建筑结构抗震基础知识

1、第第12章章 建筑结构抗震基础知识建筑结构抗震基础知识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的地球表层的振动 。房屋倒塌桥梁断落水坝开裂铁轨变形结构丧失整体性、承重结构强度不足地面裂缝地面裂缝山崩、滑坡山崩、滑坡海啸、火灾海啸、火灾地球构成：地球构成：三个圈层：地壳三个圈层：地壳 、地幔、地幔 、地核地核 地幔物质对流地幔物质对流板块构造运动板块构造运动（根本原因）（根本原因）地震地震地震形成的宏观背景：地震形成的宏观背景：地 球 构地 球 构成成 9 2 %9 2 %的 地 震的 地 震发 生 在发 生 在地壳中，地壳中，

2、其 余 的其 余 的发 生 在发 生 在地 幔 上地 幔 上部部地震的形成：地震的形成：12.1.1 地震成因与类型地震成因与类型a、岩层的原始状态岩层的原始状态b、受力发生弯曲受力发生弯曲c、岩层破裂发生震动岩层破裂发生震动地震形成的局部机制地震形成的局部机制: :地球板块运动地球板块运动 板块之间的相互作用力板块之间的相互作用力 地壳中岩层变形地壳中岩层变形 变形积聚超过岩石所能承受的程度变形积聚超过岩石所能承受的程度 岩体就会发生突然断裂或错动岩体就会发生突然断裂或错动 地震地震 12. 1.2 地震特征描述地震特征描述1 1 地震空间位置地震空间位置l 震中震中l 震源深度震源深度 l

3、 震源距震源距l 震中距震中距l震源震源常用地震术语常用地震术语地震类型地震类型地震地震天然地震天然地震诱发地震诱发地震构造地震构造地震火山地震火山地震陷落地震陷落地震构造地震：构造地震：由于地壳运动使地壳某些部位的地应力由于地壳运动使地壳某些部位的地应力不断加强，当弹性地应力的积聚超过岩石的强度极限不断加强，当弹性地应力的积聚超过岩石的强度极限时，岩层就会发生突然断裂和猛烈错动，引起振动。时，岩层就会发生突然断裂和猛烈错动，引起振动。振动以波的形式传到地面，造成地震。振动以波的形式传到地面，造成地震。破坏性地震主要属于构造地破坏性地震主要属于构造地震，占世界地震总数的震，占世界地震总数的 9

4、0%以上。以上。 火山地震火山地震 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称为火山地震，这类地震只占全世界地震的7%左右。左右。 1914年日本樱岛年日本樱岛火山爆发，火山爆发，产生的震动产生的震动相当于一相当于一个个6.7级地震。级地震。陷落地震陷落地震 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。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。因岩层崩塌陷落而形成的地震称陷落地震。主要发生在石灰岩等因岩层崩塌陷落而形成的地震称陷落地震。主要发生在石灰岩等易溶岩分布的地区。这是因为易溶岩长

5、期受地下水侵蚀形成了许易溶岩分布的地区。这是因为易溶岩长期受地下水侵蚀形成了许多溶洞，洞顶塌落造成了地震。多溶洞，洞顶塌落造成了地震。 这类地震的规模比较小，次数也很少。这类地震的规模比较小，次数也很少。按震源深度按震源深度浅源浅源EQEQ：震源深度小于：震源深度小于60km60km，约占地震总数，约占地震总数72.5%72.5%中源中源EQEQ：震源深度在：震源深度在60-300km60-300km深源深源EQEQ：震源深度大于：震源深度大于300km300km 1962年年3月月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了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，震级为迄今我国最

6、大的水库诱发地震，震级为6.1级。级。 诱发地震诱发地震 因人为因素直接造成的地震是人工地震。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。也会诱发地震。 12.2 地震强度度量地震强度度量地震波类型地震波类型 地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的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。地震引起的振动是以波的形式从震源向各个方弹性波。地震引起的振动是以波的形式从震源向各个方向传播并释放能

7、量。向传播并释放能量。地震波地震波体波：体波：面波：面波：在地球内部传播在地球内部传播在地球表面传播在地球表面传播纵波（纵波（P波）波）横波（横波（S波）波）横波特点横波特点:周期长、振幅大、周期长、振幅大、波速慢波速慢,100-800m/s，其振动，其振动方向与波传播方向垂直，方向与波传播方向垂直，引起地面引起地面水平水平方向振动。方向振动。纵波特点纵波特点:周期短、振幅小、周期短、振幅小、波速快波速快,200-1400m/s，其振，其振动方向与波传播方向一致，动方向与波传播方向一致，引起地面引起地面垂直垂直方向振动。方向振动。地震震级地震震级 一次地震释放能量大小的度量一次地震释放能量大小

8、的度量u里氏震级：用标准地震仪（周期里氏震级：用标准地震仪（周期0.8s，阻尼系数，阻尼系数0.8，放大倍数，放大倍数2800的地震仪）在距震中的地震仪）在距震中100km处处记录到的最大水平位移（单振幅，以记录到的最大水平位移（单振幅，以m计）的常计）的常用对数值用对数值lgMAu震级与震源释放的能量（尔格）之间对应关系震级与震源释放的能量（尔格）之间对应关系lg11.8 1.5EM微震（小于微震（小于2级）级）有感地震（有感地震（24级）级）破坏地震（破坏地震（5级以上）级以上）强震（大震）（强震（大震）（7级以上）级以上）特大地震（特大地震（8级以上）级以上）震级与能量的关系ME5 .

9、18 .11log能量能量E E的单位：尔格（的单位：尔格（1 1尔格尔格= = ）J710 能量越大，震级就越大；能量越大，震级就越大；震级相差一级，地面震级相差一级，地面振幅增加约振幅增加约1010倍，而能量相差约倍，而能量相差约32倍倍。一个一个6 6级地震相当于一个两万吨级的原子弹。级地震相当于一个两万吨级的原子弹。 地震烈度地震烈度 一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震一般而言，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、地质构造、地基条件、震级、震中距

10、外，还与震源深度、地质构造、地基条件、建筑物的动力特性、施工质量等因素有关。建筑物的动力特性、施工质量等因素有关。 一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度，一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度，简称为烈度。简称为烈度。用用I I表示，是衡量地震引起后果的一种标度。表示，是衡量地震引起后果的一种标度。地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。我国在我国在19801980年制定了年制定了中国地震烈度表中国地震烈度表。中国地震烈度表中国地震烈度表将地震烈度分为将地震烈度分为1-121-12度。度。无感无感 1室内个别静止中的室内个别静止中的人感觉人感觉 2悬挂

11、物微动悬挂物微动门、窗轻微作响门、窗轻微作响室内少数静止中的室内少数静止中的人感觉人感觉 3悬挂物明显摆动，器皿作响悬挂物明显摆动，器皿作响门、窗作响门、窗作响室内多数人感觉。室内多数人感觉。室外少数人感觉。室外少数人感觉。少数人梦中惊醒少数人梦中惊醒 43（2-4）31（22-44）不稳定器物翻倒不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉颤动作响，灰土掉落。抹灰出现微细落。抹灰出现微细裂缝裂缝室内普遍感觉。室室内普遍感觉。室外多数人感觉。多外多数人感觉。多数人梦中惊醒数人梦中惊醒 56（5-9）63（45-89）河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现河岸和松软土出现裂缝。饱和

12、砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头掉头损坏损坏个别砖瓦个别砖瓦掉落、墙体微细裂掉落、墙体微细裂缝缝惊惶失措，仓皇逃惊惶失措，仓皇逃出出 613（10-18）125（90-177）河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏等破坏轻度破坏轻度破坏局部局部破坏开裂，但不妨破坏开裂，但不妨碍使用碍使用大多数人仓皇逃出大多数人仓皇逃出 725（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏破坏中

13、等破坏中等破坏结构结构受损，需要修理受损，需要修理摇晃颠簸，行走困摇晃颠簸，行走困难难 850（36-71）500（354-707）干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌囱出现倒塌严重破坏严重破坏墙体墙体龟裂，局部倒塌，龟裂，局部倒塌，修复困难修复困难坐立不稳。行动的坐立不稳。行动的人可能摔跤人可能摔跤 9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒

14、塌倒塌大部倒塌，大部倒塌，不堪修复不堪修复骑自行车的人会摔骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。人会摔出几尺远。有抛起感有抛起感 10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏的拱桥毁坏毁灭毁灭11地面剧烈变化，山河改观地面剧烈变化，山河改观12个别：个别：10%以下以下少数：少数：10%50%多数：多数：50%70%大多数：大多数：70%90%普遍：普遍：90%以上以上速度速度加速度加速度 其它现象其它现象 一般房屋一般房屋 人的感觉人的感觉烈烈度度2/smmsmm/规范规定规范规定抗震设防烈度为抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑

15、必须进行抗震设计度及以上地区的建筑必须进行抗震设计 建筑所在地区在建筑所在地区在5050年出现的频度最高的烈度。也称为年出现的频度最高的烈度。也称为常遇烈度、小震烈度，用常遇烈度、小震烈度，用IsIs表示。其超越概率为表示。其超越概率为63.2%63.2%。 建筑所在地区在设计基准期（建筑所在地区在设计基准期（5050年）内具有超越概年）内具有超越概率率2%-3%2%-3%的地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为的地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为20002000年。年。 一个地区未来一个地区未来5050年内在一般场地条件下可能遭受的具年内在一般场地条件下可能遭受的具有有10%10%超越概率的

16、地震烈度值称为该地区的基本烈度超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度I Ib b。大震与小震小震：发生机会较多的地震小震：发生机会较多的地震地震烈度概率密度曲线上的峰值所地震烈度概率密度曲线上的峰值所对应的烈度，即众值烈度时的地震对应的烈度，即众值烈度时的地震大震：大震：发生机会发生机会极小的极小的地震，地震，罕遇烈度时罕遇烈度时的地震的地震3地震时间描述地震时间描述在一定时间内在一定时间内（一般是几十天（一般是几十天至数月）相继发至数月）相继发生在相近地区的生在相近地区的一系列大小地震一系列大小地震称为地震序列称为地震序列。地震序列中，最大地震序列中，最大的一次地震叫主震的一次地震叫主震

17、主震之前发生的主震之前发生的地震为前震地震为前震 主震之后发生的主震之后发生的地震为余震地震为余震n发震时刻发震时刻n强震持时强震持时n地震序列地震序列按地震能量按地震能量释放的特点释放的特点主震型主震型震群型震群型孤立型孤立型主震震级突出，释放的能主震震级突出，释放的能量占全序列的绝大部分量占全序列的绝大部分主震震级不突出，能量由主震震级不突出，能量由多个震级相近的地震释放多个震级相近的地震释放前震、余震稀少，能量释前震、余震稀少，能量释放基本通过主震一次释放放基本通过主震一次释放 在上述三种类型地震中，主震型约占在上述三种类型地震中，主震型约占6060，震群型，震群型（多发型）占（多发型）

18、占3030，而孤立型（单发型）占，而孤立型（单发型）占1010。12.2 抗震设防的基本要求抗震设防的基本要求总目标：总目标： 通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。要求建筑物在使人员死亡，减轻经济损失。要求建筑物在使用期间，对不同频度和强度的地震，应具有用期间，对不同频度和强度的地震，应具有不同的抵抗能力。不同的抵抗能力。 具体通过具体通过“三水准三水准”的抗震设防目标。的抗震设防目标。1三水准的抗震设防原则三水准的抗震设防原则水准水准涵义涵义要要 求求第一水准第一水准 小震不坏小震不坏当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，当遭受低于

19、本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理仍可继续使用一般不受损坏或不需修理仍可继续使用第二水准第二水准 中震可修中震可修当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用续使用第三水准第三水准 大震不倒大震不倒当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏破坏抗震设防烈度：按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据发地震烈度按国家规定的权限批准作为

20、一个地区抗震设防依据发地震烈度12.2.1建筑结构抗震设防的依据建筑结构抗震设防的依据定义定义：按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依：按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据发地震烈度据发地震烈度确定确定：必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）：必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。确定。 一般情况下，可采用中国地震烈度区划图的地一般情况下，可采用中国地震烈度区划图的地震基本烈度度（或与本规范设计地震基本加速度值震基本烈度度（或与本规范设计地震基本加速度值对应的烈度值）对做过抗震防灾规划的城市，可按对应的烈度值）对做过抗震防灾规划的城市，可按批准的抗震设防区划（抗震

21、设防烈度或设计地震动批准的抗震设防区划（抗震设防烈度或设计地震动参数）进行抗震设防参数）进行抗震设防设防范围设防范围 6-9度度设防依据设防依据抗震设防烈度抗震设防烈度1.1.抗震设防分类抗震设防分类 国家技术监督局和建设部在国家技术监督局和建设部在19951995年年4 4月月1919日公布了日公布了建筑抗震设防分类标准建筑抗震设防分类标准GB50223GB50223。 该标准主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经该标准主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的程度大小，将建筑分成济产生的影响的程度大小，将建筑分成4 4个抗震设防类别。个抗震设防类别。 国家质量监督检验检疫总局

22、和建设部在国家质量监督检验检疫总局和建设部在20012001年年7 7月月2020日公布了日公布了建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011-2001GB50011-2001。该。该规范对上面标准作了修改。规范对上面标准作了修改。3建筑分类与设防标准建筑分类与设防标准12.2.3地震作用计算方法地震作用计算方法1 1 建筑结构考虑地震作用的原则建筑结构考虑地震作用的原则2 2 水平地震作用计算方法水平地震作用计算方法1建筑结构考虑地震作用的原则建筑结构考虑地震作用的原则 水平地震作用的计算原则水平地震作用的计算原则 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一般正交布置抗侧力构

23、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，宜按平行于抗侧力构件方向计算斜交布置抗侧力构件的结构，宜按平行于抗侧力构件方向计算 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扭转影响计算范围计算范围u水平地震作用水平地震作用6度区度区 （除甲类建筑和（除甲类建筑和IV类场地上的较高房屋外）可不算类场地上的较高房屋外）可不算 7-9度区度区 （除可不进行上部结构抗震验算的房屋外）均算（除可不进行上部结构抗震验算的房屋外）均算u竖向地震作用竖向地震作用8、9度大跨度结构和长悬臂结构度大跨度结构和长悬臂结构9

24、度的高层建筑度的高层建筑2水平地震作用计算方法水平地震作用计算方法振型分解反应谱法振型分解反应谱法底部剪力法底部剪力法时程分析法时程分析法影响设计地震作用的因素影响设计地震作用的因素地震动特性方面地震动特性方面u抗震设防烈度抗震设防烈度u设计近远震设计近远震u场地类别场地类别结构特性方面结构特性方面u结构自振周期结构自振周期u建筑质量（重力荷载）建筑质量（重力荷载）u结构阻尼比（材料）结构阻尼比（材料）基本计算数据基本计算数据重力荷载代表值重力荷载代表值结构自振周期结构自振周期设计反应谱设计反应谱重力荷载代表值重力荷载代表值niikQikEQGG1永久荷载标准值组合值系数可变荷载标准值重力荷载

25、代表值重力荷载代表值 永久荷载（建筑结构构配件自重）标准值永久荷载（建筑结构构配件自重）标准值+可可变荷载（雪、灰、楼面活荷载）组合值变荷载（雪、灰、楼面活荷载）组合值结构自振周期结构自振周期理论计算方法理论计算方法JacobiJacobi法法近似计算方法近似计算方法能量法能量法折算质量法折算质量法顶点位移法顶点位移法矩阵迭代法矩阵迭代法经验方法经验方法设计反应谱设计反应谱水平地震影响系数水平地震影响系数 水平地震影响系数曲线 水平地震影响系数曲线FG 水平地震影响系数最大值场地类别场地类别IIIIIIIV近震近震0.200.300.400.65远震远震0.250.400.550.85烈度烈度

26、6789多遇地震多遇地震0.040.080.160.32罕遇地震罕遇地震-0.500.901.40水平地震影响系数最大值水平地震影响系数最大值特征周期特征周期TgT(s)max0.45max0.1Tg（特征周期）3.0=(Tg/T)0.9 max =0.2 max三种计算方法三种计算方法振型分解反应谱法振型分解反应谱法底部剪力法底部剪力法时程分析法时程分析法振型分解反应谱法振型分解反应谱法ijijjjiGaF振型分解反应谱法振型分解反应谱法2jSS计算振型计算振型计算地震影响系数和振型参与系数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作用计算振型地震效应计算振型地震效应振型组合

27、振型组合211nnjijiijiiimama底部剪力法底部剪力法1EkeqFGEkniiiiiiFHGHGF1mHiHiFiFEkFnn1EknnFFniminiFFV计算方法计算方法底部剪力的计算底部剪力的计算地震作用沿高度的分配地震作用沿高度的分配顶部附加地震作用顶部附加地震作用突出屋面小建筑物突出屋面小建筑物适用条件适用条件高度高度=40m=40m剪切变形为主剪切变形为主 m m、k k分布均匀分布均匀 时程分析法时程分析法基本概念基本概念适用范围适用范围u特别不规则建筑特别不规则建筑u甲类建筑甲类建筑u超高层建筑超高层建筑楼层水平地震剪力的分配楼层水平地震剪力的分配现浇和装配整体式混凝

28、土楼屋盖等刚性楼盖建筑，现浇和装配整体式混凝土楼屋盖等刚性楼盖建筑，宜按宜按抗侧力构件等效刚度抗侧力构件等效刚度的比例分配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的影响时，可按各有关规定对上述分配结果

29、作适当调整整竖向地震作用的计算竖向地震作用的计算FviHiFviFEvk 楼屋盖的竖向地震作用效应分配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按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配p 平板型网架屋盖和跨度大于平板型网架屋盖和跨度大于24m24m的屋架（的屋架（8 8、9 9度）度） eqeqveqvEvkGGGFmaxmax165. 0EvkniiiiiviFHGHGF1niieqGG175. 0p 长悬臂和其它大跨结构（长悬臂和其它大跨结构（8 8、9 9度）度）iviGF)2.0, 1.0(iviGFp高层房屋（高层房屋（9 9度）度） 地震作用标准值地震作用标

30、准值12.2.4结构构件截面抗震验算结构构件截面抗震验算RERS内力基本组合设计值内力基本组合设计值承载力设计值承载力设计值承载力调整系数承载力调整系数抗震变形验算抗震变形验算l 弹性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目的：防止非结构构件出现过重破坏 范围：框架、框架范围：框架、框架抗震墙、框支抗震墙多高层钢筋砼房屋抗震墙、框支抗震墙多高层钢筋砼房屋 表达式：表达式： huee弹性层间位移弹性层间位移角限值层高l 薄弱层弹塑性变形验算薄弱层弹塑性变形验算 目的：防止倒塌或严重破坏 范围： 薄弱层弹塑性变形计算方法 薄弱层位置的确定： 表达式： hupp弹塑性层间位移弹塑性层

31、间位移角限值薄弱层弹塑性变形验算的结构范围薄弱层弹塑性变形验算的结构范围应验算结构应验算结构 8度度III、IV类场地和类场地和9度时，高大单层钢筋砼柱厂房横向排架度时，高大单层钢筋砼柱厂房横向排架 甲类建筑、甲类建筑、9度时乙类建筑中的钢筋砼和钢结构度时乙类建筑中的钢筋砼和钢结构 7-9度时度时楼层屈服强度系数楼层屈服强度系数小于小于0.5的钢筋砼框架结构的钢筋砼框架结构 隔震和消能减震结构隔震和消能减震结构 高层钢结构高层钢结构宜验算结构宜验算结构 超高和竖向不规则高层建筑结构超高和竖向不规则高层建筑结构 7度度III、IV类场地和类场地和8度时，乙类建筑中的钢筋砼和钢结构度时，乙类建筑中

32、的钢筋砼和钢结构 板柱板柱抗震墙结构和底部框架砖房抗震墙结构和底部框架砖房eyyVV薄弱层弹塑性变形计算方法薄弱层弹塑性变形计算方法简化方法简化方法 适用范围适用范围 不超过12层且层刚度无突变的钢筋砼框架 不超过20层且层刚度无突变的钢框架 单层钢筋砼柱厂房 方法方法eppuu 静力弹塑性方法和弹塑性时程分析法12.2.5 建筑结构抗震概念设计基本要求建筑结构抗震概念设计基本要求 根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设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概念设

33、计。 基本内容有三部分：基本内容有三部分： 1.建筑设计应重视建筑结构的规则性；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；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。抗侧力结构和构件的延性设计。二、意义二、意义“计算设计计算设计”很难有效控制结构的薄弱环节，不能完全解很难有效控制结构的薄弱环节，不能完全解决问题决问题地震作用的不确定性地震作用的不确定性结构计算假定与实际情况的差异（计算模型、材料、阻尼结构计算假定与实际情况的差异（计算模型、材料、阻尼变化等）变化等）经验总结、定性判断经验总结、定性判断含义含义 在进行结构设计时，首先着眼于结构的总体地震反应，在进

34、行结构设计时，首先着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏机制和破坏过程，灵活运用抗震设计准则，按照结构的破坏机制和破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节，从根本上提高结构的的大原则，又顾及到关键部位的细节，从根本上提高结构的抗震能力；有时需要运用工程判断解决或处理具体问题。抗震能力；有时需要运用工程判断解决或处理具体问题。1建筑形状选择建筑形状选择 建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则

35、的设计方案。 对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按抗震规范抗震规范要求进行水要求进行水平地震作用计算和内力调整，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。平地震作用计算和内力调整，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。 对体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，要在适当部位设置防震缝，对体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，要在适当部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元。形成多个较规则的抗侧力结构单元。 建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，整体性好；建筑的立面建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，整体性好；建筑的立面和竖向剖突变面宜规则，

36、结构的侧向刚度变化均匀，竖向抗侧力构件的截面和竖向剖突变面宜规则，结构的侧向刚度变化均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐步减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力尺寸和材料强度宜自下而上逐步减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。突变。 防震缝要留有足够的宽度，其两侧上部结构完全分开。当结构需要设置防震缝要留有足够的宽度，其两侧上部结构完全分开。当结构需要设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。建筑物平、立面布置的基本原则：建筑物平、立面布置的基本原则：结构对称结构对称 有利于减轻结构的地震扭转效应有利于减轻结构的地震扭转效

37、应 形状规则形状规则 在地震时应力集中现象较少，有利于抗震在地震时应力集中现象较少，有利于抗震质量与刚度变化均匀质量与刚度变化均匀 平面内使结构刚度中心与质量中心平面内使结构刚度中心与质量中心相一致，避免扭转效应相一致，避免扭转效应 高度方向均匀变化，避免薄弱层，高度方向均匀变化，避免薄弱层， 减小变形集中、鞭梢效应减小变形集中、鞭梢效应对称对称、规则规则、质量与刚度变化均匀质量与刚度变化均匀建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计三、三、 抗震设计基本要求抗震设计基本要求建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：概念设计概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则在总体上

38、把握抗震设计的基本原则 抗震计算抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段为建筑抗震设计提供定量手段 构造措施构造措施在保证结构整体性、加强局部薄弱环节在保证结构整体性、加强局部薄弱环节 等意义上保证抗震计算结果的有效性等意义上保证抗震计算结果的有效性 建筑抗震设计在总体上建筑抗震设计在总体上要求要求把握的基本原则把握的基本原则 : : 注意场地选择，把握建筑体型，利用结构延性，设置多道防线，注意场地选择，把握建筑体型，利用结构延性，设置多道防线，重视非结构因素重视非结构因素四、把握建筑体型四、把握建筑体型建筑物平、立面布置的基本原则：建筑物平、立面布置的基本原则：结构对称结构对称 有利于减轻结构的地

39、震扭转效应有利于减轻结构的地震扭转效应 形状规则形状规则 在地震时应力集中现象较少，有利于抗震在地震时应力集中现象较少，有利于抗震质量与刚度变化均匀质量与刚度变化均匀 平面内使结构刚度中心与质量中平面内使结构刚度中心与质量中 心相一致，避免扭转效应心相一致，避免扭转效应 高度方向均匀变化，避免薄弱层，高度方向均匀变化，避免薄弱层， 减小变形集中、鞭梢效应减小变形集中、鞭梢效应对称对称、规则规则、质量与刚度变化均匀质量与刚度变化均匀不规则类型不规则类型定定 义义扭转不规则扭转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端弹性水平位楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端弹性水

40、平位移（或层间位移）平均值的移（或层间位移）平均值的1.2倍倍凹凸不规则凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸大于相应投影方向总尺寸的结构平面凹进的一侧尺寸大于相应投影方向总尺寸的30%楼板局部不连续楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。例如：有效楼板宽度小于该层楼板楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。例如：有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼，或较大的楼层错层。层错层。平平面面不不规规则则的的类类型型不规则类型不规则类型定定 义义侧向刚度不规则侧向刚度不规则 该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于

41、相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的一层的25%。竖向抗侧力构件不竖向抗侧力构件不连续连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递（梁、桁架等）向下传递楼层承载力突变楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%竖竖向向不不规规则则的的类类型型建筑结构平面的建筑结构平面的扭转不规则

42、示例扭转不规则示例建筑结构平面建筑结构平面的凹角或凸角的凹角或凸角不规则示例不规则示例建筑结构平面局建筑结构平面局部不连续示例部不连续示例沿竖向的侧向沿竖向的侧向刚度不规则刚度不规则（有柔软层）（有柔软层）五、抗震结构体系五、抗震结构体系体系选择体系选择考虑因素：设防类别、烈度、高度、场地、地基、材料、考虑因素：设防类别、烈度、高度、场地、地基、材料、施工等施工等要求要求具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径宜有宜有多道抗震防线多道抗震防线应具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和耗能能应具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和耗能能力力宜具有合理的刚

43、度和承载力分布宜具有合理的刚度和承载力分布多道抗震防线多道抗震防线第一道防线的选择第一道防线的选择应优先选择不承受重力荷载的构件应优先选择不承受重力荷载的构件不宜选择轴压比大的框架柱不宜选择轴压比大的框架柱结构体系的多道设防结构体系的多道设防框架框架-抗震墙结构：框架为第一道，抗震墙为第二抗震墙结构：框架为第一道，抗震墙为第二道道填充墙框架结构：填充墙为第一道，框架为第二填充墙框架结构：填充墙为第一道，框架为第二道道单层厂房：柱间支撑为第一道单层厂房：柱间支撑为第一道结构构件的多道设防结构构件的多道设防联肢墙：连梁为第一道，墙肢为第二道联肢墙：连梁为第一道，墙肢为第二道延性框架：梁为第一道，柱

44、为第二道延性框架：梁为第一道，柱为第二道超静定结构：赘余构件为第一道超静定结构：赘余构件为第一道12.3 场地与地基场地与地基12.3.1 场地和地基的概念场地和地基的概念场地场地 即指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范即指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围相当于厂区、居民小和自然村或不小于围相当于厂区、居民小和自然村或不小于1.01.0平方公里的平面平方公里的平面面积。面积。场地的划分（按建筑特震害程度）：场地的划分（按建筑特震害程度）： 有利场地：有利场地： 坚硬土、平坦的中硬土不利场地：坚硬土、平坦的中硬土不利场地： 软弱土、液化土、山丘、山嘴等软弱土、液化土、山丘、山

45、嘴等 危险场地：危险场地： 滑坡、地裂、泥石流滑坡、地裂、泥石流地基地基 是指建筑物持力层范围内的那部分土层。是指建筑物持力层范围内的那部分土层。一般地，软弱地基对建筑物有增长周期、改变振型和增大一般地，软弱地基对建筑物有增长周期、改变振型和增大阻尼的作用。在软弱地基上，柔性结构最容易破坏，刚性阻尼的作用。在软弱地基上，柔性结构最容易破坏，刚性结构则较好；坚硬地基上，柔性结构表现较好，而则性结结构则较好；坚硬地基上，柔性结构表现较好，而则性结构有的表现较差。总的来说，软弱地基更为不利。构有的表现较差。总的来说，软弱地基更为不利。12.3.2工程地质条件对震害的影响工程地质条件对震害的影响1、地

46、形条件的影响、地形条件的影响2、局部地质构造的影响、局部地质构造的影响3、地基土质的影响、地基土质的影响4、地下水的影响、地下水的影响12.3.3 场地选择及场地分类场地选择及场地分类1场地选择场地选择场地选择场地选择选择有利地段选择有利地段避开不利地段，无法避免时应采取有效措施避开不利地段，无法避免时应采取有效措施不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑I类场地时，抗震构造措施类场地时，抗震构造措施（新规范）甲、乙类建筑按设防烈度采取（新规范）甲、乙类建筑按设防烈度采取（甲、乙、）丙类建筑可按设防烈度降低一度采取（甲、乙、）丙类建筑可按设防烈度降低一度采取（6度不

47、降）度不降）地基、基础设计地基、基础设计同一结构单元基础不宜设置在性质截然不同的地基上同一结构单元基础不宜设置在性质截然不同的地基上同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基地基较差时，应考虑不均匀沉降等不利影响地基较差时，应考虑不均匀沉降等不利影响2场地分类场地分类sisiiivdvdtdd00 等效剪切波速等效剪切波速是根据地震波通过计算深度范围内多层土层的是根据地震波通过计算深度范围内多层土层的时间等于该波通过计算深度范围内单一土层所需时间的条件求出时间等于该波通过计算深度范围内单一土层所需时间的条件求出的。的。等效剪切波速等效剪切波速定义定

48、义1 1：从地面（而非基础底面）到基岩的距离。：从地面（而非基础底面）到基岩的距离。定义定义2 2：下、上两相邻土层的剪切波速大小某一值，如：下、上两相邻土层的剪切波速大小某一值，如2 2时。时。 抗震规范抗震规范定义：一般情况下，可取地面到剪切波速定义：一般情况下，可取地面到剪切波速大于大于500m/s500m/s的坚硬土层或岩层顶的距离。的坚硬土层或岩层顶的距离。场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度抗震规范抗震规范指出：建筑场地类别应根据土层等效剪切速指出：建筑场地类别应根据土层等效剪切速波和场地覆盖层厚度划分为波和场地覆盖层厚度划分为4 4类。类。场地类别场地类别 80 315 3050 0 5

49、00sev250500sev140250sevsev140m5m5m3501580m3等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场场 地地 类类 型型注意场地选择注意场地选择地震区宜地震区宜选择有利地段，避开不利地段，不在危险地段进行工程建设选择有利地段，避开不利地段，不在危险地段进行工程建设 地段类别地段类别地质、地形、地貌地质、地形、地貌有利地段有利地段稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等不利地段不利地段软弱土、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，河岸和边坡边缘，平面分布上成因

50、、岩性、状态质的陡坡，河岸和边坡边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏散的断层破碎带、暗埋的明显不均匀的土层（如故河道、疏散的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基）等塘浜沟谷及半填半挖地基）等危险地段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位错的部位断裂带上可能发生地表位错的部位 当确实需要在不利地段或危险地段建筑工程时，应遵循建筑抗震设计当确实需要在不利地段或危险地段建筑工程时，应遵循建筑抗震设计的有关要求进行详细的场地评价，并采取必要的抗震措施的有关要求进行详细的场地评价

51、，并采取必要的抗震措施12.4 砌体结构和钢筋混凝土结构抗震规定砌体结构和钢筋混凝土结构抗震规定12.4.1 多层砌体结构房屋多层砌体结构房屋12.4.2 现浇钢筋混凝土结构现浇钢筋混凝土结构12.4.1多层砌体结构房屋多层砌体结构房屋1 建筑体型与结构布置建筑体型与结构布置2 房屋总高度与层数房屋总高度与层数3 房屋最大高宽比房屋最大高宽比4 抗震横墙最大间距抗震横墙最大间距5 房屋局部尺寸房屋局部尺寸1 建筑体型与结构布置建筑体型与结构布置1、应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系；应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系；2、纵横墙的布置宜对称，沿水平面内宜对齐，沿竖向应上下纵

52、横墙的布置宜对称，沿水平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；同一轴线上的窗间墙宜均匀；连续；同一轴线上的窗间墙宜均匀；3 3、楼梯间不宜设在房屋的尽端或转角处，否则应采取局部加强、楼梯间不宜设在房屋的尽端或转角处，否则应采取局部加强措施，如在楼梯间四角设钢筋混凝土构造柱等。措施，如在楼梯间四角设钢筋混凝土构造柱等。4 4、烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体，当墙体被削弱时，应、烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体，当墙体被削弱时，应对墙体采取加强措施，不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出墙面对墙体采取加强措施，不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出墙面的烟囱。的烟囱。5 5、不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。、不

53、宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。房屋的建筑体型应尽可能简单、规则，避免平面凹凸曲折，立面房屋的建筑体型应尽可能简单、规则，避免平面凹凸曲折，立面高低错落高低错落多层砌体房屋的结构布置应符合下列要求：多层砌体房屋的结构布置应符合下列要求：6 6、有下列情况之一时宜设置防震缝：、有下列情况之一时宜设置防震缝：（1 1）房屋立面高差在）房屋立面高差在6m6m以上；以上；（2 2）房屋有错层，且楼板高差较大；）房屋有错层，且楼板高差较大；（3 3）各部分结构刚度、质量截然不同。）各部分结构刚度、质量截然不同。 防震缝两侧均应布设墙体，缝宽可取防震缝两侧均应布设墙体，缝宽可取50100mm50100m

54、m。2 房屋总高度与层数房屋总高度与层数房屋的总高度与层数房屋的总高度与层数 对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋，总高度应比前表的对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋，总高度应比前表的规定降低规定降低3m, ,层数相应减少一层；各层横墙很少的多层砌体房屋，还层数相应减少一层；各层横墙很少的多层砌体房屋，还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。 砖房和砌块房屋的层高，不宜超过砖房和砌块房屋的层高，不宜超过3.6m。-618721721190混凝土小砌块混凝土小砌块-51561872119041261872172124041261878218

55、24240普通粘土砖普通粘土砖层数层数高度高度层数层数高度高度层数层数高度高度层数层数高度高度6789烈度烈度 最小最小墙厚墙厚(mm)房屋类别房屋类别 多孔粘土砖多孔粘土砖 3 房屋最大高宽比房屋最大高宽比房屋高宽比房屋高宽比 抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，房屋的高宽比应满足多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，房屋的高宽比应满足下表：下表：房屋高宽比：房屋总高度与总宽度的最大比值房屋高宽比：房屋总高度与总宽度的最大比值。烈度烈度6 789最大高宽比最大高宽比2

56、.52.52.01.5房屋高宽比的限值表房屋高宽比的限值表4 抗震横墙最大间距抗震横墙最大间距抗震横墙的间距抗震横墙的间距 横向地震作用主要由横墙承受。横墙间距较大时，楼盖水平横向地震作用主要由横墙承受。横墙间距较大时，楼盖水平刚度变小，不能将横向水平地震作用有效传递到横墙，致使纵刚度变小，不能将横向水平地震作用有效传递到横墙，致使纵墙发生较大出平面弯曲变形，造成纵墙倒塌。墙发生较大出平面弯曲变形，造成纵墙倒塌。471111木楼、屋盖木楼、屋盖7111515装配式钢筋混凝土楼、屋盖装配式钢筋混凝土楼、屋盖11151818现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖987

57、6烈度烈度 房屋类型房屋类型 房屋抗震横墙最大间距房屋抗震横墙最大间距(m)5 房屋局部尺寸房屋局部尺寸房屋的局部尺寸房屋的局部尺寸 在强烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破坏，这些薄弱部在强烈地震作用下，房屋首先在薄弱部位破坏，这些薄弱部位一般是，窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。位一般是，窗间墙、尽端墙段、突出屋顶的女儿墙等。1.51.51.02.00.01.21.21.01.50.51.01.01.01.00.51.01.01.01.00.5承重窗间墙最小宽度承重窗间墙最小宽度承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离非承重外墙尽

58、端至门窗洞边的最小距离内墙阳角至门窗洞边的最小距离内墙阳角至门窗洞边的最小距离无锚固女儿墙无锚固女儿墙(非出入口处非出入口处)的最大高度的最大高度9876烈度烈度 部位部位 房屋局部尺寸限值房屋局部尺寸限值(m)12.4.2现浇钢筋混凝土结构现浇钢筋混凝土结构1 房屋最大高度与房屋刚高宽比2 结构抗震等级3 规则结构与不规则结构4 结构体系选择及结构布置原则5 防震缝设置1房屋最大高度与房屋高宽比房屋最大高度与房屋高宽比现浇钢筋混凝土房屋结构适用的最大高度现浇钢筋混凝土房屋结构适用的最大高度 (m)结构体系结构体系烈度烈度6789框架框架60554525框架框架-抗震墙抗震墙130120100

59、50抗震墙抗震墙全部落地全部落分框支部分框支12010080不应采用不应采用筒体筒体框架框架-核心筒核心中筒筒中柱板柱-抗震墙抗震墙403530不应采用不应采用 对平面和竖向均不规则的结构或建造于对平面和竖向均不规则的结构或建造于类场地上的结类场地上的结 构，其适用的最大高构，其适用的最大高度尚应适当降低。当设防烈度为度尚应适当降低。当设防烈度为6、7、8度，且房屋高度分别超过度，且房屋高度分别超过120m、100m、80m时，不宜采用框支层现浇抗震墙结构。时，不宜采用框支层现浇抗震墙结构。结构类型结构类型6度度7度

60、度8度度9度度框架，板柱框架，板柱抗震墙抗震墙4432框架框架抗震墙抗震墙5543筒体，抗震墙筒体，抗震墙6654适用的房屋最大高宽比适用的房屋最大高宽比2结构抗震等级结构抗震等级结构的抗震等级结构的抗震等级1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；地震作用越大，房屋的抗震要求越高； 地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同烈度、场地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。地的结构的抗震要求可以有明显的差别。2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能；结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能； 主、次抗侧力构件的抗震要求应有差