建筑抗震设计规范讲课doc

1、 建筑抗震设计规范 GB50011-2002 强制性条文 1 抗震设防地区所有新建的建筑工程要进行抗震设计。2 抗震设防设计的基本思想和原则：“三个水准设防目标”和“两阶段设计步骤”。3 三个水准抗震设防目标(设计基准期50年)：水准三个烈度地震烈度水准50年超越概率结构状态设防目标一众值烈度多遇地震63%弹性不坏二基本烈度设防烈度地震10%弹塑性可修三大震烈度罕遇地震23%弹塑性不倒众值烈度：比基本烈度约低一度半；大震烈度：基本烈度6度时为7度强、7度时为8度强、8度时为9度弱、9度时为9度强。4 两阶段设计步骤：确保实现三个水准的设防目标。1)第一阶段设计（承载力验算和结构弹性变形验算）：

2、取第一水准的地震动参数，计算结构在多遇地震下的地震作用效应，按规定的分项系数设计表达式进行截面承载力验算和结构弹性变形验算。我国采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用可靠指标度量结构构件的可靠度，以分项系数的设计表达式进行设计。在强震下，结构和构件不存在极限承载力的可靠度，即不存在承载力安全储备。因此，既可满足第一水准下具有承载力的可靠度，又满足第二水准的损坏可修的设防要求，而通过概念设计和抗震构造措施，定性地满足第三水准的设防要求。2)第二阶段设计（弹塑性变形验算）：对大多数结构只需进行第一阶段设计，但对特殊要求的结构、易倒塌的结构、明显不规则或有明显薄弱层的结构，要进行罕遇地震下的弹塑

3、性层间变形验算并采取相应的抗震构造措施，来实现第三水准的设防要求。应是弹塑性变形验算，而不是弹性变形验算 抗震设防烈度不是政府各部门都有权审批，应是指定级别的专门部门才有权审批。 1 建筑抗震设防类别的划分甲类建筑：重要建筑工程、有严重次生灾害的建筑。(特殊建筑) 乙类建筑：使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。(重要建筑) 丙类建筑：地震破坏后只有一般影响，除于甲、乙、丁类以外的一般建筑。(一般建筑) 丁类建筑：地震破坏或倒塌后，社会影响和经济损失轻微，不会影响甲、乙、丙类建筑。(次要建筑) 2 仅是原则性划分建筑抗震设防类别，具体细划分根据各规范和规程，按实际情况确定。 建筑抗震设防类别的划

4、分有国家标准建筑抗震设防分类标准GB50223-95，本次修改与GB50223-95有不同。因中华人民共和国防震减灾法颁布后，GB50223-95未进行相应的修改。抗震设防标准深圳市抗震设防烈度均为7度，取消了“南6北7”设防类别地震作用计算抗震措施甲高于设防烈度按批准的地震安全性评价结果68度时提高一度9度时比9度更高乙设防烈度68度时提高一度9度时比9度更高丙设防烈度设防烈度的抗震措施丁设防烈度适当降低6度时不应降低 1 较小的乙类建筑，其结构改用抗震性能较好的结构类型时，抗震措施可不提高。 2 建筑各部位重要性不同时，可采取不同的抗震设防标准(一般用抗震缝分开)。 3 抗震措施：除结构地

5、震作用和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施和内力调整。抗震措施是概念设计内容之一 4 抗震构造措施：一般不须计算，对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。 5该条的补充规定见第条。 1 有利地段：地震时地面无残余变形的坚硬或开阔平坦密实均匀的中硬土范围或地区。 2 不利地段：可能发生明显变形或地基失效的范围或地区。 3 危险地段：可能发生严重的地面残余变形范围或地区。 4 建筑场地选择原则：选择有利地段、避开不利地段(无法避开时应采取有效措施)、不应在危险地段建造甲、乙丙类建筑。 1 该条是对第条的补充规定。2 类建筑场地时：1）甲、乙类建筑抗震构造措施不提高；2）丙类建筑抗震构

6、造措施可降低一度(6度时不降低)。 1建筑抗震概念设计包括三个部分：重视建筑结构的规则性、合理选择建筑结构体系、注重结构和构件的延性设计。概念设计是重中之重，新规范对概念设计有具体化要求，并列入强制性条文。 2 本规范对规则性的规定见第3.4节；对结构体系的规定见第3.5节；本规范所规定的各项抗震措施，基本上都是提高构件的延性。 3 建筑结构的规则性包括：平面不规则和竖向不规则。1）不规则表和表中一项及以上超标；2）特别不规则表和表中多项超标，或者一项超标较多，有较明显的抗震薄弱部位，将引起不良后果；3）严重不规则体型复杂，表和表中多项超过上限规定值，或者一项大大超过上限规定值，有严重的抗震薄

7、弱部位，导致地震破坏严重后果。 1 抗震结构体系是抗震设计的关键。建筑结构的规则性是对建筑设计的要求，而合理的结构体系是对结构设计的要求。结构体系对安全性和经济性起着决定作用。 2 结构体系应具有必要的承载能力和良好的变形能力，二者应同时满足。 1 非结构构件包括：建筑非结构构件、建筑附属的机电设备。 2非结构构件的抗震设计，主要指在人流出入口、通道及重要设备附近的附属结构构件。 3 非结构构件的抗震设防目标，与主体结构相协调，但有不同的性能要求：1) 多遇地震下，非结构构件不宜破坏，机电设备应能保持正常运行。2) 设防烈度地震下，非结构构件允许比主体结构构件较重的破坏，但不应伤害人，机电设备

8、应尽量保持正常运行，即使遭到破坏也应能尽快修复。3) 罕遇地震下，各类非结构构件可有较严重的破坏，但应避免重大次生灾害。4 非结构构件地震反应分析1) 楼面反应谱：建立各楼层的地震反应谱，以此进行附属系统的抗震设计。2) 本规范给出的简化计算式及相应系数，是半理论半经验性质的。 1 “三个水准设防”抵御地震作用立足于“抗”，即利用结构的承载力和塑性变形能力，来抵抗和吸收地震能量。其设计思想实际是“疲劳战术”。 2地震时建筑物受到地震作用由底向上逐渐放大，犹如一个放大器。基础隔震技术是在上部结构和基础之间设置滑移层，阻止地震能量向上传递。其设计思想实际是“御敌于门外”。 3 隔震和消能减灾设计是

9、一种新技术，目前主要用于使用功能有特别要求和高烈度地区的建筑。 1 对材料有特别要求时，设计者应在图纸中注明。 2 施工时不得任意替代材料。 抗震设计对材料的基本要求 1 砌体结构材料砌体材料砌体强度等级砂浆强度等级普通粘土砖多孔粘土砖MU10M5混凝土小型空心砌块MU7.5M7.52 混凝土结构材料1)任何情况下：混凝土强度等级C20；2) 8度时：混凝土强度等级C70；3) 9度时：混凝土强度等级C60。砼强度越高脆性性质越明显，国外正在研究和应用高强延性砼4)要求混凝土强度等级C30的构件：i）任何情况下的框支梁、框支柱；ii) 抗震等级一级时，框架梁、框架柱、节点核心区。3 钢筋(普通

10、钢筋) 不包括预应力钢筋等特殊钢筋抗震等级一、二级的框架结构：1）抗拉强度实测值屈服强度实测值1.25 （强屈比）(见图例4)极限强度要大于屈服强度1.25倍以上钢筋达到强度标准值屈服后，既要有弹塑性变形能力，还要有足够的强度储备，满足构件的承载能力，并使构件塑性铰有足够的转动能力和耗能能力。2）屈服强度实测值强度标准值 1.3 （超强比）钢筋强度标准值就是屈服强度标准值应控制屈服强度实测值与设计值的比值，否则该部位的实际承载力提高太大，以致构件内力调整不能实现，使相邻部位塑性变形集中而震害加重，避免“该转不转”。4 钢结构钢材 抗拉强度实测值 屈服强度实测值1.20； 伸长率>20%；

11、良好的可焊性和合格的冲击韧性。 1 建筑场地分类，是在地震作用计算中定量考虑场地条件对设计参数的影响。 2原规范中采用二种方法，现取消原规范的查表法。确定建筑场地类别应按本规定。 1 本规定针对岩土工程勘察。2 岩土工程勘察应提供以下资料；1) 划分场地对建筑的有利、不利和危险地段；2) 提供建筑的场地类别评价；3) 提供建筑的场地岩土稳定性评价；4) 时程分析时，提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关动力参数。 1 地基抗震承载力：采用在静力设计承载力基础上，乘以调整系数的方法。 2 调低的原因：地震是偶发事件，可靠度可降低；地基土在有限次动力作用下，其动强度较静强度稍有提高。 1 砂土液化的地

12、基失效，造成结构破坏占很大比例，应高度重视。 2 采用判别液化可能性和危害程度和采取抗震对策两方面解决。 1 桩基在软、硬土层交界面处最易受到剪、弯破坏。2 以上不利作用不易计算，故采取该构造措施。3 构造措施保证软土层或液化土层及交界处，桩身的抗剪和抗弯能力。 地震作用不是直接作用于在结构上的荷载，而是地面运动引起的结构惯性力。地震的地面运动，有两个水平方向的运动分量、竖向分量及转动分量。 2 地震作用计算可分为简化方法和较复杂的精确方法：1) 不超过40m的规则结构：底部剪力法；2) 一般的规则结构：两个主轴的振型分解反应谱法；3) 质量和刚度分布明显不对称结构：考虑双向地震作用下扭转影响

13、的振型分解反应谱法；4) 8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑：考虑竖向地震作用；5) 特别不规则、甲类和超高建筑：补充一维或二维时程分析法计算。3 某一方向水平地震作用主要由该方向抗侧力构件承担，相交角度15抗侧力构件，应补充考虑斜向地震作用。 1 抗震设计时重力荷载代表值：永久荷载标准值与可变荷载组合值之和。 2 可变荷载组合值系数见表。 3 屋面活荷载主要考虑的是施工或检修荷载，抗震设计时不考虑。反应谱理论 地震作用计算的核心内容 地震反应谱：根据地震中地震仪记录的加速度时程曲线, 通过计算得到的谱。即通过反应谱把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。 抗震设计反应谱：

14、是建筑结构在设计基准期内可能经受的地震作用的预估，抗震设计反应谱就是地震影响系数曲线。 2抗震设计反应谱修改内容(图：越改越详细、内容越多1）设计反应谱周期由3s延至6s，可满足高层建筑抗震设计的需要。但周期大于6s的结构，要另行研究。超高层建筑的自振周期都较大，一般大于4s2）设计反应谱由一个下降段改为两个下降段，速度控制段和位移控制段。位移控制段在超高层应用较多3）特征周期Tg：a) 由场地类别和近、远震来确定，改为由场地类别和地震分区来确定，即近、远震改为地震分组。地震分组反应了震级大小、震中距。b) 计算8、9度罕遇地震作用时，特征周期值应增加0.05s。c)、类场地设计时，特征周期值

15、较原规范提高了0.05s。4）地震影响系数最大值max：为了与中国地震动参数区划图接口，在78度和89度之间各增加一档(对应于地震加速度为0.15g和0.30g)。计算地震作用标准值时，阻尼比为0.05的水平地震影响系数最大值按表采用。5) 增加阻尼比及阻尼比调整系数。不同的阻尼比的地震影响系数是不同的，随着阻尼比的增大，地震影响系数也增大，但其增大幅度随着周期的增大而减小。应进行多遇地震作用下截面的抗震验算的情况：1) 6度时类场地上较高的高层建筑建筑；2) 7度和7度以上的建筑结构。2允许不进行截面的抗震验算的情况：1) 6度时的建筑；2) 生土房屋和木结构房屋。 3 抗震验算还应符合第条

16、规定。 1由于地震作用计算存在缺陷，为保证结构安全，规定各楼层水平地震剪力最小值的要求。2 为楼层地震剪力系数(剪重比)。3 对于竖向不规则结构的薄弱层，其楼层地震剪力系数最小值不应小于1.15 (1.15 增大系数)。4 扭转效应明显的结构：即楼层最大层间位移大于楼层平均位移1.2倍的结构。 1 重力荷载代表值见第条。2 重力荷载份项系数G取值规定：1) 重力荷载对结构构件承载力有利时，G=1.0 (例如计算大偏心受压柱正截面承载力时) ；2) 重力荷载对结构构件承载力不利时，G=1.2 (例如计算柱轴压比时) 。3地震作用标准值效应SEhK、SEvK应是调整之后的效应。 1我国采用以概率理

17、论为基础的极限状态设计方法，用可靠指标度量结构构件的可靠度，以分项系数的设计表达式进行设计。 2 抗震设计时的抗力分项系数，就是承载力设计值的抗震调整系数RE。 1 结构的抗震措施：包括内力的调整、抗震构造措施。 抗震等级：结构及构件抗震延性要求，是抗震构造措施之一。 构件延性：构件在破坏前有明显的塑性变形或其他预兆。 2 选取抗震等级的因素：设防烈度、结构类型、房屋高度、场地类型、构件重要性等。(表中斜线表示“不应采用”) 3新增的板柱-抗震墙结构，其楼盖是无梁楼盖结构，抗震性能差，抗震等级比框架-抗震墙结构更为严格。还新增了钢筋混凝土筒体结构。 4不同部位允许采用不同的抗震等级(例：部分框

18、支抗震墙结构)。 5 与其他规范抗震等级的比较： 1)与混凝土结构设计规范GB50010-2002比较：a) 多: 板柱-抗震墙结构；b) 少: 单层厂房。 2)与高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002比较： 1) 少: B级高度划分(A级高度、B级高度)； 2) 相当于A级高度抗震等级，多: 剧场、体育馆等大跨度公共建筑。 3) 少: B级高度抗震等级、抗震等级特一级。6 表为丙类建筑抗震等级表。其他设防类别建筑按有关规定调整设防烈度后，再按本表确定抗震等级。 按第条和第条进行调整梁端纵向受拉钢筋配筋率2.5%。超筋破坏是脆性破坏2梁的变形能力取决于梁端截面塑性转动量，梁端塑性转动量取

19、决于截面混凝土受压区相对高度x / h0( 计入受压钢筋后的相对高度)，x / h00.25(一级)和0.35(二、三级)。控制柱轴压比，就是避免柱全截面受压3 一级时： 梁端底面筋 / 梁端顶面筋0.5； 二、三级时：梁端底面筋 / 梁端顶面筋0.3。 梁端底面筋(实质是双筋梁，见图例1)：梁端承受负弯矩时，减小混凝土受压区高度，增加塑性铰转动能力；增加正截面承载能力；还考虑地震作用可能引起应力方向改变。5 梁端箍筋构造要求，是梁端截面塑性转动的构造措施，在混凝土压潰前，受压钢筋不致压屈，有良好的延性。 1 框架结构构件震害一般是柱重梁轻，角柱、边柱更易发生破坏。“强柱弱梁”是抗震设计的重要

20、内容。2 柱全截面最小总配筋率见表，任何情况下每一侧配筋率0.2%。角柱非常重要，表中角柱总配筋率大于中柱和边柱，。 柱全截面最小总配筋率的增减特殊情况总配筋率1类场地且较高的高层建筑0.1%2采用HRB400级热扎钢筋0.1%3混凝土强度等级C600.1%3柱箍筋1） 箍筋是保证柱延性和“强柱弱梁”、“强剪弱弯”的重要措施。震害一般出现在柱端，柱顶重于柱底。除按计算配置柱箍筋外，柱端箍筋体积配箍率，还要满足最小配箍特征值v所对应的配箍率；柱端加密区箍筋间距和直径按表注意：柱根在任何情况下，间距100) 。在竖向力作用下，产生横向变形；箍筋对横向变形进行约束，可提高延性和承载力，也就是钢管砼柱

21、受力环箍效应原理。2） 节点核心区无箍筋约束时，使得节点和柱端震害加重，节点核心区箍筋构造应同于柱端，特殊情况更要强于柱端(配置斜筋)。施工中节点核心区箍筋绑扎难度较大，往往达不到设计要求。3） 短柱定义：剪跨比2；(原规范长细比4)。 短柱一般产生脆性的剪切破坏，其延性差。短柱和框支柱沿全柱箍筋间距100mm。 偏心受压构件的计算截面剪跨比(13)。M(Vh0)和Hn(2h0)各种类型剪切破坏均为脆性破坏，既要避免短柱，又要满足轴压比，互相矛盾。轴压比作为延性指标不太合适6 柱拉墙筋 施工中不要忽视拉墙筋的设置1）填充墙与框架柱、梁相互作用，使框架柱、梁产生附加剪力和轴向力，设计时应加以考虑

22、。否则，框架柱会出现局部破坏，降低柱抗震承载力。2）框架柱、梁与填充墙有可靠连接时，能提高框架的抗震承载力，共同工作的变形能力仍接近框架结构，其抗震性能良好。因此，在施工时应注意柱拉墙筋的设置，当填充墙高度或长度较大时，还应设置梁的拉墙筋。剪力墙分布筋最小配筋率为控制裂缝宽度(剪力或温度收缩引起)。 2 分布筋最小配筋率值较原规范略增加。5 部分框支抗震墙结构的抗震墙底部加强部位：1） 框支层加框支层以上二层的高度；2） 落地抗震墙总高度的1/8；3） 1）与2）二者的较大值，且不大于15m。6 抗震墙定义(第：墙肢长度3倍墙厚，3倍墙厚时应按柱的要求，且箍筋沿全高加密。 混凝土结构设计规范G

23、B50010-2002第：当构件的长边(长度)大于其短边(厚度)的4倍时，宜按墙的要求进行设计。高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002第： 短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙，一般剪力墙截面高度与厚度之比大于8。高规将剪力墙拉筋构造列入强制性条文，施工中应重视 1 砌体结构采用水平(圈梁)和竖向(构造柱)钢筋混凝土构件，加强对砌体结构的约束，使砌体结构发生裂缝后不致坍塌。 目前在抗震设防区还不能禁止采用砌体结构 2 砌体材料的脆性性质，使得其结构抗震性能差。无筋砌体房屋总高度越高和层数越多，地震破坏就越严重。限制其高度和层数是最主要的抗震措施(见表。 3表中所指的是设置构造柱后的层数和总高度。4横墙间距是影响多层