建筑结构基础与识图 第二版 课件 任务3 分析结构抗震基本知识

任务3分析结构抗震基本知识任务1分析荷载效应与结构抗力任务2分析建筑结构的设计方法任务3分析结构抗震基本知识同步训练职业素养园地模块2结构设计方法与荷载学习目标知识目标：1.掌握荷载与荷载效应、结构抗力概念；2.熟悉结构的功能要求、极限状态的概念；3.熟悉结构承载能力极限状态的设计表达式，掌握荷载效应的基本组合值计算；熟悉正常使用极限状态的设计表达式，掌握荷载效应的标准组合值、频遇组合值和准永久组合值计算；4.了解地震的基本知识；掌握建筑结构的抗震设防依据、目标、类别和标准；熟悉抗震概念设计。能力目标：1.理解荷载效应与结构抗力；2.能应用相关公式计算荷载效应的基本组合值、标准组合值、频遇组合值和准永久组合值。工作任务1.理解荷载效应与结构抗力；2.掌握建筑结构的设计方法；3.熟悉结构抗震的基本知识。模块2结构设计方法与荷载任务3分析结构抗震基本知识学习指南

结构设计是根据建筑方案确定结构布置方案，进行荷载、内力等计算后，确定结构构件按功能要求所需要的截面尺寸、材料、构造措施等。设计的目的是使设计的结构在现有的技术基础上，用尽可能少的经济消耗，建成能够满足全部功能要求、且有足够的可靠性的建筑物。本模块主要介绍建筑物基本构件及结构设计时共同采用的方法，即极限状态设计法的基本知识，以及结构抗震的基本知识。本模块共分三个学习任务，主要学习内容依次为：理解荷载、荷载效应和结构抗力、材料强度➩熟悉建筑结构应满足的功能要求和结构功能的极限状态➩能计算荷载效应的基本组合值、标准组合值、频遇组合值和准永久组合值➩熟悉结构抗震的的基本知识。模块2结构设计方法与荷载任务3分析结构抗震基本知识任务3分析结构抗震基本知识2.3.1地震基本知识2.3.2建筑结构的抗震设防2.3.3抗震概念设计2.3.4抗震等级

2.3.1

地震基本知识1.地震的成因与分类

按其产生原因分为:火山地震1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.7级地震陷落地震诱发地震：

1962年3月19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6.1级。构造地震任务3分析结构抗震基本知识

根据地震发生的部位分：

浅源地震<60km中原地震60-300km深源地震>300km

地震术语震源:地震发生时岩层断裂或错动产生振动的部位；震源深度:震源至地面的垂直距离；震中:震源在地表的垂直投影点；震中区:地震发生时震动和破坏最大的地区；震中距:受地震影响地区至震中的距离；震源距:受地震影响地区至震源的距离。2.地震波

地震波是由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。

体波是在地球内部传播的地震波，根据介质质点振动方向与波传播方向不同，体波又可分为纵波和横波。

纵波:当质点的振动方向与波的传播方向一致,又称P波。它使地面发生上下振动，破坏性较弱。纵波的特点是周期短、振幅小

横波:当质点的振动方向与波的前进方向垂直，又称S波。它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。横波一般周期较长、振幅较大。

面波:沿地表或地壳不同地质层界面传播的波，面波是体波经地层界面多次反射、折射所形成的次生波。面波周期长、振幅大，衰减慢，故能传播到很远的地方，使建筑物既产生上下颠簸又产生左右摇晃，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

纵波传播速度最快，横波次之，面波最慢。所以在一般地震波记录图上，纵波最先到达，横波次之，面波到达最晚。

震级

地震的震级是衡量一次地震释放能量大小的尺度，目前国际上比较通用的是里氏震级，用符号M表示。

当震级相差一级，地震释放的能量相差约32倍。一般说来，

M＜2的地震，人们感觉不到，称为微震；

M=2～4的地震称为有感地震；

M＞5的地震，对建筑物就要引起不同程度的破坏，称为破坏性地震；

M＞7的地震称为强烈地震或大地震，建筑物会造成很大的破坏；

M＞8的地震称为特大地震，建筑物会造成严重破坏。

3.震级及地震烈度

地震烈度

地震烈度:地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度，用I表示。

对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，震级越大，震中的烈度越高，离震中越远，受地震影响就越小，烈度也就越低。

同一地震中，具有相同地震烈度地点的连线称为等震线。4.地震灾害地震造成的灾害包括地表破坏、建筑物破坏和次生灾害。

（1）地表破坏：地震引起的地表破坏一般有地裂缝、喷砂冒水、地面下沉、滑坡塌方等。

（2）建筑物破坏：地震时各类建筑物的破坏是导致人民生命财产损失的主要原因，包括地基失效引起的破坏，上部结构构件承载力不足或变形过大的破坏，各结构构件之间连接不牢固、结构整体性差而造成的破坏等。

（3）次生灾害：指地震后引起的火灾、水灾、海啸、逸毒、空气污染等灾害。这种由于地震引起的间接灾害，有时比地震直接造成的损失还大。2.3.2建筑结构的抗震设防

抗震设防是指对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震构造措施，以达到结构抗震的效果和目的。1.抗震设防依据（1）基本烈度：指一个地区今后50年内，在一般场地条件下可能遭遇到超越概率为10%的地震烈度值。（2）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的地震烈度。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。

抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。一般情况下，建筑的抗震设防烈度应采用中国地震动参数区划图确定的基本烈度。

2.抗震设防目标

抗震设防目标，是对于建筑结构应具有的抗震安全性的要求，是根据地震特点、国家的经济力量、现有的科学技术水平、建筑材料和设计施工的现状等综合制定的。

按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）进行抗震设计的建筑，基本的抗震设防目标为“小震不坏，中震可修，大震不倒”，即采用三水准的设防要求：

第一水准：即当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震（简称“小震”）影响时，主体结构不受损伤或不需修理仍可继续使用，即“小震不坏”。

第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震（简称“中震”）影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用，即“中震可修”。

第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震（简称“大震”）影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏，即“大震不倒”。为了实现三水准抗震设防目标，抗震设计采用两阶段法：

第一阶段设计是结构设计阶段，主要是承载力计算，并辅以一系列构造措施。确定结构方案和结构布置，用多遇地震作用计算结构的弹性位移和构件内力，进行截面承载力抗震验算，并进行结构抗震变形验算，按延性和耗能要求采用相应的构造措施。这样既满足第一水准“小震不坏”的设防要求，又满足第二水准“损坏可修”的设防要求。

第二阶段设计为验算阶段。对于地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构以及特殊要求的建筑结构，还应进行结构的薄弱部位的弹塑性变形验算并采取相应的抗震构造措施，以实现第三水准的设防要求。3.抗震设防类别

（从抗震防灾的角度，根据建筑物使用功能的重要性，按其受地震破坏时产生的后果严重程度，《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2008）将建筑抗震设防类别分为以下四类：

1）特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类。

2）重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类。

3）标准设防类：指大量的除1）、2）、4）款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类。

4）适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类。4.抗震设防标准

1）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。

2）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

3）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。

4）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。2.3.3抗震概念设计

一般对地震区的工程结构进行的设计，包括抗震概念设计、结构抗震计算和抗震构造措施三个方面。

抗震概念设计：抗震概念设计是指一些在计算中或在规范中难以作出具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析，作出判断，以便采取相应的措施。

结构抗震计算

抗震措施

一个合理的抗震设计，在很大程度上取决于良好的“概念设计”

抗震概念设计主要有以下几点：

1）选择对建筑抗震有利的场地：应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，应采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲、乙、丙类建筑，不应建造丙类建筑。

2）建筑形体及构件布置的规则性：建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性，不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。其中，形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。

3）结构体系应符合下列要求：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能力。③应具备必要的抗震承载力，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，应采取措施提高其抗震能力。

4）抗震结构的各类构件应具有必要的强度和变形能力；各类构件之间应具有可靠的连接；抗震结构的支撑系统应能保证地震时结构稳定；非结构构件（附属结构构件、装饰物、围护墙和隔墙）要合理设置。2.3.4抗震等级

房屋建筑混凝土结构构件的抗震设计，根据烈度、结构类型和房屋高度分为四个不同的抗震等级。抗震设计时根据不同的抗震等级，进行相应的抗震计算并采取相应的抗震构造措施。丙类建筑的抗震等级应按表2-5确定。同步训练一、填空题

1.结构上的荷载按作用时间和性质不同，可以分为（

）、（

）和（

）三种。2.（

）是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。3.应用我国现行设计规范进行结构设计时，采用的是（

）设计方法。

4.按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）进行抗震设计的建筑，基本的抗震设防目标为小震（

），中震（

），大震（

），即采用三水准的设防要求。

5.房屋建筑混凝土结构构件的抗震设计，根据烈度、结构类型和房屋高度分为（

）个不同的抗震等级。。同步训练二、名词解释

1.荷载效应2.结构抗力3.地震震级