建筑抗震设计-第1章-抗震设计原则

1、,天津城建大学 TIANJIN CHENGJIAN UNIVERSITY,建筑抗震设计,主讲人：王庆鹏,目录,多层砌体房屋,5,地震作用与结构抗震验算,3,框架、抗震墙与框架-抗震墙,4,底部框架-抗震墙、多层内框架砖砌房屋,6,抗震设计原则,1,单层钢筋混凝土柱厂房,唐山大地震（1976年7月28日）,附录 A,四川汶川大地震（2008年5月12日）,青海玉树大地震（2010年4月14日）,四川雅安大地震（2013年4月20日）,云南省昭通市（2014年8月3日）,目录,多层砌体房屋,5,地震作用与结构抗震验算,3,框架、抗震墙与框架-抗震墙,4,底部框架-抗震墙、多层内框架砖砌房屋,6,抗

2、震设计原则,1,单层钢筋混凝土柱厂房,地震是由于地壳构造运动使深部岩石的应变超过容许值，岩层发生断裂、错动而引起的地面振动 。,地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有500万次。其中约5万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有1000次； 7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 8.9级，发生于1960年5月22日的智利地震。,1.1 构造地震,抗震设计原则,1,抗震设计原则,1,地震分类,-包括构造地震、火山地震、 陷落地震,按震源深浅分类,浅源地震,中源地震,深源地震,抗震设计原则,1,火山地震,由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，

3、这类地震只占全世界地震的7%左右。,构造地震,构造地震影响面广，破坏性大，发生频率高，约占破坏性地震总数的90%以上。,诱发地震,因人为因素直接造成的地震是诱发地震。,如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。,抗震设计原则,1,地壳深处发生岩层断裂、错动的地方叫震源；,震源正上方的地面称为震中；,震中及其附近的地方称为震中区；,从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。,抗震设计原则,1,地震波分为体波和面波。,面波,特点:周期长、振幅大、波速慢,特点:周期短,振幅小,波速快,特点：比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。,波速：P

4、S面波 面波能量最大，对建筑物和地表破坏最大,1.2地震波、震级和烈度,抗震设计原则,1,地震震级,能量越大，震级就越大；震级相差一级，能量相差约32倍；相差二级，能量相差1000倍。,衡量一次地震释放能量大小的等级,震级与能量的关系,一个6级地震相当于一个两万吨级的原子弹。,抗震设计原则,1,按震级的地震分类,微震- 2级以下 人感觉不到,有感地震- 2-4级 人有感觉,破坏性地震- 5级以上 有破坏,强烈地震- 7级以上 有破坏,特大地震- 8级以上 有破坏,由于震源深浅、震中距大小等不同，地震造成的 破坏也不同。 震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一定就小。,抗震设计原则,1,地震

5、烈度,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，还与震源深度、地质构造和地基条件等因素有关。,定义及影响因素,地震时在一定地点震动的强烈程度。,地震烈度表,地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。,中国地震烈度表将地震烈度分为1-12度。,抗震设计原则,1,1.3 地震基本烈度和地震烈度区划图,一个地区未来50年内一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。,各地区的基本烈度由中国地震动参数区划图（GB18306-2001)确定。,（下图是中国地震烈度区划图）,基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。,抗

6、震设计原则,1,抗震设计原则,1,建筑类别不同，抗震设防标准也不同。,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4个抗震设防类别。,1.4抗震设防分类、设防标准和设防目标,抗震设计原则,1,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土结构或钢结构。,2.抗震设防措施,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，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各种细部要求。,抗震设计原则,1,抗震设防目标及方法,1.总目标,具体通过“三水准”的抗震设防要求和“

7、两阶段”的抗 震设计方法实现。,2.“三水准”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，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。,简称为：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。,抗震设计原则,1,3.“两阶段”抗震设计方法,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；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。,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。,有特

8、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,抗震设计原则,1,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,规范规定：一般情况下，可采用中国地震动参数区划图 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度进行抗震设防。,设防烈度,设防烈度的取值依据：,规范规定：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,抗震设计原则,1,建筑所在地区在设计基准期（50年）内具有超越概率为63.2%的地震烈度。也称为常遇烈度、小震烈度重现期为50年。,多遇烈度,罕遇烈度,建筑所在地区在设计基准期（50年）内具有超越概率 2%-3%的

9、地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为2000年。,基本烈度是抗震设防的依据。,抗震设计原则,1,1.5 地震的破坏作用（震害现象）,1、地表的破坏 如地面裂缝、塌陷、喷水冒砂、滑坡等；,抗震设计原则,1,2.建筑物的破坏现象,结构丧失整体性,承重结构强度不足,结构变形过大导致倒塌,抗震设计原则,1,结构构件连接支撑失效,地基失效,非结构构件破坏,抗震设计原则,1,3.次生灾害：,1、火灾 由震后火源失控引起；,2、水灾 由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；,3、毒气泄漏 由建筑物或装置破坏等引起；,4、瘟疫 由震后生存环境的严重破坏而引起。,一、注意场地选择,地震区的建筑宜选择有利地段，避开不利地

10、段，不在危险地段进行工程建设,当确实需要在不利地段或危险地段建筑工程时 应遵循建筑抗震设计的有关要求进行详细的场地评价，并采取必要的抗震措施,1.6 抗震设计的基本要求,抗震设计原则,1,二、平面不规则的类型,抗震设计原则,1,抗震设计原则,1,竖向不规则的类型,抗震设计原则,1,抗震设计原则,1,三、 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。,由于柱子的数量较少或承载能力较弱，部分柱子退出工作后，整个结构系统丧失了对竖向荷载的承载能力。,抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。,抗震设计原则,1,结构体系应具备必要的承载能力，良好的

11、变形能力和消耗地震能量的能力。,足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。,有较大的变形能力而缺少较高的抗侧向力的能力如钢或钢筋混凝土纯框架，由于在不大的地震作用下会产生较大的变形，导致非结构构件的破坏或结构本身的失稳。,抗震设计原则,1,结构构件的延性,结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。,规范对各类结构采取的抗震措施，基本上是提高各类结构构件的延性水平。,这些抗震措施是：,采用水平向（圈梁）和竖向（构造柱、芯柱）混凝土构件，加强对砌体结构的约束，或采用配筋砌体；使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落，地震时不致丧失对重力荷载的承载能力；,2. 避免混凝土结构的脆性破坏（包括混凝土

12、压碎、构件 剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏）先于钢筋的屈服；,3. 避免钢结构构件的整体和局部失稳，保证节点焊接部 位（焊缝和母材)在地震时不致开裂。,四、注意非结构因素,最主要的是非结构构件的处理,非结构构件的影响： 影响主体结构的动力特性如阻尼、周期等 地震中先期破坏 如玻璃幕墙、吊顶、室内设备等,抗震设计中应注意： 非结构构件与主体结构之间要有可靠的连接或锚固 对可能对主体结构振动造成影响的非结构构件，应注意分析 或估计其对主体结构可能带来的影响，并采取相应的抗震措施,五、结构材料与施工的要求,抗震设计原则,1,1、震级和烈度有什么区别和联系？ 震级是衡量一次地震释放能量大小的等级，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。,思考题,2.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计：通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少“坏而不倒”。