建筑抗震的基本概

1、2011/12/8建筑抗震建工1006班2011/12/8建筑抗震建筑抗震的基本概念地震与结构建筑抗震措施主讲内容2011/12/8建筑抗震建筑抗震的基本概念主讲人：彭圣勇2011/12/8建筑抗震什么是地震（什么是地震（Earthquake ）？）？ 由于地球不断运动和变化，逐渐积累了巨由于地球不断运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩层突然发生破裂，或者引发原有断层的错层突然发生破裂，或者引发原有断层的错动，这就是地震。地震绝大部分都发生在动，这就是地震。地震绝大部分都发生在地壳中。地壳中。2011/12/8建筑抗震 1923年日本

2、关东大地震，东京约有砖石结构房屋年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋7000栋，栋，几乎全部遭到不同程度的破坏几乎全部遭到不同程度的破坏2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震1976年唐山地震，对烈度为10度、11度区的123栋2-8层砖混结构房屋调查，倒塌率为63.2%，严重破坏为23.6%，尚能修复使用的4.2%，实际破坏率达95.8%。2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震1、震震 源源地震发生时，在地球内部产生地地震发生时，在地

3、球内部产生地震波的位置，也是地震能量释放的源头；震波的位置，也是地震能量释放的源头；2、震源深度震源深度震源到地面的垂直距离；震源到地面的垂直距离；3、震震 中中震源到地表的垂直投影点；震源到地表的垂直投影点；4、震震 中中 距距地震影响区内，地表某处至震中的地震影响区内，地表某处至震中的距离；距离；5、等等 震震 线线在同一地震中，具有相同地震烈度在同一地震中，具有相同地震烈度点的连线；点的连线；6、极震区（震中区）极震区（震中区）等震线图上烈度最高的等震线图上烈度最高的区域。区域。常用地震术语常用地震术语：2011/12/8建筑抗震 震源深度震源深度 震中距震中距 震源距震源距 极震区极震

4、区 等震线等震线2011/12/8建筑抗震地地球球地核地幔地壳地震一般发生在地壳中地核地幔地壳2011/12/8建筑抗震 地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，这就是地震波。播，这就是地震波。地震波地震波体波：地球内部传播体波：地球内部传播纵波（纵波（P波）波）横波（横波（S波）波）面波：地球表面传播面波：地球表面传播2011/12/8建筑抗震 地震震級地震震級 表示由震源釋放出來的能量 一個地震只有一個震級黎克特地震震級表 震級加一級 = 能量增加約32 倍 震級加二級 = 能量增加約32x32 (1000) 倍汶川512大地震：8級2011

5、/12/8建筑抗震 中国地震烈度表 1度：无感无感仅仪器能记录到 2度：微有感微有感特别敏感的人在完全静止中有感 3度：少有感少有感室内少数人在静止中有感，悬挂物轻微摆动 4度：多有感多有感室内大多数人，室外少数人有感，悬挂物摆动，不稳器皿作响 5度：惊醒惊醒室外大多数人有感，家畜不宁，门窗作响，墙壁表面出现裂纹 6度：惊慌惊慌人站立不稳，家畜外逃，器皿翻落，简陋棚舍损坏，陡坎滑坡 7度：房屋损坏房屋损坏房屋轻微损坏，牌坊，烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水 8度：建筑物破坏建筑物破坏房屋多有损坏，少数破坏路基塌方，地下管道破裂 9度：建筑物普遍破坏建筑物普遍破坏房屋大多数破坏，少数倾倒，牌坊，

6、烟囱等崩塌，铁轨弯曲 10度：建筑物普遍摧毁建筑物普遍摧毁房屋倾倒，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸 11度：毁灭毁灭房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化 12度：山川易景山川易景一切建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化动植物遭毁灭。 2011/12/8建筑抗震火灾水灾有毒气体泄露细菌及放射性物质扩散海啸滑坡崩塌地裂缝由地震引起由地震引起2011/12/8建筑抗震1999年年9月月21日，台湾省中部地震日，台湾省中部地震2011/12/8建筑抗震2001年年1月月26日，印度大地震日，印度大地震2011/12/8建筑抗震地震造成的破碎带，引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表破坏地震造成

7、的破碎带，引起地表沉陷、隆起、裂缝、液化等地表破坏2011/12/8建筑抗震建筑物倒塌建筑物倒塌2011/12/8建筑抗震地震后水坝被震塌地震后水坝被震塌2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震抗震设防抗震设防 标准设防类：指使用上有特殊設施，涉及國家公共安全的重大建築工程和地震時可能發生嚴重次生災害等特別重大災害後果，需要進行特殊設防的建築。簡稱甲類。 重点设防类：指地震時使用功能不能中斷或需儘快恢復的生命線相關建築，以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害後果，需要提高設防標準的建築。簡稱乙類。 特殊设防类：指大量的除1、2、4款以外按標準要求進行設防的建築。簡稱丙類。 适度设

8、防类：指使用上人員稀少且震損不致產生次生災害，允許在一定條件下適度降低要求的建築。簡稱丁類。 2011/12/8建筑抗震抗震与结构抗震与结构制作：姚勇2011/12/8建筑抗震u根据地震灾害和工程经验总结形成的基本原则根据地震灾害和工程经验总结形成的基本原则和设计思想，是进行建筑结构总体布置并确定和设计思想，是进行建筑结构总体布置并确定细部构造的过程细部构造的过程u掌握对墙体、楼板、节点、柱和梁的构造掌握对墙体、楼板、节点、柱和梁的构造学习目标学习目标2011/12/8建筑抗震钢筋混凝土结构抗震钢筋混凝土结构抗震一、常用的钢筋混凝土结构形式 目前在我国地震区的多层和高层房屋建筑中大量采用钢筋混

9、凝土结构形式，根据房屋的高度和抗震设防烈度的不同分别采用框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框架核心筒结构和筒中筒结构等。异型框架结构也越来越多地被采用，它的优点是房屋内无凸出的柱角。2011/12/8建筑抗震框架结构房屋：平面布置灵活，可任意分隔房间的特点，容易满足生产工艺和使用要求。适用于十层以下的建筑。框架剪力墙结构房屋：适用层数较高的高层建筑。框架核心筒结构房屋：有较宽的翼缘，抗弯刚度EI要大得多，且在水平荷载作用下，腹板主要承担水平剪力，翼缘抵抗弯矩，翼缘所提供的抗压和抗弯吗，面积比单片墙大得多，具有较高的抗震能力。筒中筒结构房屋：结构整体性强，结构具用于有很强的抗侧刚度，具有较高

10、的抗震能力，应用于超高层建筑和位于较高烈度地震的高楼。异形框架结构房屋：适应建筑使用与美观要求采用的一种结构。在一般的钢筋混凝土结构中，柱子的形状大多是矩形和圆形。具有改造性好、用料省造价低、居住环境比一般混凝土结构好，空间平面可得到充分利用，使用灵活方便。抗震能力较差。2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震没有框架柱的墙体没有框架柱的墙体2011/12/8建筑抗震底层框架形成柱铰底层框架形成柱铰2011/12/8建筑抗震有框架梁和框架柱的墙体有框架梁和框架柱的墙体强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件。 2011/12/8建筑抗震楼

11、板楼板 梁上的钢筋伸入板 长度不应少于跨度的1/42011/12/8建筑抗震楼板没有固结2011/12/8建筑抗震框架柱 构造要求 1.材料强度：框架柱的混凝土强度等级，按一级抗震等级设计时不应低于C30，其它不应低于C20。同时，当抗震烈度为9度时不宜大于C60，设防烈度为8度时不宜大于C70。 2.截面尺寸的高和宽不宜小于300mm，圆柱直径不宜小于350mm。 3.住剪跨比不宜大于2。 4.柱截面高宽比不宜大于3。 5.每一侧纵向钢筋配筋率不应小于0.2%。2011/12/8建筑抗震柱端砼压碎、钢筋外鼓2011/12/8建筑抗震没有框架柱2011/12/8建筑抗震有框架柱2011/12/

12、8建筑抗震二、强柱弱梁柱子不先于梁破坏因为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，可能会整体倒塌，后果严重！所以我们要保证柱子更“相对”安全2011/12/8建筑抗震框架梁2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震框架节点 1.楼盖应现浇，梁柱中心线重合 2.扁梁框架的梁柱节点核心区应根据梁上部纵向钢筋在柱宽范围内、外的截面面积比例，对柱宽以内和柱宽以外的范围分别计算受剪承载力，柱外节点可不考虑。 3.锚入柱内的梁上部纵向钢筋易大于其全部钢筋截面面积的60%。2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震柱端箍筋不足、砼破坏2011

13、/12/8建筑抗震剪力墙2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震钢结构结构抗震钢结构结构抗震 钢结构房屋是指主要竖向承重体系和抗侧力体系的构件都是钢结构构件的房屋。在房屋建筑中，采用的钢结构构件主要有钢柱、钢梁、钢支撑、钢屋架、钢桁梁，这些构件的断面一般为各种型钢、圆钢管或组合断面。 竖向承重体系和抗侧力体系的构件都是钢结构构件的房屋可称为全钢结构房屋。这在实际工程中并不多见。在钢框架房屋中，常采用压型钢板+钢筋混凝土组合楼面，在高层建筑中常采用型钢+钢筋混凝土组合柱。在框筒结构体系的超高层建筑中，框架为钢框架，筒体一般为钢筋混凝土筒体，这种结构一般称为混合结构。2011/12/8

14、建筑抗震2011/12/8建筑抗震钢结构房屋的震害钢结构房屋的震害 由于延性好、强度与质量比高，钢结构房屋的抗震性能优于其他传统建筑材料所建造的房屋。但是，如果在结构设计、材料选用、施工制作和维护上出现问题，在地震中钢结构房屋同样会发生破坏。1976年我国唐山大地震后对钢铁厂的震害调查资料显示，总面积3.67万平方米的全钢结构房屋没有倒塌和严重破坏者，中等破坏（主要是支撑失稳和围护墙倒塌）的占9.3%；总面积4.06万平方米的钢筋混凝土结构房屋倒塌严重和严重破坏者占23.2%，中等破坏者占47.95%；总面积3.09万平方米的砌体结构厂房，倒塌和严重破坏占41.2%，中等破坏占20.9%。20

15、11/12/8建筑抗震轻钢屋架斜撑弯曲，破坏较小2011/12/8建筑抗震厂房山墙倒塌2011/12/8建筑抗震多高层钢结构民用建筑抗震技术多高层钢结构民用建筑抗震技术钢结构民用建筑最大高度的限制钢结构民用建筑最大高宽比的限制设置防震缝的规定结构体系的选用和布置楼盖体系的选择地下室的设置2011/12/8建筑抗震信号发射塔钢构件断裂信号发射塔钢构件断裂2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震2011/12/8建筑抗震建筑抗震措施建筑抗震措施主讲人：顾计问2011/12/8建筑抗震目标目标 通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失

16、。要求建筑物在使用期间，死亡，减轻经济损失。要求建筑物在使用期间，对不同频度和强度的地震，应具有不同的抵抗能对不同频度和强度的地震，应具有不同的抵抗能力。力。大震不倒大震不倒中震可修中震可修小震不坏小震不坏2011/12/8建筑抗震抗震设防范围抗震设防范围 抗震设防烈度为6度及以上地区的所有新建建筑工程均必需进行抗震设计。 规范适用于6-9度地区抗震设计及隔震、消能减震设计。 超过9度的地区和行业有特殊要求的工业建筑按有关专门规定执行。2011/12/8建筑抗震建筑抗震设防类别建筑抗震设防类别甲类甲类重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑（如产

17、生放射性物质的污染、大爆炸等）建筑（如产生放射性物质的污染、大爆炸等）乙类乙类地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑（如地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑（如城市生命线工程和地震时救灾需要的建筑）城市生命线工程和地震时救灾需要的建筑）丙类丙类除甲乙丁类以外的一般建筑（如大量的一般工业除甲乙丁类以外的一般建筑（如大量的一般工业与民用建筑）与民用建筑）丁类丁类抗震次要建筑，如遇地震，不易造成人员伤亡和抗震次要建筑，如遇地震，不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑。较大经济损失的建筑。2011/12/8建筑抗震震害及其分析震害及其分析1. 共振效应引起的震害共振效应引起的震害 建筑物的自振周期与场

18、地的卓越周期接近，引建筑物的自振周期与场地的卓越周期接近，引起建筑物的类共振，通常导致建筑物破坏严重。起建筑物的类共振，通常导致建筑物破坏严重。2011/12/8建筑抗震2. 结构布置不合理引起的震害结构布置不合理引起的震害16层钢筋混凝土集合住宅大楼层钢筋混凝土集合住宅大楼底层柱子数量少，间距太大，地震时其中一栋倾倒。底层柱子数量少，间距太大，地震时其中一栋倾倒。2011/12/8建筑抗震3. 3. 柱、梁和节点的震害柱、梁和节点的震害 梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤

19、其是角柱和边柱更易发生破坏。生破坏。柱柱 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。2011/12/8建筑抗震短柱短柱 当柱高小于当柱高小于4倍柱截面高度（倍柱截面高度（H/b4)时形成短柱。时形成短柱。 短柱刚度大，易产生剪切破坏。短柱刚度大，易产生剪切破坏。2011/12/8建筑抗震梁柱节点梁柱节点 节点核心区产生对角方向的斜裂缝或节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落。节点内箍交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落。节点内箍筋很少或无箍筋时，柱

20、纵向钢筋压曲外鼓。筋很少或无箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。 节点破坏的主要原因是节点的受剪承节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。不够以及施工质量差所引起。2011/12/8建筑抗震4. 填充墙的震害填充墙的震害 砌体填充墙刚度大而承砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用载力低，首先承受地震作用而遭破坏。端墙、窗间墙和而遭破坏。端墙、窗间墙和门窗洞口边角部位破坏更加门窗洞口边角部位破坏更加严重。严重。 一般一般7 7度即出现裂缝，度即出现裂缝，8 8度和度和8 8度以上地震作用下，度以上地震作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心塌，一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌砌体墙重于实心砌体墙，砌块墙重于砖墙。块墙重于砖墙。填充墙破坏的主要原因：墙体受剪承载力低，变形能力填充墙破坏的主要原因：墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，因此在往复变形