第十六--十七章-建筑结构抗震设计基本知识讲述.ppt

第十六章建筑结构抗震设计基本知识16 1概述 一 地震的分类1 按成因分类 1 构造地震 由于地壳构造运动使深部岩石薄弱部位的应变超过容许值 岩层发生断裂 错动而引起的地面振动 破坏性地震主要属于构造地震 据统计 构造地震约占世界地震总数的90 以上 2 火山地震 由于火山作用 如岩浆猛烈冲出地面 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 在我国很少见 3 塌陷地震 由于地表或地下岩层突然大规模陷落或崩塌而造成的地震 如地下溶洞或旧坑崩塌引起 这类地震的震级很小 造成的破坏很少 次数也很少 约占3 构造地震破坏力大 影响范围广 建筑抗震设计中仅限于讨论构造地震作用下建筑的设防问题 后两种地震影响范围和破坏程度相对较小 2 按震源深度分类 1 浅源地震 震源深度小于70千米的地震 全世界85 以上的地震都是浅源地震 浅源地震波及范围小 但破坏力大 2 中源地震 震源深度在70至300千米的地震 占12 破坏性大 3 深源地震 震源深度 300km 占3 震源深 波及范围大 破坏性小 92 的地震发生在地壳中 其余的发生在地幔上部 目前观测到的最深地震发生在地下720km左右 地震波 地震产生的地壳运动 振动 以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量 这种波称为地震波 地震波包含 体波和面波 1 体波 在地球内部传播的波 纵波 在传播过程中 介质质点的振动方向与波的前进方向一致 又称为压缩波或疏密波 特点 周期短 振幅小 波速快 引起地面竖向颠簸 纵波也叫初波横波 在传播过程中 介质质点的振动方向与波的前进方向垂直 故又称为剪切波 特点 周期较长 振幅较大 波速慢 引起地面水平摇晃 横波也叫次波 体波 横波 S波 纵波 P波 二 地震波 2 面波 只限于在地面附近传播的波 也就是体波经过地层界面多次反射形成的次生波 特点 周期长 振幅大 比体波衰减慢 能传播到很远的地方 建筑物破坏主要是由面波造成 瑞雷波 传播时 质点在波的传播方向和地面法线组成的平面内 XZ 做椭圆形运动 而在与XZ平面垂直的水平方向 Y 没有振动 质点在地面上呈滚动形式 洛夫波 传播时 质点只在与传播方向相垂直的水平方向 Y 运动 在地面上呈蛇形运动形式 面波 瑞利波 R波 乐夫波 L波 三 震级定义 震级是表示一次地震本身强弱程度或大小的尺度 也是表示一次地震释放能量的多少 是一个衡量地震强度的指标 用M表示 一次地震只有一个震级 目前 国际上比较通用的是里氏震级 在1935年由查尔斯 里克特 1900 1985年 给出定义 即地震震级为M lgA式中A是标准地震仪 周期0 8s 阻尼系数0 8 放大倍数2800倍的地震仪 在距震中100km处记录的以微米 1微米 10 6m 为单位的最大水平地动位移 单振幅 四 烈度1 地震烈度指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度 简称为烈度 一般而言 震级越大 烈度就越大 同一次地震 震中距小烈度就高 反之烈度就低 影响烈度的因素 除了震级 震中距外 还与震源深度 地震的传播介质 表土性质 建筑物的动力特性和施工质量等许多因素有关 注意与震级区分 2 基本烈度基本烈度 一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10 超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度 基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度 3 设计地震分组 设计地震分组是新规范新提出的概念 用以代替旧规范设计近震 设计远震的概念 在宏观烈度大体相同条件下 处于大震级远离震中的高耸建筑物的震害比中小级震级近震中距的情况严重的多 设计地震分三组 对于 类场地 第一 二 三组的设计特征周期分别为 0 35s 0 40s 0 45s 湖北省各地震设防地区均属第一组 五 抗震设防目标及方法 抗震设防是指对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震构造措施 以达到结构抗震的效果和目的 1 总目标通过抗震设防 减轻建筑的破坏 避免人员死亡 减轻经济损失 具体通过 三水准 的抗震设防要求和 两阶段 的抗震设计方法实现 2 三水准 抗震设防目标近年来 国内外抗震设防目标的发展总趋势是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 即 小震不坏 中震可修 大震不倒 我国 抗震规范 中抗震设防的目标如下 1 在遭受低于本地区设防烈度 基本烈度 的多遇地震影响时 建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用 即小震不坏 2 在遭受本地区规定的设防烈度的地震影响时 建筑物 包括结构和非结构部分 可能有一定损坏 但不致危及人民生命和生产设备的安全 经一般修理或不需修理仍可继续使用 即中震可修 3 在遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时 建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏 即大震不倒 3 三种地震烈度水准基于上述抗震设防目标 建筑物在使用期间对不同强度的地震应具有不同的抵抗能力 用三个地震烈度水准来考虑 即1 第一水准 众值烈度 发生概率最多的地震 在50年期限内 一般场地条件下 可能遭遇的超越概率为63 2 的地震烈度值 相当于50年一遇的烈度值 相当于基本烈度 1 55度 2 第二水准 基本烈度 在50年期限内 一般场地条件下 可能遭遇的超越概率为10 的地震烈度值 相当于474年一遇的烈度值 3 第三水准 罕遇烈度 在50年期限内 一般场地条件下 可能遭遇的超越概率为2 3 的地震烈度值 相当于1600 2500年一遇的烈度值 相当于基本烈度 1度 4 两阶段 抗震设计方法为保证抗震设防的目标 规范规定了 两阶段 抗震设计方法第一阶段 对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算 在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施 保证小震不坏和中震可修 第二阶段 对一些规范规定的结构 有特殊要求的建筑 地震时易倒塌的建筑 有明显薄弱层的建筑 不规则的建筑等 进行大震作用下的弹塑性变形验算 并采取相应的构造措施保证大震不倒 13 2抗震设计的基本要求13 3场地 地基和基础13 4多层砌体和底部框架 内框架房屋的抗震规定13 5多 高层钢筋混凝土房屋的抗震规定为自学能容 本章重点 一 名词解释地震 地震波 震中 震中距 震源深度 震级 震中烈度 抗震设防烈度 地震基本烈度 设计地震加速度 抗震设防的三水准目标 二个阶段设计 二 地震的分类 1 按成因分 构造地震 火山