建筑结构第10章抗震设计基本概念

1、一、地球的构造1、地壳第十章抗震设计基本概念»节、震级、烈度、设防标准12、地幔 中间一层，很厚，平均厚度约为2900km 主要由具有粘弹性性质的质地比较坚硬的橄榄岩组成。 地幔内部的物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢运动，可能是造成地壳运动的根源。3、地核 地球最里面的一层，半径约为3500kmi是地球的核心 部分。 可分为外核(厚2100kn)和内核，其主要构成物质是 银和铁。 根据推测，外核可能处于液态，内核可能处于固态。3乎辱咨：£ 1 1地光冉壶登也与地黄拶就吊JE般£心漱息H看双峦T的号力后及哇塔,电心名寸断我产生库磷特点：构造地震分布广，危害大，是抗

2、震结构设计 研究的主要对象。原因：岩层发生突然断裂或猛烈错动，产生振动 源，振动以波的形式传播到地面，形成构造地震。地下岩层断裂时，往往不是沿个平面发 生，而是形成一个一系列裂缝组成的破碎地带，并 且这个破碎地带的所有岩层不可能同时达到新的平 衡。因此，每次大地震的发一般都不是孤立的， 大地震前后总有很多次中小地震发生。(占'厚度为5-40 km ,平均厚度约为330kmi'>主要由各种不均匀的岩石组成：沉积岩-花岗岩-幺武岩等。绝大部分地震都发生在地壳内。2二、地震及其成因1、按成因分类(1)火山地震：由于火势爆发而引起的地震。这类 地震在我国很少见。(2)陷落地震：由

3、于地表或地下岩层突然大规模陷 落或崩塌而造成的地震。这类地震的震级很小， 造成的破坏也很少。(3)诱发地震：由于水库蓄水或深井注水等引起的 地震。(4)构造地震：由于地壳运动，推挤地壳岩层使其 薄弱部位发生断裂而引起的地震。4地震序列：在一定时间内(一般是几十天 至数月)相继发生在地区一系列大小地震 称为地震序列。 主震：在某一地震序列中，其中最大的一次地震叫主震。 前震：在主震之前发生的地震。 余辰： 在土辰之后发生的地辰。地球最表面的一层，很薄，一般9 主震型地震：在一个地震序列中，若主震震级很 突出，其释放的能量占全序列中的绝大部分，叫主 震型地震。是一种破坏性地震类型。震群型或多发型地

4、震： 在一个地震序列中，若 主震震级不突出，主要地震能量是由多个震级相近 地震释放出来的。 孤立型或单发型地震： 在一个地震序列中，若 前震和余震都很少，甚至没有，绝大部分地震能量 都是通过主震一次释放出来的。7 =, '图:一十更算将示前震源：断层形成的地方，即大量释放能量的地方。震源不是一个点，而有一定的范围和深度。震中：震源正上方的地面位置。82、按震源深浅程度分类(1)浅源地震： 震源深度在70 km以内，一 年中全世界所有地震释放能量的约85嘛自 浅源地震。(2)中源地震： 震源深度在70-300 km, 一 年中全世界所有地震释放能量的约12嘛自 中源地震。(3)深源地震：

5、震源深度超过300 km, 一年 中全世界所有地震释放能量的约3冰自中源 地震。9三、地震波、震级及地震烈度1、地震波地震产生的地壳运动(振动)以波的形式 从震源向各个方向传播并释放能量，这种波 称为地震波。地震波包含：体波和面波。10(1)体波：在地球内部传播的波。 体波包含：纵波和横波。铁小说方向按节国方由图£悻俄市盘理吐除式11纵波：在传播过程中，介质质点的振动方 向与波的前进方向一致，故又称为压缩波或 疏密波。特点：周期短，振幅小。横波：在传播过程中，介质质点的振动方 向与波的前进方向垂直，故又称为剪切波。 特点：周期较长，振幅较大。根据弹性理论，纵波的传播速度大约 为横波的

6、1.67倍，说明纵波的传播速度快， 因此也把纵波叫初波，横波叫次波。12超两巾在万百/夏亭K可713（2）面波：只限于在地面附近传播的波，也 就是体波经过地层界面多次反射形成的次生 波。面波包含：瑞雷波和洛夫波。特点：周期长，振幅大，只在地表附近 传播，比体波衰减慢，能传播到很远的地 方。力七墙由西劝方盅Ifl 3.4布坎盛点展劾卷式古值看上星史乂加用夫书屿内融均瑞雷波：传播时，质点在波的传播方向和 地面法线组成的平面内（XZ）做椭圆形运 动，而在与XW面垂直的水平方向（Y）没 有振动，质点在地面上呈滚动形式。洛夫波：传播时，质点只在与传播方向相 垂直的水平方向（Y）运动，在地面上呈蛇 形运动

7、形式。14LLRM从实际地震时记录到的地震波可以看出， 首先达到的是纵波（初波、P波），接着是横 波（次波、S波），面波达到的最晚。一般情况下，当横波或面波达到时，振幅 增大，地面振动最猛烈，造成的危害也最 大。152、震级震级是表示一次地震本身强弱程度或大小的尺度， 也是表示一次地震释放能量的多少，是一个衡量地 震强度的指标。一次地震只有一个震级。目前，国际上比较通用的是里氏震级，即地震震级 为刀 M = log A式中A是标准地震仪（周期0.8s ,阻尼系数 0.8,放大倍数2800倍的地震仪）在距震中100kmm1 记录的以微米（1微米=10-6 m）为单位的最大水平地 动位移（单振幅）

8、。震级与震源释放能量的大小有关。震级每差一级， 地震释放的能量将相差32倍。16地震按震级大小分为：（1）微震：小于2级，人感觉不到，只有仪 器才能记录下来。（2）有感地震：2-4级，人能感觉到。（3）破坏性地震：5级以上地震，能够引起 不同程度破坏。（4）强烈地震或大震：7级以上地震。（5）特大地震：8级以上地震。173、地震烈度指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。主要与震中距离、地震大小、震源深度、地 震的传播介质、表土性质、建筑物的动力特性 和施工质量等许多因素有关。对于一次地震，表示地震大小的震级只有一 个，但它对不同地点的影响是不一样的。一般 来说，距离震中越远

9、，地震影响越小，烈度就 越低；反之，地震烈度就越高。18地震烈度表为评定地震烈度，需要建立一个标准，这个标 准就是地震烈度表。它以描述震害宏观现象为主，即根据建筑物的 破坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、家具 的动作反应等进行区分。日本采用8个等级的地震烈度表。一些欧洲国家采用10度划分的地震烈度表。我国和世界上大多数国家都采用12度划分的地 震烈度表。见附表。19由1. a 或区或力汪大于成等于n的一置|!邛瞥在基本烈度：某地区今后一定时期内，一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。50年内超越概率大于10%勺烈度。多遇烈度：50年内超越概率大于63%勺烈度。罕遇烈度：50年内超越概率大于

10、2%3%烈度。抗震设防烈度：按国家规定权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。22第二节、抗震设计基本要求-、抗震设防的目标.我国根据具体情况，提出了 三水准目标， 二阶段设计法。目标：小震不坏、中震可修、大震不倒。23 三水准设防目标1 .当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响 时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使 用（第一水准）；2 .当遭受本地区设防烈度的地震影响时，建筑物 可能损坏，但经一般修理或不需修理仍可继续使 用（第二水准）；3 .当遭受高于本地区设防烈度预估的罕遇地震影 响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破 坏（第三水准）。二阶段设计法按地区设防烈度进行构件截面

11、抗震承载力计 算，保证小震不坏，中震可修。K弹性分析按高于本地区设防烈度的预估罕遇地震作用 验算构件弹塑性变形，保证大震不倒。K概念设计+ 构造措施设防范围：烈度小于6度，不设防；6、7、8、9 度，设防；大于10度地区不进行工程建设。25二、抗震设防依据、分类及设防标准 建筑的分类甲类：遭遇地震破坏可能发生严重次生灾害，如产生 放射性物质的污染、大爆炸等的建筑；对政治、经济 、社会产生不可挽回的重大影响，如陕西的历史博物 馆等的建筑。乙类：地震时使用不能中断或尽快恢复的建筑。如医 疗、广播、通讯、供水、供电、供气、消防等。丙类：一般建筑，如工厂、学校、机关、商场、住宅丁类：次要的建筑，遭遇地

12、震不易造成人员伤亡和较 大经济损失，如水塔、烟囱等。一.上交一更、*建筑的抗震设防标准甲类：抗震设防烈度为 68度时，抗震措施应提高一度,9度时，抗震设防应比9度更高。乙类：抗震设计按本地区的设防烈度计算；抗震构造按本地区的设防烈度提高一度考虑。丙类：地震作用计算、抗震构造措施均按本地区设防烈度考虑。丁类：地震作用计算按本地区设防烈度考虑；抗震构造措施按本地区的设防度降低一度考虑，但 6度不降三、建筑抗震概念设计1、建筑设计应重视结构的规则性(1)平面布置力求对称若为非对称结构，因质心与刚心不重合，远 离刚心的构件，由于侧移量很大，所分担的 水平地震剪力就大，容易出现超出其允许抗 力和变形极限

13、而发生严重破坏，甚至导致结 构因一侧构件失效而倒塌。(2)竖向布置力求均匀结构竖向布置的关键：尽可能使竖向刚度、 强度均匀变化，避免出现薄弱层，并应尽可 能降低房屋的重心。282、合理地选择结构体系(1)结构材料的选择从抗震角度考虑，作为一种好的结构材料，其结构材料应具备：延性系数高(如钢结构)强度/重力比值大(如轻质高强材料)匀质性好正交各向同性(变形相同)构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并能发挥材料的全部强度。空酷，而；.按照上述标准，常见结构类型，按其抗震性能的优劣排序为：钢结构一型钢混凝土结构混凝土一钢组合结构 现浇钢筋混凝土结构：口预应力混凝土结构 一装配式钢筋混凝土结构一

14、配筋砌体结构砌体结构30(2)抗震结构体系的确定 结构体系应符合下列各项要求规范3.5.2 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途 径。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。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。3、结构构件的延性框架结构的刚度小，延性好；剪力墙结 构的刚度大，延性差。设计时应注意柱、墙 刚度和延性的相互匹配，充分利用框架的延 性及墙的刚度，协调发挥其自身的水平抗31对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能 力。结构不同部位的延性要求?延性：结构承载能力无明显降低的前提下，结构产生非弹性变形的能力。有四个方面

15、的含义：(把延性的概念体现到具体的 指标工)总体延性：用结构的 顶点侧移比”或结构的 平均 侧移比”表达。楼层延性：以一个楼层的层间侧移比表达。构件延性：指整个结构中某一构件(如一根框架 或一片墙体)的延性。杆件延性：指一个构件中某一杆件(框架的梁、柱，墙中的连梁或墙肢)的延性。对延性的要求依次增高33提高结构延性的原则：在结构竖向：重点提高可能出现塑性变形集中的相 对柔弱楼层的构件延性。在结构平面：着重提高房屋周边转角处、平面突变 处及复杂平面各翼相接处的构件延性。对多道抗震防线的抗侧力体系，着重提高第一道防 线中构件的延性。在同一构件中，着重提高关键杆件的延性。同一构件中，着重提高延性的部

16、位应是预期构件首 先屈服的部位。改善延性的途径(1)控制构件的破坏形态。弯曲构件的 延性远大于剪切构件的延性，所以争 取更多的构件实现弯曲破坏。(2)减小构件的轴压比。(3)高强混凝土的应用。(4)钢纤维混凝土的应用。(5)型钢混凝土的应用。N轴压比：fcAc35四、建筑场地、地基和基础场地土的类型一一按土层等效剪切波速，场地土分4土 M 股却分网立切*® BIBfltl上 Mi*解性民里去西M宴曲事万土中也中的产的萨石:t H乱*富由*由，中赤.儿的事件上由中土里1制如门2闻申 士南青的喙，-中V.N修畀肝.事为曲Sfi上也即:L 口汪和NU.<M±例次相款昆疆希国凶口风睫曲* ,第的H在土 M粉土西*住加* KN* ¥，卿曰由刘票财环年碗通洲土甘1、场地类别2、场地选择1）避开地震危险地段规范）规定：建筑场地类别应根据土层等效剪切 波速和场地覆盖层厚度划分为四类：« |A>54种t-i*ni危险地段：指地震时可能发生崩塌、滑坡、地陷、 地裂、泥石流等地段，及震中烈度为8度以上的发 震断裂带在地震时可能发生地表