移刚度比；合理布置上、下楼层的墙体；加强托墙梁和过渡楼层的墙体；提高底部框架及抗震墙的抗震等级内框架结构：控制从严，保持原有规定，横墙间距减少高度和层数计算方面，明确了若干具体规定房屋总高度计算明确了横墙较少房屋的定义层高限制为了保证墙体稳定和一定的侧向刚度，普通砖房承重房屋层高不应超过3.6m；底部框架-抗震墙房屋的底部和内框架房屋不应超过4.5m,一般规定,84,沿用实心粘土砖砌体，但应逐步禁用补充粘土多孔砖砌体，节约能源，且有丰富的使用经验混凝土小型空心砌块由于工业化生产及就地取材方便，成为替代普通粘土砖的主导产品，且强度和抗震性能都有保证，是一种新型的砌体材料；并根据使用和研究成果增加了层数和高度。蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体被纳入规范，尽量减少粘土类砖制品，但普通存在砌体抗剪强度低于普通砖的问题，故强调和加强一些必要措施采用其他材料烧结的实心砖和多孔砖，规范亦留有窗口，但要有足够的试验数据取消混凝土中型砌块。因其体积大，非人工可以搬动，且层数和高度限制较严，在同一地区竞争力小扩大底层框架-抗震墙结构的应用范围，增加了层数和高度，并允许在底部设置两层框架-抗震墙结构取消单排柱内框架结构,房屋适用范围,back,85,back,砌体墙段按门窗洞口划分，新增小开口墙等效刚度的计算方法新增底部框架房屋托墙梁组合弯矩计算方法部分修改设置构造柱墙段抗震承载力验算方法砖砌体抗震墙承载力计算方法,计算要点,86,back,钢筋混凝土构造柱设置要求楼盖圈梁每层设置钢筋混凝土圈梁现浇楼盖允许不另设圈梁其他抗震构造措施楼、屋盖局部墙体连接构造突出屋顶的楼、电梯间楼梯间坡屋顶钢筋混凝土过梁预制悬挑构件房屋的同一独立单元基础底面软弱地基设置基础圈梁,多层粘土砖房抗震构造措施,87,back,多层和高层钢结构房屋,抗震钢结构材料的基本要求钢结构体系的若干规定设计要点,强屈比大于1.2,有明显的屈服台阶,伸长率大于20%,有良好可焊性（含硫量）,不超过12层的钢结构房屋灵活规定（可用框架、框架支撑或其他结构）,不列入混凝土核心筒钢框架混合结构,偏心支撑框架的设计原则是强柱、强支撑和弱消能梁段,88,back,小震下双重抗侧力体系中框架承担总地震力不小于结构底部剪力的25%阻尼比：小震时多于12层取0.02，不超过12层取0.035；大震取0.05节点对结构侧移的影响：工字型截面柱宜记入腹板剪切变形对框架位移的影响，箱形柱不作规定。不超过12层的建筑可不计入。节点域剪切变形对框架-支撑体系影响较小可不计强柱弱梁：6、7度取1.0，8度取1.05，9度取1.15梁柱连接：按地震组合内力进行弹性设计，并应按极限承载力计算偏心支撑设计：确定构件布置，计算构件内力，进行内力调整,设计要点,89,back,单层工业厂房,结构布置抗震计算抗震构造措施,多跨厂房宜等高和等长（不等高高振型，不等长扭转）,防震缝附近不宜布置毗邻建筑,大柱网厂房和其它不设柱间支撑的厂房加大防震缝宽,主厂房、工作平台等的过渡和连接,厂房的纵横向抗震分析一般情况下采用多质点空间结构分析法（附录H）,厂房纵向抗震计算方面采用修正刚度法（附录J）,突出屋面天窗架的横向抗震验算,厂房天窗架、屋架和柱的设置,抗风柱（8、9度区）平面外抗震验算,大柱网厂房的双向水平地震作用,压型钢板有檩体系,屋盖支撑,排架柱箍筋,抗风柱配筋构造,柱间支撑,其他连接,90,back,单层空旷房屋,一般规定计算要点抗震构造措施,加强连接而不设防震缝,适当增加采用钢筋