关于地震灾害的案例分析ppt课件.ppt

地震灾害案例分析 地震是一种自然现象 据统计 全世界每年发生的地震约达500万次 绝大多数地震由于发生在地球深处或者它释放的能量小而人们难以感觉到 人们能感觉到的地震叫有感地震 占地震总数的1 左右 造成灾害的强烈地震则为数更少 平均每年发生十几次 强烈地震会引起地震区地面剧烈摇晃和颠簸 并会危及人民生命财产安全和造成工程建筑物的破坏 地震还可能引起海啸 火灾 水灾 山崩以及滑坡 这些都会给人类造成灾难 关于地震的知识 什么是地震 地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动 什么叫震源 震中 震中距 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 地震的分类一 按地震的成因分类地震分为 天然地震 人工地震两类天然地震包括构造地震 火山地震 陷落地震 构造地震构造地震是由于岩层断裂 发生变位错动 在地质构造上发生巨大变化而产生的地震 目前世界上发生的地震90 以上属于构造地震 构造地震的震源通常多在60公里以内 破坏性地震主要属于构造地震 92 的地震发生在地壳中 其余的发生在地幔上部 火山地震由于火山作用 如岩浆活动 气体爆炸等引起的地震称为火山地震 这类地震只占全世界地震的7 左右 1914年日本樱岛火山爆发 产生的震动相当于一个6 7级地震 陷落地震由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震 这类地震的规模比较小 次数也很少 人工地震因人为因素直接造成的地震是人工地震 如工业爆破 地下核爆炸造成的振动 在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力 有时也会诱发地震 1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震 震级为6 1级 二 按震源的深浅分类浅源地震 震源深度小于60千米的称为浅源地震 全世界85 以上的地震都是浅源地震 中源地震 震源深度在60千米至300千米的称为中源地震 深源地震 震源深度在300千米以上的称为深源地震 目前有记录的最深震源达720公里 浅源地震波及范围小 但破坏力大 深源地震波及范围大 但破坏力小 2002年6月29日晨1 20发生于吉林的7 2级地震 震源深度为540km 无破坏 1960年2月29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5 8级地震 深度为3km 震中破坏极为严重 但破坏仅局限在震中8km内 地震波地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波 地震波分为体波和面波 体波是通过地球本体内传播的波 面波是指沿介质表面及其附近传播的波 体波包括横波 S波 和纵波 P波 横波特点 周期长 振幅大 波速慢 100 800m s 纵波特点 周期短 振幅小 波速快 200 1400m s 面波包括瑞利波和乐甫波两类 面波比体波衰减慢 振幅大 周期长 传播远 建筑物破坏主要由面波造成 地震波的示意图 杂波 P波开始 S波开始 面波开始 地震震级与地震烈度震级是表征地震强弱的指标 是地震释放多少能量的尺度 它是地震的基本参数之一 是地震预报和其它有关地震工程学研究中的一个重要参数 用M表示式中A表示标准地震仪距震中100km纪录的最大水平地动位移 单位为微米 一般来说 小于2级的地震人们感觉不到 只有仪器才能记录下来 叫做微震 2 4级地震人就感觉到了 叫有感地震 5级以上地震就要引起不同程度的破坏 统称破坏性地震 7级以上地震则称为强烈地震 地震烈度是地震对地面影响的强烈程度 主要依据宏观的地震影响和破坏现象 如从人们的感觉 物体的反应 房屋建筑物的破坏和地面现象的改观 地形 地质 水文条件的变化 等方面来判断 因此 地震烈度是表示某一区域范围内地面和各种建筑物受到一次地震影响的平均强弱的一个指标 一次地震的震级只有一个 地面的烈度则是因地而异的 随着距震中的远近更有明显的差异 地震烈度表把地震的强烈程度 从无感到建筑物毁灭及山河改观等划分为若干等级 列成表格 以统一的尺度衡量地震的强烈程度 该表是1999年颁布的我国地震烈度表 中国地震烈度区划图 设防烈度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称为设防烈度 用Id表示 设防烈度的取值依据 规范规定 一般情况下 可采用 中国地震动参数区划图 中的地震基本烈度 对已编制抗震设防区划的城市 可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防 规范规定 抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计 地震烈度 震级与地震影响的关系 1 5 0 5 4级地震 震中烈度多为六度 其面积小于500平方公里 2 5 5 5 9级地震 震中烈度多为七度 其面积不超过200平方公里 六度区面积也只有数百平方公里 3 6 0 6 4级地震 震中烈度多数为八度 其面积几十平方公里 七度区不超过200平方公里 六度区数百平方公里 如震中烈度为七度 则与5 5 5 9级地震结果相同 4 6 5 6 9地震 震中烈度一半为八度 结果与6 0 6 4级地震一样 另一半为九度 其面积小于100平方公里 八度区不超过500平方公里 七度区则在1500平方公里以内 震级与伤亡的关 1 5 0 5 9级地震造成人员伤亡者占24 而仅引起人员死亡的地震更少 只占11 5 一次5级多地震中死亡人数最多为117人 而死亡29人以上的地震都发生在夜间 2 6 0 6 9级地震有43 造成人员伤亡 而只有人员死亡仅占35 一次地震死亡人数最多为600人 世界地震带分布及中国震源分布 全世界地震主要分布于以下两个带 1 环太平洋地震带 包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿留申群岛 堪察加半岛 经千岛群岛日本列岛南下至我国台湾省 再经菲律宾群岛转向东南 直到新西兰 2 喜马拉雅 地中海地震带 从印度 尼泊尔经缅甸至我国横断山脉 喜马拉雅山区 越帕米尔高原 经中亚细亚到地中海及其附近 我国震源分布中国地震活动频度高 强度大 震源浅 分布广 是一个震灾严重的国家 1900年以来 中国死于地震的人数达55万之多 占全球地震死亡人数的53 1949年以来 100多次破坏性地震袭击了22个省 自治区 直辖市 其中涉及东部地区14个省份 造成27万余人丧生 占全国各类灾害死亡人数的54 地震成灾面积达30多万平方公里 房屋倒塌达700万间 20世纪全球两次死亡20万人以上的大地震均发生于我国 1920年宁夏海原地震 8 5级 死亡23 4万人 1976年河北唐山地震 7 8级 死亡24 2万人 我国的地震活动主要分布在五个地区的23条地震带上 这五个地区是 台湾省及其附近海域 西南地区 主要是西藏 四川西部和云南中西部 西北地区 主要在甘肃河西走廊 青海 宁夏 天山南北麓 华北地区 主要在太行山两侧 汾渭河谷 阴山 燕山一带 山东中部和渤海湾 东南沿海的广东 福建等地 唐山大地震 1976年7月28日3时42分54秒 在河北省唐山 丰南一带 东经118 0度 北纬39 4度 发生了7 8级强烈地震 震中区烈度11度 地震波及天津市和北京市 这次地震发生在工矿企业集中 人口稠密的城市 极震区内工矿设施大部分毁坏 主要表现为厂房屋顶塌落 围护墙多数倒塌 高层建筑和一般民房几乎全部坍塌 震区内普遍发生铁路路基下沉 铁轨弯曲变形 公路路面开裂 桥墩错动 倾倒 梁体移动及坠落等 但是地下矿井的破坏比地面建筑轻得多 150万人口中死亡24万 伤16万 直接经济损失100亿元 震后重建费用100亿元 唐山属于欧亚板块与太平洋板块的交界线上 由于太平洋板块俯冲到欧亚板块下面了造成了这次地震 唐山市文化路青年宫 为砖混结构的二层楼房 7 8级地震时倒塌一层 7 1级地震时除四根门柱外 全部坍塌 开滦煤矿医院 为砖混结构的五层楼房 局部七层 仅西部转角残存 唐山市开滦煤矿救护楼 为砖混结构人字木屋架的三层楼房 墙倒顶塌 唐山市河北省煤矿设计院 砖混结构的楼房局部倒塌 唐山地区交通局 砖混结构的三层办公楼遭到破坏 此处为唐山地震重点保护遗迹之一 唐山市河北省矿业学院图书馆 三层高的阅览室 系装配式纯框架结构 西头倒毁 东头框架幸存 唐山市机车车辆厂震后概貌 震后工厂厂区 汶川大地震 2008年5月12日14时28分04秒 四川汶川 北川 8级强震猝然袭来 大地颤抖 山河移位 满目疮痍 生离死别 西南处 国有殇 这是新中国成立以来破坏性最强 波及范围最大的一次地震 震中在四川省汶川县映秀镇 最大烈度为11度 这次地震是印度洋板块向亚欧板块俯冲 造成青藏高原快速隆升导致地震 高原物质向东缓慢流动 在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压 遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡 造成构造应力能量的长期积累 最终在龙门山北川 映秀地区突然释放 震源深度为10千米 20千米 与地表近 持续时间较长 因此破坏性巨大 影响强烈 地震类型为汶川大地震为构造地震 此次地震重创约50万平方公里的中国大地 四川汶川地震已确认69227人遇难 374643人受伤 失踪17923人 这次汶川地震造成的直接经济损失8451亿元人民币 玉树地震 2010年4月14日 青海省玉树地区发生7 1级强烈地震 这次地震主要发生在玉树州的州府所在地 玉树县结古镇 地震发生时当地多数人尚未起床 伤亡较为严重 玉树县固定电话通讯中断 当地土木结构房屋倒塌严重 震区一水库出现裂缝 居民住房大量倒塌 学校 医院等公共服务设施严重损毁 部分公路沉陷 桥涵坍塌 供电 供水 通信设施遭受破坏 农牧业生产设施受损 牲畜大量死亡 商贸 旅游 金融 加工企业损失严重 山体滑坡崩塌 生态环境受到严重威胁 玉树地震波及范围涉及青海省玉树藏族自治 州玉树 称多 治多 杂多 囊谦 曲麻莱县和四川省甘孜藏族自治州石渠县等7个县的27个乡镇 受灾面积35862平方公里 受灾人口246842人 此次地震为里氏7 1级特大浅表地震 造成2220人遇难 失踪70人 玉树地震发生的断裂带为风火山断裂带 位于喜马拉雅地震带 历史上曾多发地震 并且震级都不低 这次的地震是受地形环境影响 是印度洋板块冲撞并挤压亚欧板块 地面隆起造成的 日本 3 11 大地震 2011年3月11日 日本当地时间14时46分 日本东北部海域发生里氏9 0级地震并引发海啸 地震震中位于宫城县以东太平洋海域 震源深度20公里 东京有强烈震感 地震引发的海啸影响到太平洋沿岸的大部分地区 地震造成日本福岛第一核电站1 4号机组发生核泄漏事故 由于这次地震缘于板块间垂直运动而非水平运动 因此触发海啸 对日本一些海岸造成严重破坏 给整个太平洋沿岸带来威胁 这次强震使日本本州岛向东移动大约3 6米 使地球 自转加快1 6微秒 地轴移动6微米 这次地震是太平洋板块和亚欧板块挤压形成 板块的挤压会使岩层发生隆起 地下的岩层受力达到一定强度而发生破裂 并沿着破裂面有明显相对移动的状态 此次地震及其引发的海啸已确认造成13232人死亡 14554人失踪 地震的灾害现象 一 直接灾害 由地震的原生现象如地震断层错动 以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害 主要有 1 地面破坏 如地面裂缝 错动 塌陷 喷水冒砂等 2 建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌 桥梁断落 水坝开裂 铁轨变形等 2 建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌 桥梁断落 水坝开裂 铁轨变形 建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌 桥梁断落 水坝开裂 铁轨变形 2 建筑物与构筑物的破坏如房屋倒塌 桥梁断落 水坝开裂 铁轨变形 3 山体等自然物的破坏 如山崩 滑坡 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 直接灾害发生后 破坏了自然或社会原有的平衡 稳定状态 从而引发出的灾害 有时 次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大 1 火灾由震后火源失控引起 1923年日本关东地震 东京市内227处起火 33处未能扑灭造成火灾蔓 旧市区烧毁约50 横滨市烧毁80 死亡10万 主要的次生灾害有 2 水灾 由水坝决口或山崩拥塞河道等引起 3 毒气泄漏 由建筑物或装置破坏等引起 4 瘟疫 由震后生存环境的严重破坏而引起 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 4 结构构件连接支撑失效 5 地基失效6 非结构构件破坏 工程抗震设防 抗震设防简单地说 就是为达到抗震效果 在工程建设时对建筑物进行抗震设计并采取抗震设施 抗震措施是指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容 包括抗震构造措施 减轻地震灾害是一项宏大的系统工程 关系着社会的发展和人类的进步 主要包括震前的抗震防灾 震时的应急处理 震后的抢险救灾和恢复重建 震前的抗震防灾又包括地震的预测 新建工程的抗震设防 现有工程的抗震加固 城市抗震防灾规划的编制与实施等 大量的震害经验表明 震前的抗震防灾是减轻地震灾害最有效的途径 抗震设防分类1 特殊设防类 指使用上有特殊设施 涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果需要进行特殊设防的建筑 简称甲类 2 重点设防类 指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑 以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果 需要提高设防标准的建筑 简称乙类 3 标准设防类 指大量的除1 2 4款以外按标准要求进行设防的建筑 简称丙类 4 适度设防类 指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害 允许在一定条件下适度降低要求的建筑 简称丁类 抗震设防标准1 标准设防类 应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用 达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标 2 重点设防类 应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施 但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施 地基基础的抗震措施 应符合有关规定 同时 应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用 3 特殊设防类 应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施 但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要 求加强其抗震措施 但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施 同时 应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用 4 适度设防类 允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施 但抗震设防烈度为6度时不应降低 一般情况下 仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用 注 对于划为重点设防类而规模很小的工业建筑 当改用抗震性能较好的材料且符合抗震设计规范对结构体系的要求时 允许按标准设防类设防 抗震设防目标抗震设防目标是指建筑结构遭遇不同水准的地震影响时 对结构 构件 使用功能 设备的损坏程度及人身安全的总要求 建筑设防目标要求建筑物在使用期间 对不同频率和强度的地震 应具有不同的抵抗能力 对一般较小的地震 发生的可能性大 故又称多遇地震 这时要求结构不受损坏 在技术上和经济上都可以做到 而对于罕遇的强烈地震 由于发生的可能性小 但地震作用大 在此强震作用下要保证结构完全不损坏 技术难度大 经济投入也大 是不合算的 这时若 允许有所损坏 但不倒塌 则将是经济合理的 因此 中国的 建筑抗震设计规范 中根据这些原则将抗震目标与三种烈度相应 分为三个水准 具体描述为 第一水准当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震 或称小震 影响时 建筑物 般不受损坏或不需修理仍可继续使用 第二水准当遭受本地区规定设防烈度的地震 或称中震 影响时 建筑物可能产生一定的损坏 经一般修理或不需修理仍可继续使用 第三水准当遭受高于本地区规定设防烈度的预估的罕遇地震 或称大震 影响时 建筑可能产生重大破坏 但不致倒塌或发生危及生命的严重破坏 通常将其概括为 小震不坏 中震可修 大震不倒 建筑抗震概念设计 根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程称为概念设计 基本内容有三部分 1 建筑设计应重视建筑结构的规则性 2 合理的建筑结构体系选择 3 抗侧力结构和构件的延性设计 建筑结构的规则建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的表现 最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜地震 马那瓜有相距不远的两幢高层建筑 一幢为十五层高的中央银行大厦 另一幢为18层高的美洲银行大厦 当地地震烈度估计为8度 一幢破坏严重 震后拆除 另一幢轻微损坏 稍加修理便恢复使用 马那瓜中央银行大厦 1 平面不规则4个楼梯间偏置塔楼西端 西端有填充墙 4层以上的楼板仅为5cm厚 搁置在高45cm长14m小梁上 2 竖向不规则塔楼上部 4层楼面以上 北 东 西三面布置了密集的小柱子 共64根 支承在4层楼板水平处的过渡大梁上 大梁又支承在其下面的10根1m 1 55m的柱子上 间距9 4m 上下两部分严重不均匀 不连续 主要破坏 第4层与第5层之间 竖向刚度和承载力突变 周围柱子严重开裂 柱钢筋压屈 横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板 有的宽达1cm 直至电梯井东侧 塔楼西立面 其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均严重破坏或倒塌 震后计算分析结果 1 结构存在十分严重扭转效应 2 塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗剪能力大大不足 率先破坏 3 水平地震作用下 柔而长的楼板产生可观的竖向运动等 马那瓜美洲银行大厦 结构是均匀对称的 基本的抗侧力体系包括4个L形的桶体 对称地由连梁连接起来 这些连梁在地震时遭到剪切破坏 是整个结构能观察到的主要破坏 分析表明 1 对称的结构布置及相对刚强的联肢墙 有效地限制了侧向位移 并防止了明显的扭转效应 2 避免了长跨度楼板和砌体填充墙的非结构构件的损坏 3 当连梁剪切破坏后 结构体系的位移虽有明显增加 但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度 位移量得到控制 平面不规则的类型 平面不规则的类型 竖向不规则的类型 竖向不规则的类型 二 结构体系的合理选择 抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题 结构方案的选取是否合理 对安全性和经济性起决定性作用 规范规定 1 结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径 受力明确 传力合理 传力路线不间断 抗震分析与实际表现相符合 2 应避免因部分结构或构件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 由于柱子的数量较少或承载能力较弱 部分柱子退出工作后 整个结构系统丧失了对竖向荷载的承载能力 抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能 3 结构体系应具备必要的承载能力 良好的变形能力和消耗地震能量的能力 足够的承载力和变形能力是需要同时满足的 有较大的变形能力而缺少较高的抗侧向力的能力如钢或钢筋混凝土纯框架 由于在不大的地震作用下会产生较大的变形 导致非结构构件的破坏或结构本身的失稳 三 结构构件的延性 结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平 规范对各类结构采取的抗震措施 基本上是提高各类结构构件的延性水平 这些抗震措施是 采用水平向 圈梁 和竖向 构造柱 芯柱 混凝土构件 加强对砌体结构的约束 或采用配筋砌体 使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落 地震时不致丧失对重力荷载的承载能力 2 避免混凝土结构的脆性破坏 包括混凝土压碎 构件剪切破坏 钢筋同混凝土粘结破坏 先于钢筋的屈服 3 避免钢结构构件的整体和局部失稳 保证节点焊接部位 焊缝和母材 在地震时不致开裂 四 非结构构件 非结构构件 包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备 自身及其与结构主体的连接 应进行抗震设计 附着于楼 屋面结构上的非结构构件 应与主体结构有可靠的连接或锚固 避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备 围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响 避免不合理设置而导致主体结构的破坏 3 幕墙 装饰贴面与主体结构应有可靠连接 避免地震时脱落伤人 安装在建筑上的附属机械 电气设备系统的支座和连接 应符合地震时使用功能的要求 且不应导致相关部件的损坏 砌体结构抗震措施 1 房屋平立面布置宜规则 对称 沿房屋高度的质量分布和刚度变化宜均匀 楼层不宜错层 2 房屋基础设计应考虑与上部结构相一致的结构体系 3 抗震结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径 宜有多道抗震防线 具备必要的承载能力和耗能能力 宜有合理的刚度和强度分布 以避免因局部削弱或突变形成薄弱部位 产生过大的应力或塑性变形集中 1 由于纵墙承重方案的横墙间距较大 不利于抗震 故应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重体系 2 纵横墙体布置要均匀对称 平面内横墙宜对齐 沿竖向应上下连续 同一轴线墙体各窗间墙宽度宜均匀 其目的是使地震作用能较均匀地分配到各个墙肢 不只是个别墙肢受力过分集中 同时尽量避免房屋平面内和层间高度方向的扭转 3 当房屋高差超过6m 或有错层且楼板高差较大 或房屋各部分结构刚度 质量截然不同时 宜在该房屋的上述部位设置防震缝 防震缝应沿房屋全高设置 基础可不设 缝两侧均应设置墙体 缝宽一般为50mm 100mm 4 楼梯间因其墙体缺少各层楼板的侧向支承 且其顶层墙体高度一般为1 5倍层高 往往在地震时遭受较重的震害 故不宜设置在房屋尽端和转角处 也不宜突出于外纵墙平面之外 5 不应使烟道 风道 垃圾道削弱承重墙体 否则应对被削弱的墙体采取加强措施 如必须做出屋面或附墙烟囱时 宜采用竖向配筋砌体 6 不宜采用元锚固的钢筋混凝土预制挑檐 4 抗震构件处应有必要的承载能力和变形能力外 还必须保证构件间具有可靠的连接 5 应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱 1 钢筋混凝土构造柱 钢筋混凝土构造柱的主要作用是约束墙体的变形 b 多层普通教土砖 多孔砖房 应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱 构造柱设置部位 一般情况下应符合表3 2的要求 b 外廊式和单面外廊式的多层房屋 应根据房屋增加1层后的层数 按表3 2的要求设置构造柱 且单面走廊两侧的纵横墙均应按外墙处理 c 教学楼 医院等横墙较少的房屋 应根据房屋增加1层后的层数 按表3 2的要求设置构造柱 当教学楼 医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时 应按上一条的要求设置构造柱 但6度不超过4层 7度不超过3层和8度不超过2层时 应按增加2层后的层数对待 钢筋混凝土结构抗震措施 我国抗震设计对钢筋混凝土结构提出的是 高延性要求 也就是要求结构在较大的屈服后塑性变形状态下仍保持其竖向荷载和抗水平力的能力 具体做法是通过合理设计使柱端抗弯能力大于梁端从而使结构在地震作用下形成 梁铰机构 即塑性变形或塑性铰出现在比较容易保证具有较大延性能力的梁端 通过相应提高构件端部和节点的抗剪能力以避免构件发生非延性的剪切破坏 其核心是 一 强柱弱梁 措施主要是通过人为增大相对于梁的抗弯能力 使塑性铰更多的出现在柱端而不是梁端 让结构在地震引起的动力反应中形成 梁铰机构 或 梁柱铰机构 通过框架梁的塑性变形来耗散地震能量 根据对构件在强震下非线线动力分析可知 强震下 由于构件产生塑性变形 因此可以耗散部分地震能量 同时根据杆系结构塑性力学的分析知道 在保证结构不形成机构的要求下 梁铰机构 或 梁柱铰机构 相对与 柱铰机构 而言 能够形成更多的塑性铰 从而能耗散更多的地震能量 因此我们需要加强柱的抗弯能力 引导结构在强震下形成更优 更合理的 梁铰机构 或 梁柱铰机构 这一套抗震措施理念已被世界各国所接受 但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路 这两种思路都承认应该优先引导梁端出塑性铰 但是双方对柱端塑性铰出现的位置和数量有分歧 新西兰追求理想的梁铰机构 规范中底层柱的弯距增大系数比其它柱的弯距增大系数要小一些 这么做的目的是希望在强震下 梁端塑性铰形成较为普遍 底层柱塑性铰的出现比梁端塑性铰迟 而其余所有的柱截面在大震下不出现塑性铰的 梁铰机构 但是新西兰人也不认为他们的理想梁铰方案是唯一可用的方法 他们在规范中规定可以选用两种方法 一种是上述的理想梁铰机构法 另一种就是类似于美国的方法 美国规范的做法则希望在强震下塑性铰出现较早 柱端塑性铰形成较迟 梁端塑性铰形成得较普遍 柱端塑性铰可能要形成得要少一些的 梁 柱塑性铰机构 柱端塑性铰可以在任何位置形成 这一点是与新西兰规范的做法是不同的 中国规范和欧洲EC8规范也是采用与美国类似的方法 二 强剪弱弯 措施用剪力增大系数增大梁端 柱端 剪力墙端 剪力墙洞口连梁端以及梁柱节点中的组合剪力值 并用增大后的剪力设计值进行受剪截面控制条件验算和受剪承载力设计 以避免在结构出现脆性的剪切破坏 钢筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力 裂缝界面的骨料咬合力 纵筋销栓力和箍筋的拉力4部分构成 而通过对框架梁在强震下的抗剪分析可知 混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性铰后会比非抗震时有所下降 主要原因有以下几个 1 由结构力学和材料力学的分析可知 梁端总是正剪力大于负剪力 如果发生剪切破坏时 剪压区一般都在梁的下部 而此时混凝土保护层已经剥落 且梁下端又没有现浇板 所以混凝土剪压区的抗剪能力会比非抗震时偏低 2 由于在强震下剪切破坏要发生在塑性铰充分转动的情况下 而非抗震时的剪切破坏往往发生在纵筋屈服之前 因此在抗震条件下混凝土的交叉裂缝宽度会比非抗震情况偏大 从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应慢慢退化 加之斜裂缝反复开闭 混凝土体破坏更严重 这使得混凝土的抗剪能力进一步被削弱 3 混凝土保护层的剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的抗剪销栓作用有所退化 我们一般在计算钢筋混凝土的抗剪能力时 只计算了混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力 V Vc Vsv 而把斜裂缝界面中的骨料咬合能力及纵筋的销栓作用作为它多余的强度储备 在抗震下梁端的塑性铰的形成 使得骨料咬合力及纵筋的销栓作用有所下降 钢筋混凝土的抗剪强度储备也会下降 同时由于混凝土的抗剪能力 Vc 的下降 V也会比非抗震时小 如果咬使V不变 那么就只有使Vsv变大 即增加箍筋用量 所以我们可以得出这样的结论 在抗震情况下箍筋用量比非抗震时要大一些 这不是因为地震使梁的剪力变大了而增加箍筋用量 而是由于混凝土项的抗剪能力下降 相应的必须加大箍筋用量 其他构件的原理也相似 三 抗震构造措施通过相应构造措施保证可能出现塑性铰的部位具有所需足够的延性 具体来说就是塑性转动能力和塑性耗能能力 对于梁柱等构件 延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点 混凝土极限压应变 破坏时的受压区高度 影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸 对于梁而言 无论是对不允许柱出现塑性铰 底层柱除外 的新西兰方案 还是允许柱出现塑性铰但控制其出现时间和程度的方案 梁端始终都是引导出现塑性铰的主要部位 所以都希望梁端的塑性变形有良好的延性 即不丧失基本抗弯能力前提下的塑性变形转动能力 和良好的塑性耗能能力 因此除计算上满足一定的要求外 还要通过的一系列严格的构造措施来满足梁的这种延性 1 控制受拉钢筋的配筋率 配筋率包括最大配筋率和最小配筋率 前者是为了使受拉钢筋屈服时的混凝土受压区压应变与梁最终破坏时的极限压应变还有一定的差距 梁的最终破坏一般都以受压区混凝土达到极限压应变 混凝土被压碎为标志的 后者是保证梁不会在混凝土受拉区刚开裂时钢筋就屈服甚至被拉断 2 保证梁有一定的受压钢筋 受压钢筋可以分担部分剪力 减小受压区高度 另外在大震下 梁端可能出现正弯距 下部钢筋有可能受拉 3 保证箍筋用量 用法 箍筋的作用有三个 一是抗剪 二是规定箍筋的最小直径 保证纵筋在受压下不会过早的局部失稳 三是通过箍筋约束受压混凝土 提高其极限压应变和抗压强度 4 对截面尺寸的要求 规范规定框架梁截面尺寸宜符合下列要求 1 截面宽度不宜小于200mm 2 截面高度与宽度的比值不宜大于4 3 净跨与截面高度的比值不宜大于4 一般我们把跨高比小于5的梁称为深梁 深梁的抗弯和抗剪机理与一般的梁 跨高比大于5的梁 有所不同 所以我们在设计中最好能避免设计成深梁 柱除了受弯距和剪力以外 还要承受轴力 梁的轴力一般都很小 在设计中都不予以考虑 尤其是高层建筑 轴力就更大了 所以柱还有对轴压比的限制 其中对不同烈度下有着不同延性要求的结构有着不同的轴压比限值 另外 柱端箍筋用量的控制条件不是简单的用体积配箍率 而是用配箍特征值 它同时考虑了箍筋强度等级和混凝土强度等级对配箍量的影响 地震来临时的自救措施 1 如果你正在影剧院 体育馆等处遇到地震时 要沉着冷静 特别是当场内断电时 不要乱喊乱叫 更不得乱挤乱拥 应就地蹲下或躲在排椅下 注意避开吊灯 电扇等悬挂物 用皮包等物保护头部 等地震过后 听从工作人员指挥 有组织地撤离 2 地震时 你正在商场 书店 展览馆等处 应选择结实的柜台 商品 如低矮家具等 或柱子边 以及内墙角处就地蹲下 用手或其它东西护头 避开玻璃门窗和玻璃橱窗 也可在通道中蹲下 等待地震平息 有秩序地撤离出去 3 正在上课的学生 要在老师的指挥下迅速抱头 闭眼 躲在各自的课桌下 绝不能乱跑或跳楼 地震后 有组织地撤离教室 到就近的开阔地带避震 4 正在进行比赛的体育场 应立即停止比赛 稳定观众情绪 防止混乱拥挤 有组织有步骤地向体育场外疏散 地震时的自救四大常识1 大地震时不要急破坏性地震从人感觉振动到建筑物被破坏平均只有12秒钟 在这短短的时间内你千万不要惊慌 应根据所处环境迅速作出保障安全的抉择 如果住的是平房 那么你可以迅速跑到门外 如果住的是楼房 千万不要跳楼 应立即切断电闸 关掉煤气 暂避到洗手间等跨度小的地方 或是桌子 床铺等下面 震后迅速撤离 以防强余震 2 人多先找藏身处学校 商店 影剧院等人群聚集的场所如遇到地震 最忌慌乱 应立即躲在课桌 椅子或坚固物品下面 待地震过后再有序地撤离 教师等现场工作人员必须冷静地指挥人们就地避震 决不可带头乱跑 3 远离危险区如在街道上遇到地震 应用手护住头部 迅速远离楼房 到街心一带 如在郊外遇到地震 要注意远离山崖 陡坡 河岸及高压线等 正在行驶的汽车和火车要立即停车 4 被埋要保存体力如果震后不幸被废墟埋压 要尽量保持冷静 设法自救 无法脱险时 要保存体力 尽力寻找水和食物 创造生存条件 耐心等待救援人员 在地震时的应急防震工作室内应急防震行动防地震伤害主要是防震坏建筑物及震落物品的砸伤 如果有临震预报 就可按政府通告行动 离开建筑物 但在多数情况下 地震是突然发生的 在12秒钟之内通过自己的应急行动 要得到最好的防护效果 其办法是 一旦发生地震 如在家里 应立即关闭煤气和