结构抗震-第2章-第3讲

1、 结 构 抗 震 刘君阳 2016年3月 课程性质：必修课 课程学时：24学时 授课班级：2013级土木工程 第 3 讲 第一章 概述 1.1 地震与地震动 1.2 地震震级与地震烈度 1.3 地震灾害概说 1.4 工程抗震设防 1.5 抗震设计的总体要求 1.5.1 注意场地选择 1.5.2 把握建筑体型 1.5.3 利用结构延性 1.5.4 结构体系的合理选择 1.5.5 注意非结构因素 建 筑 抗 震 设 计 概念设计 抗震计算 构造措施 总体把握抗震设计 的基本原则 为建筑抗震设计 提供定量手段 可以在保证结构整体性、加强局部薄弱 环节等意义上保证抗震计算的有效性。 13.1.5 抗震

2、设计的总体要求 地段类别 地质、地形、地貌 有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等。 不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质 的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明 显不均匀的土层（如故河道、疏松的断破裂带、暗埋的塘浜沟 谷和半填半挖地基）等。 危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断 裂带上可能发生地表错位的部位。 选择对抗震有利的场地、地基和基础选择建筑场地时，应根据工 程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料， 作出综合评价。宜选择对抗震有利地段，避开不利地段，无法避 开时，应采取有效措施；不

3、应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。 有利、不利和危险地段的划分 1.5.1 注意场地选择 该谷仓由65个圆柱形筒仓组成， 高31m，其下为筏板基础。初次 贮存谷物后地基产生失稳，基础 东侧上抬1.5m，西侧下沉8.8m， 倾斜角达2653。由于谷仓整体 刚度较高，地基破坏后，筒仓仍 保持完整，无明显裂缝。 1. 在结构平面方向上应尽量使结构刚度中心与质量中心相一致，否 则，扭转效应将使远离刚度中心的构建产生较严重的震害。 结构对称 形状规则 有利于减轻结构地震扭转效应 地震时，结构各部分振动易于 协调一致，应力集中现象少。 有利于 抗震 质量与刚度变化均匀含义： 建筑物平、立面布置的基本原则：

4、对称、规则、质量与刚度变 化均匀。 2. 沿结构高度方向结构质量与刚度不宜有悬殊的变化，竖向抗侧力 构件的截面尺寸和材料强度宜自上而下逐渐减小。 注意鞭梢效应 1.5.2 把握建筑体型 平面不规则 类型 扭转不规则 凹凸不规则 楼板局部不规则 竖向不规则 类型 侧向刚度不规则 竖向抗侧力构件不连续 楼层承载力突变 不规则类型： 马那瓜中央银行大厦 马那瓜美洲银行大厦 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： 1.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

5、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。 1.5.3 利用结构延性 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。 1.5.4 结构体系的合理选择 2.应避免因部分结构或构件破

6、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。 结构屈服机制 层间屈服机制总体屈服机制 多道抗震防线 1.要求结构具有良好的延性和 耗能能力 2.要求结构具有尽可能多的抗 震赘余度 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。 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。 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。 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。 1.5.5 注

7、意非结构构件 1.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。 2.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。 4.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。 2.1 场地划分与场地区划 2.2 地基抗震验算 2.3 地基土液化及其防治 第二章 场地、地基与基础 一 次 强 震 后 破 坏 形 态 破坏性质 工程对策 场地和地基的破坏作用： 场地的地震动作用： 地面破裂 滑

8、坡和坍塌 地基失效 （场地和地基的稳定性） （强烈地面运动引起 地面设施振动） 1.造成95%以上的人员伤亡和 建筑物破坏。 2.是其他地震破坏作用的外在 条件。 减轻震害 主要途径 合理进行抗震、减震设计 采取抗震、减震措施 需要确定工程场地的 设计地震动参数 概述 2.1 场地划分与场地区划 1 2 3 场地及地震效应 覆盖层厚度 场地的类别 4场地区划 1. 基本概念 场地：指建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范围。 地震动的卓越周期：指地震波振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期。 取决于 场地的固有周期 接近于 建筑物的固有周期 建筑物振动加大，震害加重 2. 多层

9、土的地震效应 覆盖土层厚度土层剪切波速岩土阻抗比 影响 共振放大效应 地震动频谱特性 1场地及地震效应 1. 一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面； 2. 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍 的下卧土层，且下卧土层的剪切波速不小于400m/s时，可 按地面至该下卧土层顶面的距离确定； 3. 剪切波速大于500m/s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。 我国建筑抗震设计规范采用土层的绝对刚度定义覆盖层厚度，即按下 列要求确定建筑场地覆盖层厚度： 2 覆盖层厚度 建筑物的震害随覆盖层厚度的增

10、加而加重 等效剪切波速：以剪切波在地面至计算深度各层土中传播时间不变的原则定义 的土层平均剪切波速。 n i si i se v d dv 1 0 / 土层等效剪切波速 应按下式计算： se v 计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的最小值 0 d 计算深度范围内土层的分层数 第i 层土的剪切波速 第i 层土的厚度 n si v i d 目的 在地震作用计算中定量考虑场地条件对设计参数的 影响，确定不同场地上的设计反应谱。 3场地的类别 对于10层和30m以下的丙类建筑及丁类建筑，当无实测剪切波速时，也可 以根据岩土性状按表划分土类型。 土的类型划分和剪切波速范围 土的类型岩土名称和性状土层剪切

11、波速范围 岩石 坚硬、较硬且完整的岩石 Vs 800 坚硬土或软质岩石 破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩 石，密实的碎石土 800Vs 500 中硬土 中密、稍密的碎石土，密实、中密的 砾、粗、中砂，fak 150的黏性土和 粉土，坚硬黄土 500Vs 250 中软土 稍密的砾、粗、中砂，除去松散外的 细、粉砂，fak 130的填土，可塑新黄土 250Vs 150 软弱土 淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉 寂的黏性土和粉土，fak 130的填土， 流塑黄土 Vs 8000 800Vs 5000 500Vs 2505 250Vs 15050 Vs 15080 各类建筑场地的覆盖层厚度 【例1】已

12、知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确定该场地类别 钻孔资料 土层底部深度（m）土层厚度（m）岩土名称土层剪切波速（m/s） 1.51.5杂填土180 3.52.0粉土240 7.54.0细砂310 15.58.0砾砂520 【例2】：已知某建筑场地的钻 孔土层资料如表所示，试计算确 定该建筑场地的类别。 层底深度(m)土层厚度(m)土的名称剪切波速m/s 9.59.5 砂 170 37.828.3 淤泥质粘土 130 43.65.8 砂 240 60.116.5 淤泥质粘土 200 632.9 细砂 310 69.56.5 砾混粗砂 520 解： （2）确定地面下20m表层土的场地土类型

13、 （1）确定覆盖层厚度 （3）确定建筑场地类别 属于中软土 属于类场地 md63 tdvse/ 0 m/s3577.146 130/5 .10170/5 . 9 20 1 0 n i si i v d d 场地区划的基本方法与过程： 1.收集城区范围内的工程地质、水文地质、地震地质资料； 2.依据上述资料做出所考虑区域的控制地质剖面图，确定场地小区划的平面控制点； 3.视具体情况适当进行补充的工程地质勘探和剪切波速测试工作； 4.按照工程地质资料统计给出不同类别土的剪切波速随深度变化的经验关系； 5.根据控制地质剖面图、剪切波速经验关系，计算各平面控制点的浅层岩土（地表 下20m）等效剪切波速，并决定各控制点覆盖层厚度。 6.根据等效剪切波速和覆盖