建筑抗震设计-1

1、第五章 建筑抗震设计1、地震概念及建筑抗震的基本要求2、地震作用和结构抗震验算 地震概念及建筑抗震的基本要求建筑结构抗震设计应研究的对象 1. 地震动的特性 2. 建筑结构的特性 地震概念及建筑抗震的基本要求地震 地震是一种自然现象。据统计，全世界每年发生的地震约达五百多万次，绝大多数地震由于发生在地球深处，或者它所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，是地震总数的1左右。造成灾害的强烈地震则更少，平均每年发生十几次。强烈地震会引起地面剧烈摇晃和颠簸，并会危及人民的生命财产安全和造成工程建筑物的破坏。地震还可引起火灾、水灾、山崩、滑坡以及海啸。这些现象都给人类造成灾难。

2、地震概念及建筑抗震的基本要求震源、震中、地震波地震概念及建筑抗震的基本要求地震震级地震动地面运动加速度地震概念及建筑抗震的基本要求地震烈度1.众值烈度63.2%2.基本烈度10%3.罕遇地震烈度2%-3%地震概念及建筑抗震的基本要求地震影响1.抗震设防烈度和设计基本地震加速度抗震设防烈度6789设计基本地震加速度0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g地震概念及建筑抗震的基本要求地震动的特性 加速度幅值 频谱特性 持续时间地震概念及建筑抗震的基本要求设计特征周期 地震动反应谱特征周期设计地震分组地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震设防分类和设防标准 根据其使用功能的重要

3、性划分甲类、乙类、丙类、丁类甲类建筑地震破坏后对社会有严重影响，对国民经济有巨大损失或有特殊要求的建筑。乙类建筑主要指使用功能不能中断或需要尽快恢复，且地震破坏会造成社会重大影响和国民经济重大损失的建筑。丙类建筑地震破坏后有一定影响及其他不属于甲、乙、丁类的建筑。丁类建筑地震破坏或倒塌不会影响甲、乙、丙类建筑，且社会影响、经济损失轻微的建筑。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震设防标准甲类建筑地震作用计算高于本地区设防烈度要求；抗震措施：68度，提高1度，9度时比9度更高。乙类建筑地震作用计算符合本地区设防烈度要求；抗震措施：68度，提高1度，9度时比9度更高。丙类建筑地震作用计算和抗震措施均

4、应符合本地区设防烈度要求。丁类建筑一般地震作用应符合本地区设防烈度要求；抗震措施适当降低，但度时不应降低。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震设计思想抗震设防目标小震不坏、中震可修、大震不倒小震不坏：弹性、正常使用状态、可用弹性理论分析。中震可修：结构具有相当的变形能力，不发生不可修复的脆性破坏。大震不倒：具有足够的变形能力。地震概念及建筑抗震的基本要求两阶段抗震设计步骤 第一阶段设计：以多遇地震（第一水准）下的弹性地震作用进行构件内力分析，然后用与设防烈度（第二水准）相应的多系数表达的抗震承载力验算公式验算结构构件。 第二阶段设计：对有特殊要求的建筑、地震时易倒塌的结构以及有明显不规则的结构

5、，除进行第一阶段变形验算外，还要进行罕遇地震作用下的结构薄弱层的弹塑性变形验算，目的是防止倒塌。地震概念及建筑抗震的基本要求场地和地基 场地工程群体所在地 建筑场地的选择应避开不利和危险地段 建筑场地的类别划分、类地震概念及建筑抗震的基本要求建筑抗震概念设计1.建筑设计和结构的规则性 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。地震概念及建筑抗震的基本要求不规则结构地震概念及建筑抗震的基本要求不规则结构地震概念及建筑抗震的基本要求不规则结构对抗震的不利影响1.影响合理有效地布置抗侧力构件，减弱甚至严重影响建筑结构的抗震能力；2.影响结构计算模型的有效性；3.影响对抗震薄弱部

6、位采取的抗震构造措施的有效性。地震概念及建筑抗震的基本要求不规则建筑的设计要求 平面不规则，竖向规则：采用空间结构计算模型； 平面规则，竖向不规则：采用空间结构计算模型，薄弱层的地震剪力乘以1.15，弹塑性变形分析； 平面不规则，竖向不规则：同时符合上述要求。地震概念及建筑抗震的基本要求防震缝 应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差，留有足够宽度，其两侧的上部结构应完全分开。地震概念及建筑抗震的基本要求建筑结构体系的要求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力。3.应具有必要的抗震承

7、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。地震概念及建筑抗震的基本要求地震概念及建筑抗震的基本要求结构体系宜符合的要求1.宜有多道抗震防线2.宜有合理的刚度和承载力分布。3.结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。地震概念及建筑抗震的基本要求抗侧力结构和构件的延性设计 1.延性是指材料、构件截面、构件或整体结构抵抗非线性变形的能力。2.延性的表达 yu/地震概念及建筑抗震的基本要求构件的延性 截面曲率延性比 截面转角延性比 构件位移延性比yufyuyuf /f/地震概念及建筑抗震的基本要求3.构件延性设计的方法 砌体结构 混凝土结构 预应力结构 钢

8、结构地震概念及建筑抗震的基本要求4.为实现结构延性设计，构件的连接应符合的要求。（1）构件节点的破坏不应先于其连接的构件。（2）预埋件的锚固破坏不应先于连接件。（3）装配式结构构件的连接应能保证结构的整体 性。（4）预应力混凝土构件的预应力钢筋宜在节点核心 区以外锚固。地震概念及建筑抗震的基本要求结构分析1.应进行多遇地震作用下的内力和变形分析。2.对不规则且具有明显薄弱部位的结构，应进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析。3.当结构在地震作用下的重力附加弯矩大于初始弯矩的10%时，应计入重力二阶效应的影响。4.应按照楼、屋盖在平面内的变形情况确定刚性、半刚性、或柔性的横隔板，再按抗侧力系统的布置

9、确定抗侧力构件间的共同工作并进行各构件间的地震内力分析。地震概念及建筑抗震的基本要求重力二阶效应 0.1时不考虑 0.1时构件内力 增大系数 1/（1-)地震概念及建筑抗震的基本要求结构材料与施工一、抗震结构对材料和施工质量的特别要求， 应在设计文件上注明。二、结构材料性能指标，应符合最低要求。 1. 砌体结构材料应符合下列规定： 1) 烧结普通粘砖和烧结多孔粘土砖的强度等级不应 低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5； 2) 混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于 MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5。 地震概念及建筑抗震的基本要求 2. 混凝土结构材料应符合下列规定： 1)

10、混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级 为一级的框架梁、柱、节点核心区，不应低于 C30，构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应 低于C20； 2) 抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢 筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈 服强度实测值的比值不应小于1.25，且钢筋的屈 服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。地震概念及建筑抗震的基本要求 3. 钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值 的比值不应小于1.2； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且延伸率应大 于20%； 3) 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。地震概念及建筑抗震的基本要求施工

11、1.施工中，需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时，应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算，并应满足挠度和裂缝宽度的限值、最小配筋率、钢筋间距等构造要求。2.采用焊接连接的钢结构，当钢板厚不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力时，受拉构件板厚度方向截面收缩率不应小于国家标准规定的容许值。3.钢筋混凝土构造柱、芯柱和底部框架-抗震墙砌体房屋重砌体抗震墙的施工，应先砌墙后浇构造柱、芯柱和框架梁柱的混凝土。地震概念及建筑抗震的基本要求抗震计算的基本步骤一、第一阶段设计 1. 收集基本资料，确定基本计算参数。 2. 计算地震作用和地震作用效应。 3. 结构抗震验算。地震概念及建筑抗震的基

12、本要求二、第二阶段设计 1. 结构实际承载力分析。 2. 确定抗震薄弱层、薄弱部位。 3. 薄弱层、薄弱部位弹塑性变形计算。 4. 防倒塌验算。地震作用和结构抗震验算结构抗震设计的一般规定1.各类建筑结构的地震作用，应符合下列规定：1)一般情况下，应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。2)有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。3)质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。4)8、9度时的大跨

13、度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。注：8、9度时采用隔震设计的建筑结构， 应按有关规定计算竖向地震作用。地震作用和结构抗震验算2.各类建筑结构的抗震计算方法 底部剪力法高度不超过40m，以剪切变形为主，质量和刚度分布比较均匀，近似单质点的结构。 振型分解反应谱法其他建筑。 地震作用和结构抗震验算地震作用和结构抗震验算地震作用和结构抗震验算时程分析法特别不规则建筑、甲类建筑地震作用和结构抗震验算结构抗震验算1.6度时建筑（建造于类场地上较高的高层建筑除外），以及生土房屋和木结构房屋等，应允许不进行截面抗震验算，但应符合有关抗震措施要求。2.6度时建造于类场地上较高的高层建筑，

14、7度和7度以上的建筑结构（生土房屋和木结构房屋等除外），应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。地震作用和结构抗震验算3.重力荷载代表值 计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。n1iikEkEQGGi地震作用和结构抗震验算4.建筑结构的地震影响系数曲线55 . 005. 09 . 0805. 002. 07 . 106. 005. 0121地震作用和结构抗震验算地震作用和结构抗震验算5.建筑结构的地震影响系数 建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。地震作用和结构抗震验算6.结构自振周期 等效单质点方法

15、等截面悬臂杆的顶点位移法 能量法 经验公式gK/G2TeqT1nT1u7 . 1Tn1in1iii2iiT1uG/uG2T地震作用和结构抗震验算水平地震作用计算1.底部剪力法计算结构的水平地震作用和楼层地震剪力地震作用和结构抗震验算EknnFF地震作用和结构抗震验算 抗震验算时，结构任一层的水平地震剪力应符合下式要求nijjEkiGV地震作用和结构抗震验算2.结构楼层水平地震剪力在抗侧力结构中的分配原则，不考虑扭转影响时1）刚性楼盖建筑2）柔性楼盖建筑3）半刚性楼、屋盖建筑VGGVVKKVEiEiiiii地震作用和结构抗震验算3.地基与结构动力相互作用的影响 一般情况下可不考虑(5.2.7)

16、8度9度、类场地箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑。9 . 011)TTT(地震作用和结构抗震验算结构构件截面抗震验算1.结构构件的截面抗震验算 SR/RE RE承载力抗震调整系数； R结构构件承载力设计值。地震作用和结构抗震验算结构构件截面抗震验算2.结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算： S= GSGE+ EhSEHK+ EvSEVK+W WSWK地震作用和结构抗震验算结构抗震变形验算1.楼层最大弹性层间位移验算验算范围：钢筋混凝土结构，多高层钢结构。验算目的：避免填充墙出现连通裂缝，控制框架柱开裂验算时采用的作用效应组合wkwEhkGESSSS

17、地震作用和结构抗震验算结构抗震变形验算 验算要求 huee结构类型e钢筋混凝土框架1/550钢筋混凝土框架-抗震墙、板-抗震墙、框架-核心筒1/800钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/1000钢筋混凝土框支层1/1000多、高层钢结构1/300地震作用和结构抗震验算结构抗震变形验算2.罕遇地震作用下结构薄弱层的弹塑性变形验算应进行弹塑性变形验算：1）8度、类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；2）79度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构；3）高度大于150m的钢结构；4）甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；5）采用隔震和消能减震设计的结构。地震作用和结构抗震验算