天津某大学建筑结构抗震设计讲义

建筑结构抗震设计土木工程系课程目的和要求掌握抗震的基本知识、基本概念、基本理论；掌握不同结构形式在地震作用下的破坏规律和破坏原因；掌握建筑结构抗震设计原则、抗震验算方法、抗震构造措施；认识到抗震设计在工程结构设计中的重要地位，能够处理好施工和设计过程中遇到的和抗震相关的知识；培养运用规范、标准，查阅技术资料的能力和抗震计算能力；了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震设计的发展趋势。目录绪论地震震害与防震减灾第一章地震的基本知识和抗震设计原则第二章场地、地基与基础第三章地震作用与结构抗震验算第四章砌体结构的抗震设计第五章钢筋混凝土结构的抗震设计第六章单层工业厂房结构的抗震设计绪论地震震害与防震减灾由于地下某处薄弱岩层突然破裂，在原有累积弹性应力的作用下，断层两侧发生回跳引起震动，或地球板块相互挤压、顶撞致使板块边缘岩层脆性破裂引起震动，从而以波的形式将岩层震动传至地表，引起地面的剧烈颠簸和摇晃，这种形成剧烈颠簸和摇晃的地面运动就叫做地震。0.1地震震害概述0.1.1地震灾害的特点0.1.2直接灾害0.1.3次生灾害0.1.1地震灾害的特点突发性强时间短，强度大，频度较高，不可预测性。破坏性大20世纪以来，全世界因地震死亡的人数达100多万，占各种自然灾害死亡总数的54%；平均每年所造成的经济损失达几十亿美元。社会影响深远破坏区虽然有限，有感范围却很大，波及面广。人们心理上的负面影响也比较大。 防御难度大地震预测比其他自然灾害的预测要困难得多。建筑物抗震性能的提高，需要大量资金的投入。0.1地震震害概述死亡24人，经济损失94亿美元。集集大地震0.1地震震害概述唐山大地震时间北京时间1976年7月28日3时42分54秒地点河北省唐山、丰南一带（东经118.0度，北纬39.4度）震级7.8级，震中区烈度11度。损失情况死亡24万，伤16万；直接经济损失100亿元,震后重建费用100亿元。0.1地震震害概述印度大地震时间当地时间2001年1月26日上午8时46分北京时间2001年1月26日上午11时16分震中印度西北部古吉拉特邦，震中位于北纬23.6度和东经69.8度。震级印度地震部门测定为里氏7.9级，损失情况死亡人数达16403人，受伤人数达55863人，经济损失45亿美元。0.1地震震害概述阪神地震时间日本时间1995年1月17日清晨5点46分震中北纬34.6度，东经135.0度震级、烈度震级为7.2级损失情况死亡5466人，受伤3万多人，几十万人无家可归，受害人数达140多万人，被毁房屋超过十万栋，生命线工程和大量公共设施被严重破坏，造成经济损失达1000亿美元。0.1地震震害概述土耳其其地震震时间1999年8月17日凌晨晨3时01分震中土耳其其西部部地区区（北北纬40.6度．东东经30.0度），，震中中位于于第一一大城城市伊伊斯坦坦布尔尔以东东110公里处处的伊伊兹米米特市市（该该市位位于一一条断断层带带上））阿达达帕区区域。。震级级、、烈烈度度里氏氏7．4级强强烈烈地地震震，，损失失情情况况1.3万人人死死亡亡，，大大批批人人无无家家可可归归，，供供电电通通讯讯中中断断。。除除造造成成大大量量人人员员伤伤亡亡和和建建筑筑物物倒倒塌塌外外；；还还使使包包括括首首都都安安卡卡拉拉和和伊伊斯斯坦坦布布尔尔在在内内的的一一些些地地区区发发生生大大范范围围停停电电，，并并引引发发许许多多地地方方的的交交通通混混乱乱。。0.1地震震震震害害概概述述0.1.2直接接灾灾害害由地地震震的的直直接接作作用用，，如如地地震震波波引引起起的的强强烈烈振振动动、、地地震震断断层层的的错错动动和和地地面面变变形形等等所所造造成成的的灾灾害害称称为为地地震震直直接接灾灾害害。。建筑筑物物破破坏坏强烈烈地地震震时时，，房房屋屋等等建建（（构构））筑筑物物因因强强烈烈振振动动或或地地面面变变形形，，会会受受到到的的破破坏坏，，这这是是地地震震最最普普遍遍、、最最常常见见的的现现象象。。生命命线线工工程程破破坏坏地面面破破坏坏地震震常常常常会会造造成成滚滚石石、、山山崩崩、、滑滑坡坡、、地地裂裂缝缝、、地地面面鼓鼓包包、、地地基基沉沉陷陷、、砂砂土土液液化化、、喷喷砂砂冒冒水水等等地地面面破破坏坏现现象象。。0.1地震震震震害害概概述述建筑筑物物破破坏坏唐山山地地震震，，原原河河北北矿矿冶冶学学院院图图书书馆馆0.1地震震震震害害概概述述建筑筑物物破破坏坏集集集大大地地震震，，高高层层建建筑筑倒倒塌塌0.1地震震震震害害概概述述建筑筑物物破破坏坏土耳耳其其地地震震，，伊伊兹兹米米特特市市一一楼楼房房底底层层空空旷旷，，结结构构不不合合理理，，房房屋屋整整体体倾倾斜斜，，二二楼楼成成了了一一楼楼。。0.1地震震震震害害概概述述生命命线线工工程程破破坏坏唐山山地地震震，，丰丰南南火火车车站站铁铁轨轨弯弯曲曲变变形形0.1地震震震震害害概概述述生命命线线工工程程破破坏坏集集集地地震震水水库库泄泄洪洪道道倒倒塌塌地震震中中受受断断层层作作用用，，北北段段三三孔孔泄泄洪洪道道倒倒塌塌，，断断裂裂处处南南侧侧拱拱起起约约9.8m，南南侧侧拱拱起起约约2.0m，蓄蓄水水功功能能尽尽失失，，水水库库底底床床露露出出地地表表。。0.1地震震震震害害概概述述地面面破破坏坏7.8级地地震震造造成成达达180km的破破碎碎带带，，水水平平和和垂垂直直错错距距都都很很大大，，引引起起地地表表沉沉陷陷、、隆隆起起、、裂裂缝缝、、液液化化等等地地表表破破坏坏，，同同时时造造成成建建筑筑物物的的大大量量毁毁坏坏。。0.1地震震震震害害概概述述地面面破破坏坏地震震时时河河床床变变形形，，导导致致跨跨河河公公路路桥桥梁梁跨跨塌塌。。0.1地震震震震害害概概述述0.1.3次生生灾灾害害由地地震震引引发发的的火火灾灾、、水水灾灾、、有有毒毒物物质质泄泄漏漏、、和和疫疫病病流流行行等等灾灾害害，，称称为为地地震震的的次次生生灾灾害害。。地震震时时，，由由于于电电线线短短路路、、煤煤气气泄泄漏漏、、油油管管破破裂裂、、炉炉灶灶倒倒塌塌等等原原因因，，往往往往造造成成火火灾灾。。地震震山山崩崩堵堵塞塞河河道道，，形形成成““地地震震湖湖””，，会会使使上上游游一一些些地地区区被被水水淹淹没没。。一一旦旦地地震震湖湖溃溃决决，，下下游游便便会会遭遭到到严严重重水水灾灾。。另另外外，，地地震震时时如如果果水水库库大大坝坝遭遭到到破破坏坏，，也也会会造造成成水水灾灾。。地震震造造成成的的人人员员伤伤亡亡，，既既可可能能由由直直接接灾灾害害引引起起，，如如房房屋屋倒倒塌塌造造成成的的伤伤亡亡等等，，也也可可能能由由次次生生灾灾害害引引起起，，如如地地震震火火灾灾与与地地震震水水灾灾等等。。0.1地震震害害概述0.2防震减灾灾0.2.1全球地震震带分布布0.2.2我国地震震情况0.2.3地震形势势与防震震减灾0.2.1全球地震震带分布布地震的地地理分布布规律受地质构造造控制，最最明显的的规律是是成带性。主要地震震带分布布环太平洋洋地震带带这是世界界上地震震最活跃跃的地带带，全球球80％的地震震，就集集中在这这条带上上；喜马拉雅雅-地中海地地震带（（欧亚地地震带））全球15％左右的的地震发发生在这这条带上上；在大西洋洋、太平平洋、印印度洋中中也有呈呈条形分分布的地地震带。。0.2防震减灾灾0.2防震减灾灾全球地震震带分布布图0.2防震减灾灾全球地震震带分布布图欧亚地震震带环太平洋洋地震带带0.2.2我国地震震情况是世界上上多地震震国家之之一。地处欧亚亚板块的的东南部部，受环环太平洋洋地震带带和欧亚亚地震带带的影响响。我国大陆陆7级以上的的地震占占全球大大陆7级以上地地震的三三分之一一，全国有41%的国土、、一半以以上的城城市位于于地震基基本烈度度七度或或七度以以上地区区，六度度或六度度以上地地区占国国土总面面积的79%。20世纪的一一百年中中，我国国共发生生破坏性性地震2600余次，，其中中6级以上上的破破坏性性地震震500余次，，平均均每年年5.4次，8级以上上的地地震9次。0.2防震减减灾0.2.2我国地地震情情况是地震震灾害害最严严重的的国家家地震活活动频频度高高、强强度大大、震震源浅浅，分分布广广20世纪的的一百百年中中，中中国死死于地地震的的人数数达55万之多多，占占全球球地震震死亡亡人数数的53%；1949年以来来，100多次破破坏性性地震震袭击击了22个省(自治区区、直直辖市市)，造成成27万余人人丧生生，占占全国国各类类灾害害死亡亡人数数的54%，地震震成灾灾面积积达30多万km，房屋屋倒塌塌达700万间。。20世纪全全球两两次死死亡20万人以以上的的大地地震均均发生生于我我国1920年宁夏夏海原原地震震（8.5级）死死亡23.4万人；；1976年河北北唐山山地震震（7.8级）死死亡24.2万人。。0.2防震减减灾0.2.2我国地地震情情况我国的的地震震活动动地区区西南地地区主要是是西藏藏、四四川西西部和和云南南中西西部；；西北地地区主要在在甘肃肃河西西走廊廊、青青海、、宁夏夏、天天山南南北麓麓；华北地地区主要在在太行行山两两侧、、汾渭渭河谷谷、阴阴山-燕山一一带、、山山东中中部和和渤海海湾；；东南沿沿海的的广东东、福福建等等地。。台湾省省及其其附近近海域域。0.2防震减减灾我国的的地震震震中中分布布图0.2防震减减灾0.2.3地震形形势与与防震震减灾灾地震发发生的的间歇歇性一段时时间内内较频频繁，，一段段时间间内较较平静静。我国目目前处处于地地震活活跃期期防震减减灾工工作地震紧紧急救救援体体系地震灾灾害预预防