高层建筑抗震设计

1、黄剑黄剑3.1 竖向荷载竖向荷载（简介）（简介）3.2 风荷载风荷载（重点）（重点）3.3 地震作用地震作用（工程结构抗震课介绍此部分内容）（工程结构抗震课介绍此部分内容）第第3 3章章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构的荷载和地震作用与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构 1）竖向荷载效应远大于多层建筑结构；）竖向荷载效应远大于多层建筑结构； 2）水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素；）水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素； 3）对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。）对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。高层建筑结构主要承受高层建筑

2、结构主要承受竖向荷载竖向荷载和和水平荷载水平荷载。1）竖向荷载）竖向荷载2）水平荷载）水平荷载恒荷载恒荷载活荷载活荷载风荷载风荷载地震作用地震作用3.1 3.1 恒荷载恒荷载 恒荷载是指各种结构构件自重和找平层、保温层、防水层、装修材料恒荷载是指各种结构构件自重和找平层、保温层、防水层、装修材料层、隔墙、幕墙及其附件、固定设备及其管道等重量，其标准值可按构件层、隔墙、幕墙及其附件、固定设备及其管道等重量，其标准值可按构件及其装修的设计尺寸和材料单位体积或面积的自重计算确定。及其装修的设计尺寸和材料单位体积或面积的自重计算确定。 材料容重可从材料容重可从荷载规范荷载规范查取；固定设备由相关专业提

3、供。查取；固定设备由相关专业提供。3.2 3.2 活荷载活荷载1、楼面活载、楼面活载 1）高层建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值）高层建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按系数，可按荷载规范荷载规范的规定取用。的规定取用。 2）在荷载汇集及内力计算中，应按未经折减的活荷载标准值进行计算，）在荷载汇集及内力计算中，应按未经折减的活荷载标准值进行计算，楼面活荷载的折减可在构件内力组合时取用。楼面活荷载的折减可在构件内力组合时取用。2、屋面活载、屋面活载 1）屋面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可）屋面均布活荷载的标准值及其组合值、频

4、遇值和准永久值系数，可按按荷载规范荷载规范的规定取用。的规定取用。 2）有些情况下，应考虑屋面直升机平台的活荷载。）有些情况下，应考虑屋面直升机平台的活荷载。3、屋面雪荷载、屋面雪荷载 （1）屋面水平投影面上的雪荷载标准值：）屋面水平投影面上的雪荷载标准值： S0为基本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上统计所得为基本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上统计所得 50 年一遇最大积雪的年一遇最大积雪的自重确定。按自重确定。按荷载规范荷载规范取用；取用；r为屋面积雪分布系数，可按为屋面积雪分布系数，可按荷载规范荷载规范取取用。用。 （2）雪荷载的组合值系数可取）雪荷载的组合值系数可取 0.7；频遇值系数

5、可取；频遇值系数可取 0.6；准永久值系数按雪；准永久值系数按雪荷载分区荷载分区、和和的不同，分别取的不同，分别取 0.5、0.2 和和 0。 （3）雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合。）雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合。4、施工活荷载、施工活荷载 施工活荷载一般取施工活荷载一般取 1.01.5kN/m2。 对高层建筑结构，计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。对高层建筑结构，计算活荷载产生的内力时，可不考虑活荷载的最不利布置。为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将这样求得的梁跨中截面和支座截为简化计算，可按活荷载满布进行计算，然后将这样求得的梁跨中截面和支座截面弯矩乘以面

6、弯矩乘以 1.11.3 的放大系数。的放大系数。0krSS3.3 3.3 风荷载风荷载 建筑高度建筑高度建筑外型建筑外型风的动力作用风的动力作用风向风向标准风速标准风速标准地貌标准地貌风荷载标准值风荷载标准值空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风，与建筑物有关的是空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风，与建筑物有关的是靠近地面的流动风，简称为近地风。靠近地面的流动风，简称为近地风。当风遇到建筑物时在其表面上所产生的压力或吸力即为建筑物的风荷载。当风遇到建筑物时在其表面上所产生的压力或吸力即为建筑物的风荷载。 对于高层建筑，一方面风使建筑物受到一个基本上比较稳定的风压，另一对于高

7、层建筑，一方面风使建筑物受到一个基本上比较稳定的风压，另一方面风又使建筑物产生风力振动。（静力动力）方面风又使建筑物产生风力振动。（静力动力） 3.3.1 风荷载标准值风荷载标准值kw1、基本风压、基本风压 我国我国荷载规范荷载规范规定，基本风压系以当地比较空旷平坦地面上规定，基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地离地 10m高，高，统计所得的统计所得的 50 年一遇年一遇 10 分钟平均最大风速分钟平均最大风速v0（m/s）为标准，）为标准，按风速确定的风压值，按风速确定的风压值，但不得小于但不得小于 0.3kN/m2。特别重要的高层建筑，取。特别重要的高层建筑，取100年。年。0w风压沿高

8、度的变化规律一般用指数函数表示，即风压沿高度的变化规律一般用指数函数表示，即2、风压高度变化系数、风压高度变化系数 风速大小与高度有关，一般风速大小与高度有关，一般近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大近地面处的风速较小，愈向上风速逐步加大。当。当达到一定高度时（达到一定高度时（300500m），风速不受地表影响，达到所谓梯度风。而且风速的），风速不受地表影响，达到所谓梯度风。而且风速的变化还与地面粗糙程度有关。变化还与地面粗糙程度有关。 z梯度风梯度风海洋乡村城市70799110049597690100617789100梯度风离地高度（m）HzvvHzHHv分别为标准高度（例如10m）及该处

9、的平均风速；地面粗糙度系数；地表粗糙程度愈大， 值则愈大； 由于由于规范规范只给出了只给出了10m高度处的风压，则其他高度处的风压可由此求得。高度处的风压，则其他高度处的风压可由此求得。风压高度变化系数：为某类地表上空高度处的风压与基本风压的比值，风压高度变化系数：为某类地表上空高度处的风压与基本风压的比值，该系数取决于地面粗糙程度指数。该系数取决于地面粗糙程度指数。 现行规范将地面粗糙程度分为四类：现行规范将地面粗糙程度分为四类： A类类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；指田野、乡

10、村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类类指有密集建筑群的城市市区；指有密集建筑群的城市市区； D类类指密集建筑群且房屋较高的城市市区指密集建筑群且房屋较高的城市市区。 3、风荷载体型系数、风荷载体型系数 1）风压分布系数）风压分布系数风压与体型的关系风压与体型的关系 2）定义：）定义：风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起的压力风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面所引起的压力(吸力吸力)与原与原始风速算得的理论风压的比值。始风速算得的理论风压的比值。 3）特点：）特点：风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的方法确定，它风荷载体型系数一般都是通过实测或风洞模拟试验的方

11、法确定，它表示建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律，主要与建筑物的表示建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律，主要与建筑物的体型与尺体型与尺度度有关。有关。s迎风面的风压力在建筑物的中间偏上为最大，两边及底下最小；侧风面一般近迎风面的风压力在建筑物的中间偏上为最大，两边及底下最小；侧风面一般近侧大，远侧小，分布也极不均匀；背风面一般两边略大，中间小。侧大，远侧小，分布也极不均匀；背风面一般两边略大，中间小。 3）计算：）计算：在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平在计算风荷载对建筑物的整体作用时，只需按各个表面的平均风压计算，即采用各个表面的平均风荷载体型系数计算。

12、均风压计算，即采用各个表面的平均风荷载体型系数计算。 4）风荷载体型系数的确定：根据设计经验和风洞试验）风荷载体型系数的确定：根据设计经验和风洞试验（）单体风压体型系数（）单体风压体型系数例例:+0.8-0.6-0.6(0.48+0.03H/L)0.8+1.2/n1/2当表面粗糙时取当表面粗糙时取s = 0.8（2）群体风压体型系数）群体风压体型系数对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时，由于漩涡对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋相互间距较近时，由于漩涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大。的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大。高层规程高层规程规定，当多栋或群集的高层

13、建筑相互间距较近时，宜规定，当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。试验确定。（3）局部风压体型系数）局部风压体型系数在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，要采用局部风荷载在计算风荷载对建筑物某个局部表面的作用时，要采用局部风荷载体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等强度和构件连接强度。体型系数，用于验算表面围护结构及玻璃等强度

14、和构件连接强度。檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数不宜小于荷载体型系数不宜小于2.02.0。设计建筑幕墙时，应按有关的标准规定采用。设计建筑幕墙时，应按有关的标准规定采用。 4、风振系数、风振系数 ）风速特点：）风速特点：风速的变化可分为两部分：一种是长周期的成分，其值一般在风速的变化可分为两部分：一种是长周期的成分，其值一般在10min以上；另一种以上；另一种是短周期成分，一般只有几秒左右。因此，为便于分析，通常把实际风分解为是短周期成分，一般只有几秒左右。因此，为便于分析，通常把实际风分解为平均风

15、平均风（稳定风）和脉动风（稳定风）和脉动风两部分。稳定风周期长，对结构影响小；脉动风周期短，对结构两部分。稳定风周期长，对结构影响小；脉动风周期短，对结构影响大。影响大。 ）风的动力效应：）风的动力效应：对于高度较大、刚度较小的高层建筑，脉动风压会产生不可对于高度较大、刚度较小的高层建筑，脉动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑，目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效忽略的动力效应，在设计中必须考虑，目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，即对风压值乘以风振系数。应，即对风压值乘以风振系数。z2）计算：）计算： 对于基本自振周期对于基本自振周期T T1 1大于大于0.25s0.

16、25s的工程结构，以及高度大于的工程结构，以及高度大于30m30m且高宽比大于且高宽比大于1.51.5的高柔房屋的高柔房屋均应考虑脉动风压对结构产生的风振影响。均应考虑脉动风压对结构产生的风振影响。3.3.2 总风荷载总风荷载 总风荷载为建筑物各个表面上承受风力的合力，是总风荷载为建筑物各个表面上承受风力的合力，是沿建筑物高度变化的线荷载。沿建筑物高度变化的线荷载。通常按通常按x、y两个互相垂直的方向分别计算总风荷载。两个互相垂直的方向分别计算总风荷载。 z高度处的总风荷载标准值按下式计算：高度处的总风荷载标准值按下式计算：+0.8-0.6-0.6(0.48+0.03H/L)Wz1Wz2Wz3

17、Wz4例例 题题 地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地地震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球表层的振动 。地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有有500500万次。其中约万次。其中约5 5万次人们可以感觉到；能造成破坏的万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有约有10001000次；次； 7 7级以上的大地震平均一年有十几次。目前级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是记录到的世界上最大地震是 8.9 8.9级，发生于级，发生于19601960年年5 5月月2222日的智利地

18、震。日的智利地震。 什么是地震？什么是地震？什么叫震源、震中、震中距？什么叫震源、震中、震中距？地球内部发生地震的地方叫地球内部发生地震的地方叫震源震源；震源在地面上的投影点称为震源在地面上的投影点称为震中震中；震中及其附近的地方称为震中及其附近的地方称为震中区震中区，也称，也称极震区极震区 ；从震中到地面上任何一点的距离称为从震中到地面上任何一点的距离称为震中距震中距。地震波地震波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。地震波分为体波和面波。地震波分为体波和面波。体波体波横波（横波（S S波）波）纵波（纵波（P P波）波）面波面

19、波瑞利波瑞利波乐甫波乐甫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,100-800m/s纵波特点纵波特点: :周期短周期短, ,振幅小振幅小, , 波速快波速快,200-1400m/s,200-1400m/s面波比体波衰减慢、振幅大、面波比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。建筑物破坏周期长、传播远。建筑物破坏主要由面波造成。主要由面波造成。杂波P波开始S波开始面波开始能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相差约能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相差约3232倍；相差二级，倍；相差二级，能量相差能量相差10001000倍。倍。 反映一次

20、地震本身大小的等级，用反映一次地震本身大小的等级，用M M表示表示AMlog式中式中A A表示标准地震仪距震中表示标准地震仪距震中100km100km纪录的最大水平地动位移，单位为微米。纪录的最大水平地动位移，单位为微米。ME5 . 18 .11log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。 微震微震- 2- 2级以下。级以下。 人感觉不到人感觉不到有感地震有感地震- 2-4- 2-4级级 人有感觉人有感觉破坏性地震破坏性地震- 5- 5级以上级以上 有破坏有破坏 强烈地震强烈地震- 7- 7级以上级以上 有破坏有破坏 特大地震特大地震- 8- 8级以

21、上级以上 有破坏有破坏 由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成的破坏也由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成的破坏也不同。震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一不同。震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一定就小。定就小。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，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、地质构造和地基条件等因素有关。度、地质构造和地基条件等因素有关。一次地震，不同地区可以有不同的地震烈度。一次地震，不同地

22、区可以有不同的地震烈度。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。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。用用I I表示。表示。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，将地震烈度分为，将地震烈度分为1-121-12度。度。无感无感 1室内个别静止中的人室内个别静止中的人感觉感觉 2悬挂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人室内少数静止中的人感觉感觉 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

23、室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数外少数人感觉。少数人梦中惊醒人梦中惊醒 43（2-4）31（22-44）不稳定器物翻倒不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝出现微细裂缝室内普遍感觉。室外室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人多数人感觉。多数人梦中惊醒梦中惊醒 56（5-9）63（45-89）河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏损坏个别砖瓦掉落、个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝墙体微细裂缝惊惶失措，仓皇逃出惊惶失措，仓皇逃

24、出 613（10-18）125（90-177）河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏轻度破坏局部破坏局部破坏开裂，但不妨碍使用开裂，但不妨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。大多数砖烟囱严重破坏干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏中等破坏结构受损，结构受损，需要修理需要修理摇晃颠簸，行走困难摇晃颠簸，行走困难 850（36-71）500（354-707）干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出干硬土

25、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。砖烟囱出现倒塌现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏严重破坏墙体龟裂，墙体龟裂，局部倒塌，修复困难局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人坐立不稳。行动的人可能摔跤可能摔跤 9100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大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多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌倒塌大部倒塌，不大部倒塌，不堪修复堪修复骑自行车的人会摔倒。骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感出几尺远。有抛起感 10地震断裂延续很长。

26、山崩常见。基岩上的拱桥地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁坏毁灭毁灭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/一个地区未来一个地区未来5050年内一般场地条件下可能遭受的，具有年内一般场地条件下可能遭受的，具有10%10%超越概率的超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。用地震烈度值称为该地区的基本烈度。用IbIb表示。表示。基本烈度相当于基本烈度

27、相当于475475年一遇的最大地震的烈度。年一遇的最大地震的烈度。各地区的基本烈度由各地区的基本烈度由中国地震动参数区划图中国地震动参数区划图(GB18306-2001)(GB18306-2001)确定。确定。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度称为设按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度称为设防烈度，用防烈度，用IdId表示。表示。一般情况下，可采用一般情况下，可采用中国地震动参数区划图中国地震动参数区划图中的地震基本中的地震基本烈度。对已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈烈度。对

28、已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈度进行抗震设防。度进行抗震设防。设防烈度的取值依据：规定设防烈度的取值依据：规定规范规定：规范规定：抗震设防烈度为抗震设防烈度为6 6度及以上地区的建筑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偶遇烈度或中震烈度）偶遇烈度或中震烈度）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）内出现的频度最高的烈度。也年）内出现的频度最高的烈度。也称为常遇烈度、小震烈度，用称为常遇烈度、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%，重现，重现期为期为5050年。年。 建筑所在地区在设计基准期（建筑所在地区

29、在设计基准期（5050年）内具有超越概率年）内具有超越概率2%-3%2%-3%的地震烈的地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为度。也称为大震烈度，重现期约为20002000年。年。偶遇烈度或中震烈度）偶遇烈度或中震烈度）设计地震分组是新规范新提出的概念，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、设计远震的用以代替旧规范设计近震、设计远震的概念。概念。在宏观烈度大体相同条件下，处于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害比中小级震级近震中距的情况严重的多。重的多。设计地震分三组设计地震分三组对于对于类

30、场地，第一、二、三组的设类场地，第一、二、三组的设计特征周期分别为：计特征周期分别为：0.35s0.35s、0.40s0.40s、0.45s.0.45s.6度近震6度远震7度近震7度远震由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震波引起的强烈地面振由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有：动所造成的灾害。主要有：1 1、地面破坏。、地面破坏。 如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；一、直接灾害：一、直接灾害：2 2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；如房屋倒塌、桥梁断落、

31、水坝开裂、铁轨变形等；2 2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；2 2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；2 2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；3 3、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；4 4、海啸。、海啸。 海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏

32、；海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。1 1、火灾、火灾 由震后火源失控引起；由震后火源失控引起； 1923 1923年日本关东地震，东年日本关东地震，东京市内京市内227227处起火，处起火，3333处未能处未能扑灭造成火灾蔓，旧市区烧毁扑灭造成火灾蔓，旧市区烧毁约约50%50%；横滨市烧毁；横滨市烧毁80%80%，死亡，死亡1010万。

33、万。主要的次生灾害有：主要的次生灾害有： 2 2、水灾。、水灾。 由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；3 3、毒气泄漏。、毒气泄漏。 由建筑物或装置破坏等引起；由建筑物或装置破坏等引起；4 4、瘟疫。、瘟疫。 由震后生存环境的严重破坏而引起由震后生存环境的严重破坏而引起. .三、工程结构破坏现象三、工程结构破坏现象1 1、结构丧失整体性、结构丧失整体性2 2、承重结构强度不足、承重结构强度不足3 3、结构变形过大导致倒塌、结构变形过大导致倒塌4 4、结构构件连接支撑失效、结构构件连接支撑失效三、工程结构破坏现象三、工程结构破坏现象1 1、结构丧失整体性、结构丧失整体

34、性2 2、承重结构强度不足、承重结构强度不足3 3、结构变形过大导致倒塌、结构变形过大导致倒塌5 5、地基失效、地基失效6 6、非结构构件破坏、非结构构件破坏4 4、结构构件连接支撑失效、结构构件连接支撑失效三、工程结构破坏现象三、工程结构破坏现象1 1、结构丧失整体性、结构丧失整体性2 2、承重结构强度不足、承重结构强度不足3 3、结构变形过大导致倒塌、结构变形过大导致倒塌通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。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。1.1.目的目的具体通过具体通过“三水准三水准”的抗震设防要求和的抗震设防要求和“两阶段两阶段”的抗震设计

35、方法实的抗震设计方法实现。现。2.“2.“三水准三水准”抗震设防目标抗震设防目标当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。或不需修理可继续使用。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续使用。修理或不需修理仍可继续使用。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破坏。塌或发生危及生命的严重破坏。 简称为：简

36、称为：“小震小震不坏，中震可修，大不坏，中震可修，大震不倒震不倒”。4.“4.“两阶段两阶段”抗震设计方法抗震设计方法第一阶段：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。此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。第二阶段：第二阶段： 对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验算。对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验算。有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等

37、抗震设防烈度为抗震设防烈度为6 6度及以上地区的所有新建建筑工程均必需度及以上地区的所有新建建筑工程均必需进行抗震设计。进行抗震设计。 规范适用于规范适用于6-96-9度地区抗震设计及隔震、消能减震设计。度地区抗震设计及隔震、消能减震设计。 超过超过9 9度的地区和行业有特殊要求的工业建筑按有关专门规定执行。度的地区和行业有特殊要求的工业建筑按有关专门规定执行。一般情况下采用抗震设防烈度。一般情况下采用抗震设防烈度。 在一定条件下可采用抗震设防区划提供的地震动参数。在一定条件下可采用抗震设防区划提供的地震动参数。建筑类别不同，抗震设防标准也不同。建筑类别不同，抗震设防标准也不同。抗震次要建筑抗

38、震次要建筑丁类丁类 除甲乙丁类以外的一般建筑除甲乙丁类以外的一般建筑丙类丙类 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑乙类乙类 重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑甲类甲类 设设防防分分类类1.1.抗震设防分类抗震设防分类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济产生的影响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。建筑抗震设计规范建

39、筑抗震设计规范GB50011-2001GB50011-2001对上面标准作了修改。对上面标准作了修改。应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6 6度时度时不应降低不应降低丁类丁类应符合本地区抗震设防烈度度的要求应符合本地区抗震设防烈度度的要求丙类丙类一般情况下，当抗震设防烈度为一般情况下，当抗震设防烈度为6-86-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1 1度的度的要求；当要求；当9 9度时，应符合比度时，应符合比9 9度抗震设防更高的要求，对较小的乙类建筑，当其结度抗震设防更高的要求

40、，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施抗震措施乙类乙类当抗震设防烈度为当抗震设防烈度为6-86-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1 1度的要求；度的要求；当为当为9 9度时，应符合比度时，应符合比9 9度抗震设防更高的要求度抗震设防更高的要求甲类甲类抗抗震震措措施施较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝

41、土结构或钢结构。抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝土结构或钢结构。2.2.抗震设防措施抗震设防措施抗震措施抗震措施: :除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。包括抗震构造措施。抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。各种细部要求。 甲类：地震作用计算以及抗震构造措施均应高于本地区的设防甲类：地震作用计算以及抗震构造措施均应高于本地区的设防烈度。按地震安全性评价结果确定。烈度。按地震安全性评价结果确定。 乙类：按设防烈度进行抗震验算。

42、构造措施按高一度处理。乙类：按设防烈度进行抗震验算。构造措施按高一度处理。 丙类：按设防烈度考虑地震作用计算和构造处理。丙类：按设防烈度考虑地震作用计算和构造处理。 丁类：按设防烈度考虑地震作用计算，可适当降低构造措施要丁类：按设防烈度考虑地震作用计算，可适当降低构造措施要求。（求。（6 6度时不降低）度时不降低）3.3.地震作用地震作用在设防烈度为在设防烈度为6 6度时，除规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建度时，除规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。筑可不进行地震作用计算。 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根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原

43、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概念设计。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。 基本内容有三部分：基本内容有三部分： 1. 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； 2.2.合理的建筑结构体系选择；合理的建筑结构体系选择； 3.3.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。 4 4、非结构构件、非结构构件 基本概念：基本概念：地震作用与地震作用效应地震作用与地震作用效应地震作用：是指地面震动在结构上产生动力荷载，俗称为地震荷地震作用：是指地面震动在结构上产生动力荷载，俗称为地震荷载。载。注意：是间接作用注意

44、：是间接作用地震作用效应：地震作用产生结构的内力和变形地震作用效应：地震作用产生结构的内力和变形结构动力特性：结构动力特性： 结构的自振周期、阻尼、振型等。结构的自振周期、阻尼、振型等。结构的地震反应分析：结构的地震反应分析：是结构地震作用的计算方法是结构地震作用的计算方法结构的地震反应：结构的结构的地震反应：结构的 位移、速度、加速度位移、速度、加速度 及内力和变形及内力和变形 。 地震作用简化为三个方向：两个水平方向，一个竖向。地震作用简化为三个方向：两个水平方向，一个竖向。地震作用的简化：地震作用的简化： 一般分别计算三个方向的地震作用。一般分别计算三个方向的地震作用。等等 效效 静静

45、力力 法法简简 化化 的的 底底 部部 剪剪 力力 法法振振 型型 分分 解解 反反 应应 谱谱 法法反反 应应 谱谱 理理 论论静静 态态 分分 析析 （ 最最 不不 利利 状状 态态 分分 析析 ）弹弹 性性 全全 过过 程程 分分 析析弹弹 塑塑 性性 全全 过过 程程 分分 析析动动 态态 分分 析析 （ 全全 过过 程程 时时 程程 分分 析析 ）确确 定定 性性 方方 法法非非 确确 定定 性性 方方 法法 随随 机机 振振 动动 分分 析析地地 震震 作作 用用 下下 结结 构构 的的 计计 算算 方方 法法本科生学习内容本科生学习内容一、一、结构的计算简图结构的计算简图 水平地

46、震作用下结构的自由度简化水平地震作用下结构的自由度简化体系的自由度问题体系的自由度问题一个自由质点一个自由质点, ,若不考虑其转动若不考虑其转动, ,则相对于空间坐标系有则相对于空间坐标系有3 3个独立的个独立的唯一分量唯一分量, ,因而有三个自由度（上下、左右、前后）因而有三个自由度（上下、左右、前后）, ,而在平面内而在平面内只有两个自由度只有两个自由度. .如果忽略直杆的轴向变形如果忽略直杆的轴向变形, ,则在平面内则在平面内与直杆相连的质点只有一个位移分量与直杆相连的质点只有一个位移分量, ,即只有一个自由度即只有一个自由度二二 、反应谱理论、反应谱理论根据已有的大量地震地面运动的记录

47、，再运用结构动力学中弹性振根据已有的大量地震地面运动的记录，再运用结构动力学中弹性振动理论，通过计算结构的地震反应来确定地震作用。动理论，通过计算结构的地震反应来确定地震作用。（将计算结果以地震反应随结构自振周期的变化规律曲线的方式表达，（将计算结果以地震反应随结构自振周期的变化规律曲线的方式表达，供设计时查用。有最大加速度反应谱、最大速度反应谱、最大位移供设计时查用。有最大加速度反应谱、最大速度反应谱、最大位移反应谱等。）反应谱等。）周期T加速度反应加速度反应谱三、地震反应谱示例（三、地震反应谱示例（ ）（计算从略）（计算从略）周期（ ）速度（）周期（ ）加速度（ ）位移（）周期（ ）岩石坚硬场地厚无粘性土层软土层速速度度反反应应谱谱加加速速度度反反应应谱谱位位移移反反应应谱谱场场地地影影响响四、反应谱的特征四、反应谱的特征 1.1.加速度反应随结构自振周期增大而减小。加速度反应随结构自振周期增大而减小。 2.2.位移随周期增大而增大。位移随周期增大而增大。 3.3.阻尼比的增大使地震反应减小。阻尼比的增大使地震反应减小。 4.4.场地的影响，软弱的场地使地震反应的峰值范围加大。场地的影响，软弱的场地使地震反应的峰值范围加