建筑结构与选形-第一篇-第三章

1、提问：结构上的作用结构上的作用作用效应作用效应抗力抗力单向板单向板双向板双向板解释解释 的含义的含义解释解释 的含义的含义结构设计的方法有哪两种结构设计的方法有哪两种),(KscffRRRS 0第三章 建筑抗震设计基本知识第一节第一节 有关地震的基本知识有关地震的基本知识第二节第二节 抗震设防抗震设防第三节 抗震设计的基本要求第三章 建筑抗震设计基本知识第一节第一节 有关地震的基本知识有关地震的基本知识一、震源、震中和地震波一、震源、震中和地震波地震地震震源震源震中震中震源深度震源深度地震地震，是由于地壳构造的运动使岩层发生断地震，是由于地壳构造的运动使岩层发生断裂、错动而引起的地面振动，这种

2、地震就称裂、错动而引起的地面振动，这种地震就称为构造地震，简称地震。为构造地震，简称地震。 震源地震开始发生的地方叫震源，是指地壳深处地震开始发生的地方叫震源，是指地壳深处发生岩层断裂、错动的部位发生岩层断裂、错动的部位震中震源正上方的地面位置，或震源在地表的投震源正上方的地面位置，或震源在地表的投影，叫震中。震中附近地面运动最剧烈，也影，叫震中。震中附近地面运动最剧烈，也是破坏最严重的地区，叫震中区或极震区。是破坏最严重的地区，叫震中区或极震区。震源深度地面上某处到震源的距离叫震源距。震源到地面上某处到震源的距离叫震源距。震源到地面的垂直距离，称为震源深度地面的垂直距离，称为震源深度 建筑抗

3、震设计基本知识地震波体波、面波纵波、横波地震波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。体波、面波在地球内部传播的行波称为体波；仅限于在地球表面传播的行波称为面波。 体波中包括纵波和横波两种。纵坡、纵坡是由震源向外传播的疏密波，质点的振动方向与波的前进方向一致，使介质不断地压缩和疏松。所以纵波又称压缩波、疏密波。如在空气中传播的声波就是一种纵波。纵波的周期较短，振幅较小。横波横波是由震源向外传播的剪切波，质点的振动方向与波的前进方向相垂直，亦称剪切波。横波的周期较长，振幅较大。还应指出，横波只能在固体内传播，而纵波在固体和液体内都能传播。地震波的传播以纵波最快，剪切波次之面被

4、最慢。二 震级、烈度、基本烈度1 1、震级、震级 震级是按着一次地震本身强弱程度而定的等级。震级是按着一次地震本身强弱程度而定的等级。 目前国际上比较通用的是里氏展级、其定义是目前国际上比较通用的是里氏展级、其定义是19351935年里希特年里希特(C(CF FRichtcrRichtcr) )给出的。震级表示给出的。震级表示一次地震释放能量的多少，也是表示地震规模的指一次地震释放能量的多少，也是表示地震规模的指标，所以一次地震只有个震级。标，所以一次地震只有个震级。小于小于2 2级的地震，人们感觉不到称做微震级的地震，人们感觉不到称做微震2 24 4级地震人就能感觉到，一般叫有感地震级地震人

5、就能感觉到，一般叫有感地震5 5级以上的地震就要引起不同程度的破坏，称为破坏级以上的地震就要引起不同程度的破坏，称为破坏性地震性地震7 7级以上的地震则称为强烈地震。级以上的地震则称为强烈地震。2 2、地震烈度、地震烈度地震烈度是地震时一定地点地面震动强弱程度的尺地震烈度是地震时一定地点地面震动强弱程度的尺度。一个同样大小的地震，若震源深度、离震中的度。一个同样大小的地震，若震源深度、离震中的距离和土质条件等因素不同、则对地面和建筑物的距离和土质条件等因素不同、则对地面和建筑物的破坏就有所不同。破坏就有所不同。在工程中还需用地震烈度来表示地震对地面影响的在工程中还需用地震烈度来表示地震对地面影

6、响的强弱程度。强弱程度。目前，我国使用的是目前，我国使用的是19801980年由国家地震局颁布实施年由国家地震局颁布实施的的中国地震烈度表中国地震烈度表，见下表，见下表* * * *。我国新的我国新的中国地震烈度区划图中国地震烈度区划图(1990)(1990)由国家地由国家地震局和建设部于震局和建设部于19921992年年5 5月月2222日正式发布施行。新地日正式发布施行。新地震烈度区划图上所标示的地震烈度，系指在震烈度区划图上所标示的地震烈度，系指在5050年期年期限内一般场地条件下可能遭遇超越概率为限内一般场地条件下可能遭遇超越概率为1010的的地震烈度值。该烈度称为地震基本烈度。地震烈

7、度值。该烈度称为地震基本烈度。中国地中国地震烈度区划图震烈度区划图(1990)(1990)给出了一些主要城市的基本给出了一些主要城市的基本烈度和全国重点抗震城市烈度和全国重点抗震城市 3.近震与远震震害调查表明，虽然不同地区的宏观地震烈度相同，震害调查表明，虽然不同地区的宏观地震烈度相同，但由于其与震中距离的远近不同，建筑物的刚度不但由于其与震中距离的远近不同，建筑物的刚度不同，则震害程度明显不同。处在大震级远震中距的同，则震害程度明显不同。处在大震级远震中距的柔性建筑物，其震害要比中、小震级近震中距的情柔性建筑物，其震害要比中、小震级近震中距的情况重得多。况重得多。因此抗震规范提出了区分近震

8、与远震的要求。因此抗震规范提出了区分近震与远震的要求。第二节 抗震设防一、抗震设防的一般目标一、抗震设防的一般目标抗震设防是指对房屋进行抗震设计和采取抗震构造抗震设防是指对房屋进行抗震设计和采取抗震构造措施，以达到抗震的效果。措施，以达到抗震的效果。抗震设防的依据是抗震设防烈度。抗震设防的依据是抗震设防烈度。一般目标：当遭受多遇的、低于本地区设防烈度的一般目标：当遭受多遇的、低于本地区设防烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用继续使用( (第一水准第一水准) )；当遭受本地区设防烈度的地；当遭受本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可

9、能有一定损坏，经一般修理或震影响时，建筑物可能有一定损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用不需修理仍可继续使用( (第二水准第二水准) )；当遭受高于本；当遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，不致倒塌或地区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的严重破坏发生危及生命的严重破坏( (第三水准第三水准) )。概括起来、抗震设防的一般目标就是要做概括起来、抗震设防的一般目标就是要做到到“小震不坏，中震可修、大震不倒小震不坏，中震可修、大震不倒”。二、多遇地震烈度和罕遇地震烈度 所谓多遇地震烈度就是发生机会比较多的地震。计所谓多遇地震烈度就是发生机会比较多的地震。计算表明，算表明

10、，5050年期限内多遇地震烈度的超越概率为年期限内多遇地震烈度的超越概率为63632 2，即，即5050年内发生超过多遇地震烈度的地震大年内发生超过多遇地震烈度的地震大约有约有63.263.2，多遇地震烈度大约比基本烈度低，多遇地震烈度大约比基本烈度低1.551.55度。度。罕遇地震烈度定为比基本烈度高出罕遇地震烈度定为比基本烈度高出l l度左右，其度左右，其5050年年期限内相应的超越概率大约为期限内相应的超越概率大约为2 23 3。抗震规范中。抗震规范中罕遇地震烈度取值为：当基本烈度为罕遇地震烈度取值为：当基本烈度为6 6度时为度时为7 7度强，度强，7 7度时为度时为8 8度强，度强，8

11、 8度时为度时为9 9度弱，度弱，9 9度时为度时为9 9度强。度强。 三、抗震设防的范围 抗震规范的适用范围为抗震规范的适用范围为6 6、7 7、8 8和和9 9度地度地区建筑工程的抗震设计及隔震、消能减区建筑工程的抗震设计及隔震、消能减震设计。抗震设防烈度大于震设计。抗震设防烈度大于9 9度地区的建度地区的建筑和行业有特殊要求的工业建筑，其抗筑和行业有特殊要求的工业建筑，其抗震设计应按有关专门规定执行。震设计应按有关专门规定执行。建筑抗震设防类别及其设防标准建筑抗震设防类别及其设防标准抗震设防标准是通过地震作用计算和抗抗震设防标准是通过地震作用计算和抗震构造措施来实现的。建筑物的重要程震构

12、造措施来实现的。建筑物的重要程度不同它们的设防标准也就不同。度不同它们的设防标准也就不同。建筑抗震设防类别建筑应根据其使用功能的重要性分为甲建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类乙类丙类丁类四个抗震设防类别：类乙类丙类丁类四个抗震设防类别：甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑可能发生严重次生灾害的建筑乙类建筑应属于地震时使用功能不能中乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑断或需尽快恢复的建筑丙类建筑应属于除甲乙丁类以外的一般丙类建筑应属于除甲乙丁类以外的一般建筑建筑丁类建筑应属于抗震次要建筑丁类建筑应属于抗震次要建筑甲类建

13、筑：当遭遇地震破坏时，将产生甲类建筑：当遭遇地震破坏时，将产生放射性物质的污染、剧毒气体的扩散，放射性物质的污染、剧毒气体的扩散，大爆炸等严重后果的建筑物，以及在遭大爆炸等严重后果的建筑物，以及在遭遇地震破坏后，对政治、经济、社会产遇地震破坏后，对政治、经济、社会产生不可挽回的重大影响的建筑物。生不可挽回的重大影响的建筑物。甲类建筑应按国家规定的批准权限报请甲类建筑应按国家规定的批准权限报请批准执行。批准执行。 乙类建筑：指国家重点抗震城市的生命乙类建筑：指国家重点抗震城市的生命线工程建筑，它包括医疗、广播、通讯、线工程建筑，它包括医疗、广播、通讯、交通、供水、供电、供气、消防、粮食交通、供水

14、、供电、供气、消防、粮食等。等。 丁类建筑：当遭遇地层破坏时，不易造丁类建筑：当遭遇地层破坏时，不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑，它成人员伤亡和较大经济损失的建筑，它包括一般的仓库，人员较少的辅助建筑包括一般的仓库，人员较少的辅助建筑物。物。 抗震设防标准 各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：下列要求：甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6 68

15、8 度度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为求，当为9 9 度时，应符合比度时，应符合比9 9 度抗震设防更高度抗震设防更高的要求。的要求。 乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为防烈度为6 68 8度时，应符合本地区抗震设防烈度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为度提高一度的要求，当为9 9 度时，应符合比度时，应符合比9 9 度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，度抗震设防更高的要求；地基基础的

16、抗震措施，应符合有关规定。应符合有关规定。 抗震设防标准 丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。区抗震设防烈度的要求。丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为设防烈度为6 6度时不应降低。度时不应降低。 抗震设防烈度为抗震设防烈度为6 6度时，除本规范有具体规定外，度时，除本规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作

17、用计算。对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。第三节 抗震设计的基本要求一、选择对抗震有利的建筑场地、地基一、选择对抗震有利的建筑场地、地基对抗震有利、不利和危险地段作出综合对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价评价对不利地段，应提出避开要求对不利地段，应提出避开要求当无法避开时应采取有效措施当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。不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。二、选择有利于抗震的建筑平面和立面布置建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范规定，不应采用严重不规则规定，不应采用严重不规则的设计方案，平面和竖向不规则的类型见下表：的设计方案，平面和竖向不规则的类型见下表：建筑

18、及其抗侧力结构的平面布置宜规则、建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变载力突变 建筑的体型要简单建筑的体型要简单建筑的平、立面刚度和质量分布力求对称。建筑的平、立面刚度和质量分布力求对称。建筑的质量和刚变变化要均匀。例如，由于建筑的质量和刚变变化要均匀。例如，由于建

19、筑的竖向收进；又如，由于在建筑中底层建筑的竖向收进；又如，由于在建筑中底层需要开敞或在任意层需要大空间、将使结构需要开敞或在任意层需要大空间、将使结构上下不连续，产生竖向刚度突变，上下不连续，产生竖向刚度突变，必要时设置防震缝。防震缝的设置、应根据必要时设置防震缝。防震缝的设置、应根据建筑类型、结构体系和建筑体型等具体情况建筑类型、结构体系和建筑体型等具体情况区别对待，不提倡一切都设，也不主张都不区别对待，不提倡一切都设，也不主张都不设。设。抗震规范的原则是，建筑防震缝的设置，可抗震规范的原则是，建筑防震缝的设置，可按结构的实际需要考虑。按结构的实际需要考虑。当设置防震缝时，应将建筑分成规则的

20、结构当设置防震缝时，应将建筑分成规则的结构单元。防震缝应根据烈度、场地类别、房屋单元。防震缝应根据烈度、场地类别、房屋类型等留有足够的宽度、其两侧的上部结构类型等留有足够的宽度、其两侧的上部结构应完全分开。防震缝应同伸缩缝、沉降缝协应完全分开。防震缝应同伸缩缝、沉降缝协调布置，使伸缩缝、沉降缝符合防震缝的要调布置，使伸缩缝、沉降缝符合防震缝的要求。求。三、选择合理的抗震结构体系抗震结构体系的选择应根据建筑的抗震抗震结构体系的选择应根据建筑的抗震设防类别、设防烈度、建筑高度、场地设防类别、设防烈度、建筑高度、场地条件条件 、地基、结构材料和施工等因素，、地基、结构材料和施工等因素，结合技术、经济条件综合考虑。抗震结结合技术、经济条件综合考虑。抗震结构体系应符合下列各项要求：构体系应符合下列各项要求：(1)(1)宜有多道抗震防线，避免因部分结构宜有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。力或对重力的承载能力。(2)(2)应具备必要的强度，良好的变形能力应具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力。和耗能能力。(3)(3)宜具有合理的刚度和强度分布，避免宜具有合理的刚度和强度分