抗震设计的基本知识

1、 学习情境四学习情境四教学单元教学单元3 抗震设计基本知识抗震设计基本知识与框架结构的抗震措施与框架结构的抗震措施重重 点点1. 1. 震级与烈度；震级与烈度；2. 2. 建筑抗震设防烈度、设防目标、设防标准、抗震建筑抗震设防烈度、设防目标、设防标准、抗震概念设计的基本要求。概念设计的基本要求。难难 点点抗震概念设计的基本要求。抗震概念设计的基本要求。一、震级与烈度一、震级与烈度1.1.震级震级是指地震大小，震级代表地震本身的强弱，只同震是指地震大小，震级代表地震本身的强弱，只同震源发出的地震波能量有关；源发出的地震波能量有关； 汶川地震震级为汶川地震震级为8.08.0级级世界上最大的震级为世

2、界上最大的震级为9.5级级 2. 2.地震烈度地震烈度 指地震时某一地点震动的强烈程度指地震时某一地点震动的强烈程度 目前我国地震烈度分为目前我国地震烈度分为1212度度 汶川地震时震中的映秀烈度为汶川地震时震中的映秀烈度为1111度，成都烈度为度，成都烈度为7 7度度二、建筑抗震设防二、建筑抗震设防 1.1.设防依据设防依据设防烈度设防烈度 作为一个地区建筑抗震设防依据的烈度作为一个地区建筑抗震设防依据的烈度称为称为抗震设防烈度抗震设防烈度。北京抗震设防烈度为8度淄博抗震设防烈度7度地震后汶川抗震设防烈度8度 1 小震不坏小震不坏 2 中震可修中震可修 3 大震不倒大震不倒 “三水准三水准”

3、的抗震设防目标。的抗震设防目标。 2 .2 .抗震设防目标抗震设防目标 第二水准：第二水准：“中震可修中震可修”，当遭受到当遭受到相当于本地区设相当于本地区设防烈度防烈度的地震影响时，建筑可能损坏，经一般修理或不需的地震影响时，建筑可能损坏，经一般修理或不需修理仍能继续使用。修理仍能继续使用。第三水准：第三水准：“大震不倒大震不倒”，当遭遇受到当遭遇受到高于本地区设高于本地区设防烈度防烈度的罕遇地震（简称的罕遇地震（简称“大震大震”）影响时，建筑不致倒）影响时，建筑不致倒塌或发生危及生命的严重损坏。塌或发生危及生命的严重损坏。第一水准：第一水准：“小震不坏小震不坏”，即当遭受到多遇的即当遭受到

4、多遇的低于本地区设低于本地区设防烈度防烈度的地震（简称的地震（简称“小震）影响时，建筑物一般应不受损坏或小震）影响时，建筑物一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用。不需修理仍能继续使用。 周村地区的抗震设防烈度是周村地区的抗震设防烈度是7 7度，某次地震度，某次地震时对周村的影响程度时对周村的影响程度 7度 建筑物可修建筑物可修 建筑物不坏建筑物不坏 建筑物不倒建筑物不倒 3. 3.设防分类设防分类（1 1）建筑物重要性分类）建筑物重要性分类甲类建筑甲类建筑有特殊要求的建筑，如遇地有特殊要求的建筑，如遇地震破坏会导致严重后果（如放射性物质的污染，震破坏会导致严重后果（如放射性物质的污染，剧毒气体

5、的扩散或引起爆炸等）和经济上重大损剧毒气体的扩散或引起爆炸等）和经济上重大损失的建筑；政治上重大损失的建筑；政治上有特失的建筑；政治上重大损失的建筑；政治上有特殊要求的或其它特别重要的建筑等。殊要求的或其它特别重要的建筑等。毛主席纪念堂毛主席纪念堂三峡三峡乙类建筑乙类建筑国家重点抗震城市的生命线工程的建筑国家重点抗震城市的生命线工程的建筑（如消防、急救、供水、供电等）或人流密集的多层的（如消防、急救、供水、供电等）或人流密集的多层的大型公共建筑等。大型公共建筑等。 我国在我国在20082008年汶川地震后，将年汶川地震后，将建筑抗震设防分类标准建筑抗震设防分类标准：进：进行修订，新标准规定行修

6、订，新标准规定“教育建筑中，幼儿园、小学、中学的教学用教育建筑中，幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别应不低于重点设防类（乙房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别应不低于重点设防类（乙类）。类）。”主要是体现对未成年人的保护。此外，此类建筑的人员密主要是体现对未成年人的保护。此外，此类建筑的人员密度较高，地震时容易导致大量人员伤亡。度较高，地震时容易导致大量人员伤亡。 丙类建筑丙类建筑 除甲、乙、丁类以外的建筑，如一般工除甲、乙、丁类以外的建筑，如一般工业与民用建筑（公共建筑、住宅、旅馆、厂房等）。业与民用建筑（公共建筑、住宅、旅馆、厂房等）。 丁类建筑丁类建筑 次要建筑，

7、如遇到地震破坏不易造成人员次要建筑，如遇到地震破坏不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑（如一般的仓库、人员较少的伤亡和较大经济损失的建筑（如一般的仓库、人员较少的辅助性建筑）。辅助性建筑）。 4.设防标准设防标准甲类建筑甲类建筑地震作用地震作用计算计算本地区抗震设防烈度本地区抗震设防烈度抗震措施抗震措施=本地区抗震设防烈度本地区抗震设防烈度+1度度乙类建筑乙类建筑地震作用地震作用计算计算=本地区抗震设防烈度本地区抗震设防烈度抗震措施抗震措施=本地区抗震设防烈度本地区抗震设防烈度+1度度丙类建筑丙类建筑地震作用地震作用计算计算=本地区抗震设防烈度本地区抗震设防烈度抗震措施抗震措施=本地区抗震设防

8、烈度本地区抗震设防烈度丁类建筑丁类建筑地震作用地震作用计算计算=本地区抗震设防烈度本地区抗震设防烈度抗震措施抗震措施=本地区抗震设防烈度本地区抗震设防烈度1度度例：已知北京地区的抗震设防烈度为例：已知北京地区的抗震设防烈度为8度，度，“毛主毛主席纪念堂席纪念堂”为甲类建筑，请问毛主席纪念堂的为甲类建筑，请问毛主席纪念堂的抗抗震措施震措施应按符合几度抗震设防应按符合几度抗震设防? 已知淄博周村地区的抗震设防烈度为已知淄博周村地区的抗震设防烈度为7 7度，淄博职业度，淄博职业学院的教学楼为丙类建筑，请问职业学院的教学楼在地震学院的教学楼为丙类建筑，请问职业学院的教学楼在地震作用计算时应符合几度抗震

9、设防的要求，抗震措施应符合作用计算时应符合几度抗震设防的要求，抗震措施应符合几度抗震设防的要求？几度抗震设防的要求？ 已知淄博周村地区的抗震设防烈度为已知淄博周村地区的抗震设防烈度为7 7度，度，某某小学小学的教学楼为乙类建筑，请问该小学的教学的教学楼为乙类建筑，请问该小学的教学楼在地震作用计算时应符合几度抗震设防的要求，楼在地震作用计算时应符合几度抗震设防的要求，抗震措施应符合几度抗震设防的要求？抗震措施应符合几度抗震设防的要求？三、抗震概念设计的基本要求三、抗震概念设计的基本要求抗震设计主要包括三个方面抗震设计主要包括三个方面概念设计概念设计计算设计构造设计n概念设计是指正确地解决总体方案

10、、材料使用和细部构造，概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。以达到合理抗震设计的目的。1.1.场地选择场地选择 慎重选择建设场地。慎重选择建设场地。 建筑场地事关建筑安全，要坚决避开地震断层、滑建筑场地事关建筑安全，要坚决避开地震断层、滑坡泥石流等危险地段，汶川地震中有三分之一的灾害来坡泥石流等危险地段，汶川地震中有三分之一的灾害来自滑坡泥石流等次生地质灾害，而直接位于断层上的建自滑坡泥石流等次生地质灾害，而直接位于断层上的建筑，无论其如何坚固，也无法抗御地壳运动的巨大冲击。筑，无论其如何坚固，也无法抗御地壳运动的巨大冲击。 发震断裂带发震断裂带发震断裂

11、带发震断裂带小渔洞镇房屋破坏与断层距离的关系小渔洞镇房屋破坏与断层距离的关系建造在地质断裂带上的建筑是不安全的，应该严格控制建筑场地远离断裂带，达到规范的要求。因此结构设计者应重视要求场地安全性评价文件明确提供断裂带、危险地段的具体位置，使建筑物避开危险场地，这将有效减少建筑在地震中的破坏，减少人员伤亡。 北川县山体滑坡、泥石流掩埋建筑北川县山体滑坡、泥石流掩埋建筑 又根据场地土的又根据场地土的物理力学性质物理力学性质和和覆盖层厚度覆盖层厚度的的不同，将建筑物划分为不同，将建筑物划分为 、四种类型。四种类型。 类场地对抗震最有利，类场地对抗震最有利， 类场地对抗震最不利。类场地对抗震最不利。一

12、般规律是：土质愈软，覆盖层愈厚，建筑物震害愈重。一般规律是：土质愈软，覆盖层愈厚，建筑物震害愈重。3.3.建筑和结构的规则性建筑和结构的规则性 历次地震经验表明，平面、竖向规则性较好的建筑历次地震经验表明，平面、竖向规则性较好的建筑地震损坏较轻。所以建筑结构的平面布置宜规则、对称，地震损坏较轻。所以建筑结构的平面布置宜规则、对称，并具有良好的整体性。并具有良好的整体性。 建筑设计首先应树立建筑抗震理念，通过合理的空间组合与艺术处理实现建建筑设计首先应树立建筑抗震理念，通过合理的空间组合与艺术处理实现建筑目标，不应一味追求筑目标，不应一味追求 “奇、特、怪奇、特、怪”的处理手法。这在当前建筑环境

13、下有一定的处理手法。这在当前建筑环境下有一定难度，但需注意难度，但需注意“不应采用严重不规则的建筑方案不应采用严重不规则的建筑方案”是国家工程建设强制性标准。是国家工程建设强制性标准。中央电视台中央电视台淄博职业学院南校区综合楼淄博职业学院南校区综合楼对于体形复杂的建筑可设置对于体形复杂的建筑可设置防震缝防震缝，将建筑，将建筑从平面上分成规则的结构单元。防震缝应根据烈从平面上分成规则的结构单元。防震缝应根据烈度、场地类别、房屋类型等留有足够的宽度。同度、场地类别、房屋类型等留有足够的宽度。同时，地震区时，地震区伸缩缝、沉降缝伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。应符合防震缝的要求。 老楼，伸缩缝宽

14、度不够，两个建筑相互碰撞出现裂缝。老楼，伸缩缝宽度不够，两个建筑相互碰撞出现裂缝。 北川公安局大楼受东侧房屋撞击，导致西侧房屋连续倒塌北川公安局大楼受东侧房屋撞击，导致西侧房屋连续倒塌淄淄博博威威通通大大厦厦变形缝变形缝框架结构的抗震措施 1、限制房屋的总高度和高宽比、限制房屋的总高度和高宽比 谁更抗震谁更抗震2、抗震等级、抗震等级 抗震等级是抗震等级是混凝土结构构件混凝土结构构件的抗震设防标准。的抗震设防标准。钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型、和房屋高钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型、和房屋高度采用不同的抗震等级度采用不同的抗震等级 淄博职业学院综合楼结构形式为框架淄博职业学院综合楼结构

15、形式为框架结构，丙类建筑，高度为结构，丙类建筑，高度为30米，其构件的米，其构件的抗震等级为多少级？抗震等级为多少级？ 淄博职业学院教工宿舍楼结构形式为剪淄博职业学院教工宿舍楼结构形式为剪力墙结构，高度为力墙结构，高度为33米，抗震等级为多少米，抗震等级为多少级？级？3、框架结构设计总体要求强柱弱梁强柱弱梁强剪弱弯强剪弱弯（箍筋承受剪力，梁、柱在剪力较（箍筋承受剪力，梁、柱在剪力较大部位箍筋要加密）大部位箍筋要加密）强节点弱构件强节点弱构件强柱弱梁强柱弱梁 即梁先坏，柱子后坏（梁破坏属于构件破坏，是局即梁先坏，柱子后坏（梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全部性的，柱子破

16、坏将危及整个结构的安全 ） 措施：柱内力（弯矩、剪力）人为放大措施：柱内力（弯矩、剪力）人为放大角柱的破坏，显然没有做到强柱弱梁角柱的破坏，显然没有做到强柱弱梁强剪弱弯强剪弱弯 “弯曲破坏弯曲破坏”是延性破坏，是有预兆的，如开裂或下挠等是延性破坏，是有预兆的，如开裂或下挠等 “剪切破坏剪切破坏”是一种脆性的破坏，没有预兆，舜时发生，没有防范，所是一种脆性的破坏，没有预兆，舜时发生，没有防范，所以我们要避免发生剪切破坏！以我们要避免发生剪切破坏！n梁：梁端箍筋加密梁：梁端箍筋加密n柱：楼层处及楼层上下一定范围和柱根部箍筋加密柱：楼层处及楼层上下一定范围和柱根部箍筋加密 “强柱弱梁，强剪弱弯强柱弱

17、梁，强剪弱弯”就是要人为就是要人为的控制不利的、更危险的破坏发生！的控制不利的、更危险的破坏发生！底框结构柱头位置破坏，箍筋未加密底框结构柱头位置破坏，箍筋未加密底层柱中部出现塑性铰，箍筋间距较大，柱截面较小。底层柱中部出现塑性铰，箍筋间距较大，柱截面较小。强节点弱构件强节点弱构件n框架的节点是梁柱共有的部分，节点的破框架的节点是梁柱共有的部分，节点的破坏就意味着梁柱的失效。坏就意味着梁柱的失效。 节点破坏结构变成机构节点破坏结构变成机构措施：节点核心区单独进行抗剪承载力计算措施：节点核心区单独进行抗剪承载力计算 为有效约束节点核心区混凝土，箍筋要加为有效约束节点核心区混凝土，箍筋要加密密4

18、4、非结构构件、非结构构件附属构件，如女儿墙。这类构件的抗震措施是加强附属构件，如女儿墙。这类构件的抗震措施是加强本身的整体性，并与主体有可靠的连接或锚固，防止倒塌本身的整体性，并与主体有可靠的连接或锚固，防止倒塌伤人。伤人。女儿墙：设置构造柱女儿墙：设置构造柱 设置压顶设置压顶女儿墙上构造柱与压顶女儿墙上构造柱与压顶预留女儿墙构造柱钢筋非结构墙体，非结构墙体， 如围护墙、内隔墙和框架填充墙等。应考虑这类构如围护墙、内隔墙和框架填充墙等。应考虑这类构件对结构抗震的不利影响或有利影响，并设置拉结筋、件对结构抗震的不利影响或有利影响，并设置拉结筋、平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构有可靠拉接平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构有可靠拉接框架填充墙与框架之间的连接不被重视。框架填充墙与框架之间的连接不被重视。u 为防止填充墙的破坏，砌体的砂浆等级不低于为防止填充墙的破坏，砌体的砂浆等级不低于M5M5，并沿框架全高每隔并沿框架全高每隔500mm-600mm500mm-600mm设设2626拉筋，拉筋伸拉筋，拉筋伸入墙内的长度，在入墙内的长度，在6 6、7 7度时宜沿墙全