抗震复习资料

1 地球内部可分为三大部分 地壳 地幔和地核 2 地震可以划分为诱发地震火山地震 陷落地震 构造地震 3 地震波分为体波和面波 体波分为纵波和横波 纵波周期短 振幅小 引起地 面垂直震动 横波周期长 振幅大 引起地面水平振动 面波面 波 可分为 瑞雷波 R 波 乐夫波 L 波 两种形式 瑞雷波 在其传播时 质点在波的 前进方向与地表法向组成的平面内做逆向的椭圆运动 引起地面的晃动 乐夫 波 在其传播时 质点在波的前进方向垂直的水平方向运动 在地面上做蛇形 运动 4 地震动三要素 最大振幅 频谱特性 持续时间 5 地震震级 是衡量一次地震释放能量大小的尺度 即表示地震本身大小的一种 尺度 常用里氏表示 6 地震烈度 某一区域的地表和各类建筑物遭受某一 次地震影响的平均强弱程 度 7 基本烈度 指一个地区在一定时期 我国取 50 年 内在一般场地条件下按一 定的概率 我国取 10 可能遭遇到的最大地震烈度 基本烈度是一个地区进 行抗震设防的依据 8 建筑抗震设计的基本准则 小震不坏 中震可修 大震不倒 9 抗震设防要求 根据设计准则 我国规范提出三水准的抗震设防要求 第一水 准 当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时 建筑物一般不受损坏或者 不需修理仍可继续使用 第二水准 当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响 时 建筑物可能损坏 但经一般修理即可恢复正常使用 第三水准 当遭受高 于本地区设防烈度的罕遇地震影响时 建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的 严重破坏 10 抗震设计方法 抗震规范采用两阶段设计方法 第一阶段 按多遇地震烈 度对应的地震作用效应和其他荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构 的弹性变形 此阶段的设计是保证第一水准的要求 小震不坏 第二阶段 按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结构的弹塑性变形 此阶段的设计是 保证第三水准的要求 大震不倒 如何保证第二水准的要求呢 一般认为良好的 抗震构造措施有助于第二水准 中震可修 的实现 11 我国抗震设计规范将建筑物按其用途的重要性分为以下四类 特殊设防类 建筑简称甲类 重点设防类建筑简称乙类 标准设防类建筑简称丙类 适度设 防类建筑简称丁类 甲类建筑是指重大建筑工程和地震时可能发生次生灾害的建筑 在 6 8 度设防 区 应按设防烈度提高一度计算地震作用和采取抗震构造措施 当 9 度区时 应作 专门研究 乙类建筑地震时建筑功能不能中断或需尽快恢复的建筑 按设防烈 度进行抗震验算 但在抗震构造措施上提高一度考虑 丙类建筑指一般的除甲 乙丁以外的工业和名用建筑 按设防烈度考虑地震作用计算和抗震构造 丁类 建筑指次要建筑 按设防烈度考虑地震作用计算 其抗震构造措施可适当降低 要求 6 度时不降低 13 结构抗震设计的三个层次 1 概念设计 在总体上把握抗震设计的基本原 则 2 抗震计算 为抗震设计提供定量手段 3 构造措施 保证抗震计算 结果的有效性 14 建筑抗震概念设计 Seismic Concept Design of Buildings 是指根据地 震灾害和工程经验等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 它是人们对地震灾害的经验总结 为抗震设计的完 成提供正确的概念和思路 15 地形的影响 震害表明 局部孤突地形对地震有放大作用 震害加重 16 工程地质和水文条件的影响 工程地质和水文条件的影响主要体现在 场地 土坚硬程度 覆盖层厚度 土层的性质 厚度 场地自振周期和粉 砂土的液 化 地下水的影响等方面 17 场地覆盖层厚度一般情况下是指 地面至剪切波速大于 500m s 1 且其下 卧各岩土的剪切波速均不小于 500m s 1 的土层顶面的距离 国内外多次大地震的经验表明 柔性建筑 厚土层上的震害重 薄土层上的震 害轻 18 场地土液化 饱和松散的粉土和砂土 在强烈地震作用下 土颗粒有挤密的 趋势 孔隙水压力急剧上升 土颗粒处于悬浮状态 使得地基土发生液化 丧 失抗剪承载力 并出现喷水冒砂现象 19 地震动的卓越周期 又称地震动主导周期 它相当于根据地震时某一地区地 面运动记录计算出来的反应谱的主峰位置所对应的周期 场地卓越周期或固有 周期是场地的重要地震动参数之一 它的长短随场地土类型 地质构造 震级 震源深度 震中距大小等多种因素而变化 20 建筑体型选择 建筑物的平 立面布置基本原则是 平面形状规则 对称 竖向质量 刚度连续 均匀 避免楼板错层 这里的 规则 包含了对建筑的 平 立面外形尺寸 抗侧力构件布置 质量分布 直至承载力分布等诸多要求 21 不规则结构的处理 在进行建筑的抗震设计时 对于不规则的建筑结构 应 从结构计算 内力调整 采取必要的加强措施等多方面加以仔细考虑 并对薄 弱部位采取有效的抗震构造措施以保证建筑的整体抗震性能 22 平面不规则而竖向规则的建筑结构 1 结构计算时应采用空间结构计算模 型 2 当属于扭转不规则时 应计入扭转影响 且楼层竖向构件最大的弹性水 平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的 1 5 倍 当最大层间位移远小于规范限值时 可适当放宽 3 当属于凸凹不规则 或楼板局部不连续时 应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型 4 高 烈度或不规则程度较大时 宜计入楼板局部变形的影响 5 当属于平面不对称 且凹凸不规则或局部不连续时 可根据实际情况分块计算扭转位移比 扭转较 大的部位应考虑局部的内力增大系数 23 平面规则而竖向不规则的建筑结构 1 在结构计算时同样应采用空间结构 计算模型 刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于 1 15 的增大系数 其薄弱层 应按 建筑抗震设计规范 的有关规定进行弹塑性变形分析 2 当竖向抗侧力 构件不连续时 该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平 转换构件的类型 受力情况 几何尺寸等 乘以 1 25 2 0 的增大系数 3 相 邻层的侧向刚度比 应依据其结构类型分别不超过 建筑抗震设计规范 的有 关规定 4 楼层承载力突变时 薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻 上一楼层的 65 24 平面不规则而竖向也不规则的建筑结构 1 应根据不规则类型的数量和程度 有针对性地采取各项抗震措施 使之同时满足上述两种情况的要求 2 特别不 规则时 应经专门研究 采取更有效的加强措施或对薄弱部位采用相应的抗震 性能设计方法 25 合理的抗震结构体系应符合下列要求 1 应具有明确的计算简图和合理 的地震作用传递途径 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 3 应具备必要的抗震承载力 良好的变 形能力和消耗地震能量的能力 4 对可能出现的薄弱部位 应采取措施提高 抗震能力 同时 结构体系尚宜符合下列各项要求 1 宜有多道抗震防线 2 宜具有合理的刚度和承载力分布 避免因局部削弱或突变形成薄弱部位 产生过大的应力集中或塑性变形集中 3 结构在两个主轴方向的动力特性宜 相近 26 结构延性定义为结构承载能力无明显降低的前提下 结构发生非弹性变形的 能力 这里 无明显降低 比较认同的指标是 不低于其极限承载力的 85 27 多道防线的概念 1 整个抗震结构体系由若干个延性较好的分体系组成 并由延性较好的结构构件连接起来协同工作 2 抗震结构体系具有最大可能数 量的内部 外部赘余度 有意识地建立起一系列分布的塑性屈服区 以使结构 能吸收和耗散大量的地震能量 一旦破坏也易于修复 28 实现结构的整体性包括 3 个方面 结构整体协同受力 合理分配结构 中各个构件和楼层的刚度和强度 以实现结构的整体屈服机制 这可以使得整 体结构的承载能力和变形能力能够得到最大程度地发挥 对于框架结构 就是 要求实现 强柱弱梁 破坏机制 构件之间的连接构造措施应能保证实现结 构直至倒塌破坏仍可保持整体受力 即所有构件应发挥其预定的能力 足够 的构件延性抗震构造措施 保证结构实现整体屈服机制目标时的承载力和变形 能力 29 覆盖层厚度 从理论上讲从地表面至地下基岩面的距离 覆盖层厚度的大小 直接影响场地的周期和加速度 建筑抗震设计规范 确定场地覆盖层厚度的原 则 1 一般情况下 应按地面至剪切波速大于 500m s 1 且其下卧各岩土的剪 切波速均不小于 500m s 1 的土层顶面的距离确定 2 当地面 5m 以下存在剪 切波速大于其上部各土层剪切波速 2 5 倍的土层 且该层及其下卧各层岩土的 剪切波速均不小于 400m s 1 时 可按地面至该土层顶面的距离确定 3 剪切 速大于 500m s 1 的孤石 透镜体 应视同周围土层 4 土层中的火山岩硬夹 层 应视为刚体 其厚度应从覆盖土层中扣除 30 场地类别 建筑抗震设计规范 根据场地土层的等效剪切波速和覆盖层厚 度将建筑场地划分为四类场地 其中 类场地又分为 0 1 两个亚类 建筑场 地划分的目的 是在地震作用计算时根据不同的场地条件 采用合理的计算参 数 31 根据 建筑抗震设计规范 规定 下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震 承载力验算 1 砌体房屋 2 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层 的下列建筑 一般的单层厂房和单层空旷房屋 不超过 8 层且高度在 24m 以下的一般民用框架和框架 抗震墙房屋 基础荷载与 项相当的多层框架 厂房和多层混凝土抗震墙房屋 此处的软弱粘性土层指设防烈度为 7 度 8 度 和 9 度时 地基承载力特征值分别小于 80kPa 100kPa 和 120kPa 的土层 3 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑 32 地基土液化 处于地下水位以下的饱和松散的砂土和粉土 在地震时容易 发生液化现象 使地基承载能力丧失或减弱 甚至喷水冒砂的现象 产生机理 砂土和粉土的土颗粒结构受到地震作用时将趋于密实 这种趋于密实的作用使 空隙水压力急剧上升 在地震作用的短暂时间内 孔隙水压力来不及消散 使 土颗粒处于悬浮状态 33 一 液化导致地基失效的条件 1 砂土或粉土的密实度低 2 地振动 剧烈 3 土的微观结构的稳定性差 4 地下水位高 5 高压水不易渗透 6 上覆非液化土层较薄 或者有薄弱部位 注 前 5 条是导致液化的条件 后一条是导致地基失效的条件 34 影响土层液化的因素 1 土层的地质年代 古老的不易液化 新近的易液化 2 土层土粒的组成和密实度 细砂较粗砂易液化 松散的较密实的易液化 3 沙土的埋深和地下水位深度 埋深越深 地下水越深越不易液化 4 地震烈度 和地震持续时间 土层液化的三要素 粉砂土 饱和水 振动强度 35 液化是否考虑 土的年代为第四纪晚更新世及以前的且设防烈度为 7 8度 的土 不考虑液化 粉土的粘粒含量 7 度 8 度 9 度分别大于 10 13 16 时不考虑液化 浅埋天然地基的建筑 当覆盖非液化土层厚度和地下水位深度满 足下列条件之一时 可不考虑液化 36 抗液化措施乙类设防轻微 部分消除液化沉陷 或对基础和上部结构处理 中等液化 全部消除液化沉陷 或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理 严重 全部消除液化沉陷 丙类设防轻微 基础和上部结构处理 亦可不采取 措施 中等液化 基础和上部结构处理 或更高要求的措施 严重 全部消除 液化沉陷 或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理 丁类轻微 可不采 取措施 中等 可不采取措施 严重 基础和上部结构处理 或其他经济的措 施 甲类建筑的抗液化措施应进行专门研究 但不宜低于乙类的相应要求 37 抗液化措施具体要求 全部消除地基液化沉陷 可采用桩基 深基础 土层 加密法或挖除全部液化土层等措施 基础和上部结构处理 1 选择合适的基 础埋置深度 2 调整基础底面积 减少基础偏心 3 加强基础的整体性和 刚度 如采用箱基 筏基或钢筋混凝土交叉条形基础 加设基础圈梁等 4 减轻荷载 增强上部结构的整体刚度和均匀对称性 合理设置沉降缝 避免采 用对不均匀沉降敏感的结构形式等 5 管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采 用柔性接头等 部分消除地基液化沉陷 1 采用振冲或挤密碎石桩加固后 桩 间土的标准贯入锤击数不宜小于相应的液化判别标准贯入锤击数临界值 2 基 础边缘以外的处理宽度 同样应超过基础底面下处理深度的 1 2 且不小于基础 宽度的 1 5 3 采取减小液化震陷的其他方法 如增厚上覆非液化土层的厚度 和改善周边的排水条件等 38 软弱粘性土层 设防烈度为 7 度 8 度和 9 度时 地基承载力特征值分别小 于 80kPa 100kPa 和 120kPa 的土层 抗震措施 1 必要时采用桩基或其它 人工地基 2 选择合适的基础埋置深度 3 减轻基础荷载 调整基础底面积 减少基础偏心 4 加强基础的整体性和刚性 如采用箱基 筏基或钢筋混凝土 十字条形基础 加设基础圈梁 基础联系梁等 5 减轻荷载 增加上部结构的 整体刚度和对称性 合理设置沉降缝 预留结构净空 避免采用对不均匀沉降 敏感的结构形式等 40 结构动力特性是指 结构的自振周期 阻尼 振型等 50 底部剪力法的适用条件 1 建筑高度不超过 40m2 以剪切变形为主 3 质量和 刚度沿高度分布均匀 假定 位移反应以第一振型为主 为一直线 51 建筑抗震设计方法 1 底部剪力法 2 振型分解反应谱法 3 时程分析法 52 结构抗震验算内容 1 多遇地震作用下结构的允许弹性变形验算 以防止非 结构构件破坏 2 多遇地震下强度验算 以防止结构构件破坏 3 罕遇地震作用下 结构的弹塑性变形验算 以防止结构构件破坏 53 构造柱圈梁的作用 圈梁可以加强纵横墙的连接 增强房屋整体性 可以箍 住楼盖以增强墙体的稳定性 可约束墙体的开裂 抵抗由于地震或其他原因引 起的地基不均匀沉降对房屋造成的破坏 构造柱可以提高墙体的抗剪能力 增 大墙体或房屋的变形能力 加强墙体的整体性和稳定性 55 为什么抗震设计截面承载力会提高 基于以下两个原因 1 动力荷载下材料 的强度比静力荷载下高 2 地震是偶然作用 结构的抗震可靠度要求可比承受其 他荷载的可靠度要求低 56 影响地震反应谱形状主要因素有 1 地震烈度 其他条件相同地震烈度越高 max 值越大2 阻尼比 阻尼比变化对曲线形状有一定影响 其值越大 max降低 3 场地和震中地 影响曲线形状和峰值出现的区域 57 底部剪力法使用条件 底部剪力法使用与高度不超过 40 米 质量 刚度分布 均匀 以剪切变形为主的结构地震反映计算 58 简述抗震框架中箍筋加密区位置和作用 抗震框架在梁端 柱端和底层柱 节点区以及短柱 角柱等抗震不利构件需要箍筋加密提高加密区抗剪能力 约 束砼变形 提高结构的整体变形能力 59 简述钢筋混凝土框架结构中梁柱端加密箍筋的原因 一般情况下 梁端塑性 铰区纵向钢筋屈服的范围可达 1 5 倍的梁高 为了保证梁有足够的延性 提高 塑性铰区砼的极限压应变值 并防治在塑性铰区类最终发生斜裂缝破坏 提高 梁变形能力 因此在梁端要加密箍筋 在地震反复作用下 柱端钢筋保护层往往先碎落 若无足够箍筋 纵筋就要向 外膨曲 柱段破坏 同时箍筋对柱核心混凝土骑着有效的约束作用 提高配箍 率可以显著提高受压混凝土的极限压应变 从而有效增加柱延性 故在柱端要 加密箍筋 60 名词解释 地震作用 是指地面震动在结构上产生间接作用 结构地震惯性 力 若将地震作用等效成荷载作用 又俗称为等效地震荷载 地震反应谱 单 自由度体系的地震最大绝对反应与其自振周期关系称为地震反应谱 地震反应 由地震引起的结构内力 变形 位移及结构运动速度与加速度等统称为地震反 应 地震系数 场地地震加速度峰值与重力加速的比值 反映场的烈度情况 延性 表明结构或构件在屈服以后的变形性能 结构动力特性 由结构质量和 刚度决定的质量特性 如周期 振型 阻尼 减震 通过采用耗能构件已消耗 地震传递给结构的能量为目的的减震手段 轴压比 柱子或墙体轴力设计值于全 截面砼抗压能力的比值 薄弱层 抗侧刚度分布不均匀框架在地震作用下发生 塑性变形集中的某一或某几个楼层称为薄弱层 高宽比 结构总高与截面宽度 的比值 震源 地球内部岩层破裂引起振动的地方称为震源 鞭梢效应 突出 屋面的屋顶间 女儿墙 烟囱等 它们的震害比下面主体结构严重 这是由于 出屋面的这些建筑的质量和刚度突然变小 地震反应随之增大的缘故 这种现 象称为鞭梢效应 61 砌体结构楼层水平地震剪力的分配 1 刚