基础隔震与减振

1、基础隔震与减振第一章 绪 论第一节 概述1自然灾害卡特里那飓风新奥尔良被淹龙卷风盐城第一章 绪 论第一节 概述1自然灾害2001年9月25四川车岭镇 滑坡11人被埋泥石流第一章 绪 论地震引起埠丰桥断裂，河床抬高8m,形成叠水 (石岗)地震引起房屋倒塌(台中石岗)地震引起稻田隆起(台中雾峰)地震引起操场隆起(台中国小)唐山大地震1976年7月28日凌晨3时42分，唐山7.8级强地震，被夷为一片废墟。地震震中烈度达11度，震源深度12 公里。此次地震共死亡24. 2万多人，重伤16. 4万多人，极震区地面建筑几乎全部倒塌，直接经济损失据不完全统计达100亿元。唐山地震是世界上发生在城市内的强破坏

2、性地震之一。强烈地震顷刻间将唐山夷为一片平地，两图为唐山市区震后废墟唐山地震，强度7.8级，震中烈度11度唐山大地震地震造成桥梁坍塌2008年5月12日14时28分,四川汶川县发生80级地震,全国大半地区均有明显震感。地震震中烈度达11度，震源位于映秀深度33公里。此次地震共死亡约8万人，直接经济损失据不完全统计达8000多亿元。汶川地震汶川大地震发生后，彭州一栋新建教学楼基础被整体抬高近2米，楼体依然屹立原地不倒。最牛教学楼地震引起大坝破坏(台中石岗)发震断裂带上震害及其避让乙工业与民用建筑8度以上应避开发震断裂带200-400m。丙类100200m甲类专门研究2011年3月11日14时46

3、分,日本本州东岸远海发生90级地震,地震引起近10米的海啸。到3月11日此次地震共死亡12985人，直接经济损惨重。日本地震日本地震2015年4月25日14时,尼泊尔首都加德满都发生81级地震,地震震源深度20千米。尼泊尔地震二十世纪中国特大地震一览海原地震1920.12.16宁夏海原县8.5级24万人 古浪地震1927.5.23甘肃古浪8级4万余人昌马地震1932.12.25甘肃昌马堡7.6级7万人叠溪地震1933.8.25四川茂县叠溪镇7.5级2万多人察隅地震1950.8.15西藏察隅县8.5级4千人邢台地震1966.3.8河北隆尧县/宁晋县6.8/7.2级8064人通海地震1970.1.

4、5云南省通海县7.7级15621人海城地震1975.2.4辽宁省海城县7.3级1328人唐山地震1976.7.28河北省唐山市7.8级24.2万人澜沧地震1988.11.6云南澜沧、耿马7.6级743人台湾集集大地震1999.9.21台湾南投集集镇7.3级2378人 一个引人注目的情况是，1994年美国加州北岭地震和1995年日本阪神地震，虽然地震发生在经济发达、人口稠密地区，造成的经济损失极大，但伤亡人数远远低于1999年土耳其伊兹米特地震、2001年印度古拉特邦地震；2003年阿尔及利亚地震，震级并不高却造成了比较大的人员伤亡和建筑物倒塌。这与发达国家高度重视结构抗震，采取措施设防有关，反

5、映出，提高工程抗震能力，震后及时、有效的救助是减轻地震灾害的重要途径。 第一章 绪 论2 抗 震 抗震就是和地震这种自然灾害进行斗争。隔震技术是抗震的一种，是目前较为热门的前沿科学这就是我们学习这门课的目的党育, 杜永峰, 李慧编著，基础隔震结构设计及施工指南 ，中国水利水电出版社2007 日本建筑学会著 ，刘文光译，隔震结构设计 ，地震出版社2006 日本免震构造协会编，叶列平译，图解隔震结构入门，科学出版社，1998年第一章 绪 论3 教材及参考书期刊杂志 工程抗震 建筑结构 建筑结构学报 土木工程学报 地震工程与工程震动 建筑科学 特种结构 世界地震工程 工程力学唐家祥等，建筑基础隔震，

6、中国建筑工业出版社，2003王松涛等，现代抗震设计方法，中国建筑工业出版社，1998周福霖，工程结构减震控制， 1997李爱群，工程结构减震控制，机械工业出版社， 2007第二节 地震的成因一、地球的构造1地壳2地幔3地核T在700km深达2000度软流塑状 1按成因分诱发地震：由于人工爆破、矿山开采及工程活动（如兴建水库）等引发的地震。 火山地震：由于火山爆发，岩浆猛烈冲出地面时引起的地面振动。陷落地震：由于地表或地下岩层因某种原因(如较大地下溶洞的塌陷或古旧矿坑的塌陷)突然造成大规模陷落和崩塌时导致的地面振动。构造地震：由于地壳的构造运动使得地壳的岩层在其薄弱部位突然发生断裂、错动而引起的

7、地震。 二、地震的类型和成因欧亚板块太平洋板块非洲板块澳洲板块美洲板块南极洲板块2构造地震成因2构造地震成因2构造地震成因欧亚板块太平洋板块非洲板块澳洲板块美洲板块南极洲板块2构造地震成因它产生于板块边缘和板块内部的活动构造带，地壳和上地幔岩石在地球内力作用下，产生构造变形积蓄应变能，一旦达到岩体强度极限，就会发生突然的剪切破裂(脆性破坏)或沿已有破裂面产生突然错动(粘滑)，积蓄的应变能就会以弹性波的形式突然释放使地壳震动而发生地震。欧亚板块太平洋板块非洲板块澳洲板块美洲板块南极洲板块板边地震主要发生在大陆的边缘，有很多是发生在大洋或海底，这种地震的破坏影响比起板内地震要小。2构造地震成因板内

8、地震多发生在大陆内部，分布面比较广不确定性大，虽然发生的概率较低，但有时其强度很大，如果发生在人口密集的大城市及其周边地区，其破坏性极大。如1976年的唐山大地震，在几十秒钟的时间内将一座用了近百年时间才建设起来的工业城市几乎夷为平地。三地震破坏作用A 地表的破坏现象地裂缝地面下陷滑坡、塌方喷砂冒水B 建筑物的破坏丧失整体稳定性强度不足塑性变形能力不足地基失效正常使用性能失效(高档装修、精密仪器房间)三地震破坏作用墩柱纵筋焊接破坏桥墩剪切破坏C 次生灾害火灾海啸 环境污染水灾泥石流2004年12月26日的印度洋大海啸造成约23万人死亡三地震破坏作用日本地震海啸与核污染C 次生灾害唐家山堰塞湖泄

9、洪 汶川地震堰塞湖情况，动画链接 避震常识1、发生时不要仓惶逃出屋外，甚至跳窗户。2、躲在坚固的家具下，或开间较小的房屋内。美国国际搜救队队长道格卡普，千万不要躲在桌子、床铺下，而要以更低的姿势，躲在桌子、床铺旁边。建筑物天花板因强震倒塌时，会将桌、床等家具压毁，人躲在其中就可能同归于尽。以低于家具的姿势躲在家具旁，则家具可以先承受倒塌的物品，缓冲向下的压力，甚至在旁边的家具可以支撑起生存的空间，因而人们受到的伤害会最小。这些经验是道格卡普从1985年以来，与他的队员们参加全球79次重大灾难的救灾工作中得出的。3、赶紧熄灭火源，关闭煤气管道。4、躲避时携带必备的救生用品。5、不在陡坡、墙根或河

10、边等逗留。6、徒步避难，注意山崩地裂。当小震的时候，主要是物体砸伤，所以要找掩蔽物，大震的时候是倒塌的建筑物压伤，所以要找三角区。 四常用术语地表建筑物震中距震源距震中震源极震区震源深度 术语解释图震源：地层构造运动中，发生岩层断裂、错动的地方。震中：震源正上方的地面位置。震中距：建筑物到震中之间的距离。震源距：建筑物到震源之间的距离。地表建筑物震中距震源距震中震源极震区震源深度 术语解释图震源深度：震中到震源的垂直距离。浅源地震：震源深度在60km以内，集集地震震源7km中源地震：震源深度在60300km，占12%深源地震：震源深度大于300km，占3%极震区：在震中附近，振动最剧烈、破坏最

11、严重的地区地震术语示意图第三节 地震波、震级和烈度1.地震波 由震源释放出来的地震能量是以波的形式向四周的地面传播的，这种波称为地震波。 在地壳内部传播的地震波称为体波，在地面附近传播的波称为面波。体波根据质点运动的方向不同，又可分为纵波和横波。波长质点振动方向波前进方向（a）纵波 体波质点振动形式波前进方向质点振动方向（b）横波第三节 地震波、震级和烈度纵波：质点运动方向与波传播方向相同，又称压缩波。特点：周期较短，振幅较小横波：质点运动方向与波传播方向垂直，又称剪切波。特点：周期较长，振幅较大纵波波速为：横波波速为：式中E介质的弹性模量； G介质的剪切模量；介质的密度； 介质的泊松比。一般

12、情况下，可以取泊松比 0.22，则： Vp=1.67Vs 纵波先于横波到达地面。通常，纵波称为P波(即压缩波)， 横波称为S波(即剪切波)。第三节 地震波、震级和烈度面波：是体波经地层界面多次反射后形成的次生波，它只沿地球表面传播。特点：振幅大，周期长，约为横波波速的0.9倍可分为瑞利波（R波）和乐甫波（L波）（a） R波：在地面上呈滚动形式。（b） L波：在地面上呈蛇形运动形式。第三节 地震波、震级和烈度波形传播范围简称特征介质质点的振动方向地面振动方向波速大小纵波土体内P波压缩波与波的传播方向一致垂直振动快横波土体内S波剪切波与波的传播方向垂直水平振动中面波地表L波次生波与波的传播方向垂直

13、比较复杂慢根据两种波到达测量仪器位置的时间差可得震源距ATA/Vs-A/Vp=A/(VpVs/(Vp-Vs)=A/V故 AT VV虚波波速TT在地震记录图上纵波最先到达，横波次之，面波到达最晚。当横波和面波到达地面时，地面振动最猛烈。地震现象表明，纵波使结构物产生上下颠簸，横波使结构物产生水平方向摇晃，面波则使结构物产生既上下颠簸又左右摇晃的振动。由于面波的能量大于体波所以对结构物和地表造成的破坏以面波为主。2. 震级 观测记录地震的仪器叫做地震仪。公元132年(东汉时)，张衡，第一台地震仪放在京城洛阳，6年后甘肃地震，地动仪正西方向的龙吐出一珠，使张衡首先知道正西方向发生地震。近代的地震仪发

14、端于18世纪80年代，一般包括拾震器(传感器)，放大器和记录装置三个系统。记录的加速度通常包括了东西、南北及上下三个方向的地面运动加速度分量2. 震级 观测记录地震的仪器叫做地震仪。 震级是衡量一次地震释放能量大小的尺度，常用里氏震级(M)表示。在1935年由查尔斯里克特（19001985年）给出定义， 它是利用标准地震仪(指周期为0.8s,阻尼系数为0.8,放大倍数为2800的地震仪)在距震中100km处记录的以微米(1m=10-3mm)为单位的最大水平地面位移(振幅)A的常用对数值即： M=lgA震级与能量的关系 lgE1.5M11.8 A=1mm=103m-M=3 A=1m=106m-M

15、=6 A=10m=107m-M=7 A=100m=108m-M=8 A=1000m=109m-M=92.震级 实际使用时，应对震中距和非标准地震仪进行修正 M5 对建筑物就要引起不同程度的破坏，故称为破坏性地震 M7 强烈地震或大地震 M8 特大地震近震震级M计算 ：M=logA+R() R（）依震中距而变化的起算函数。3. 地震烈度 地震烈度是指某一次地震时,某一地区震动的强烈程度。 衡量标准 我国根据震害指数、地表破坏程度及地面运动加速度指标将地震烈度分为12度，并颁布了中国地震烈度表（1999年）（表12）4. 基本烈度 指一个地区在一定时期（我国取50年）内在一般场地条件下按一定的概率

16、（我国取10%）可能遭遇 到的最大地震烈度 一个地区进行抗震设防的依据 5. 烈度与地震区划图 烈度区划图是指在地图上按地震基本烈度的差异划分出不同区域的图，也就是说，在地震烈度区划图上，将表示出不同地区的地震基本烈度值。等烈度线：具有相同烈度的各个地点的外包线等烈度线的度数随震中距的增大而递减 ，但有时会出现烈度异常 1556年1月23日大地震等震线图中国地震烈度区划图(1990) 全国一些主要城市的地震基本烈度 据统计，在全图450个城市中，位于地震区的占74.5%，约有一半城市位于基本烈度7度和7度以上地区。中国地震灾害分布地震防灾的手段地震预报地震转移分散地震工程 地震危险性分析及地震

17、区划 结构抗震中国的地震预报1975.2.4辽宁海城地震成功预报，死亡1000多人网传1976年唐山地震也有明先特征2010年玉树地震，西安有个学者在自己的工作室发现了异常李四光是中国优秀的科学家，在地震地质领域建树极高。他当年预测过4个城市将发生地震，分别是唐山、四川、邢台、临沂。据说，李四光前辈去世前，念念不忘的就是郯庐地震带，他曾经预测，一旦发生地震，其毁灭性可能是唐山大地震的好几倍。临沂附近莒县1668年曾发生过8.5级大地震，郯庐地震带一直是我们地震预报人员重点关注的地方，国家在该地区也投入了专门的物力和人力。地震预警示意图地震预警原理地震预警系统地震预警成都高新减灾研究所 地震预警

18、系统成都高新减灾研究所 四川省雅安市芦山县发生7.0级地震。由民间机构成都高新减灾研究所建设的地震预警技术系统提前发布预警信息，其中给雅安主城区的预警时间为5秒，给成都市主城区的预警时间为28秒。该预警信息实时通过微博、计算机网络、手机客户端、汶川和北川电视台和学校专用接收终端等同步发布。已经安装预警接收设备的北川中学、成都泡桐树小学、成都高新西区新科学校、成都高新滨河学校、成都高新区顺江学校、青川乔庄中心小学等学校的地震预警信息接收服务器触发并报警。地震区划： 依据地质构造资料 历史地震规律 强震观测资料 地震危险性分析 计算给出每一地区在未来一定时限内关于某一烈度（或地震动加速度值）的超越

19、概率 将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域 返回目录地震区划已经可以给出地震动参数的区划结果5. 烈度与地震区划图 6. 近震和远震 震害现象 震中距长，频率低，周期长，对长周期的高柔结构不利 震中距短，频率高，周期短，对短周期的刚性结构不利 为此，将烈度为6、7、8度区的地震影响划分为近震和远震 近震和远震 近震:当某地区所遭受的烈度比震中烈度低一度或相等时的地震； 远震:当某地区所遭受的烈度比震中烈度低二度或二度以上时的地震。 区别：地震烈度 与 震级 一次地震，表示地震大小的震级只有一个 由于同一次地震对不同地点的影响不一样， 随着距离震中的远近会出现多种不同的烈度 建筑设计时，应根据建

20、筑的重要性不同，采取不同的抗震设防标准，建筑抗震设计规范将建筑按其重要性不同，划分为以下四类: 甲类建筑特殊要求的建筑，如遇地震破坏会导致严重后果（如放射性物质的污染、剧毒气体的扩散和爆炸等）和经济上的重大损失的建筑；政治上有特殊要求的建筑或其它特别重要的建筑等。如人民大会堂等一. 建筑物重要性分类第4节 抗震设计基本原则 乙类建筑国家重点抗震城市的生命线工程的建筑（如消防、急救、供水、供电等）或其它重要建筑。如医院、消防、供电等建筑。一. 建筑物重要性分类 甲类建筑应按国家规定的批准权限批准执行；乙类建筑应按城市抗灾救灾规划或有关部门批准执行。 丙类建筑甲、乙、丁类以外的建筑。如一般工业与民

21、用建筑（公共建筑、住宅、旅馆、厂房等）。 丁类建筑次要建筑，如遇地震破坏不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑（如一般仓库、人员较少的辅助性建筑）。 抗震设防是指对建筑物进行抗震验算和采取抗震构造措施，以达到抗震的效果。 抗震设防的依据是抗震设防烈度.二. 抗震设防内容 抗震设防烈度是一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，一般情况下，抗震设防烈度采用国家地震局批准的地震烈度区划图所规定的基本烈度，必要时可以根据具体情况作适当调整。如南京抗震设防烈度为7度。抗震设防的内容包括进行地震作用计算和采用抗震构造措施两部分，以达到抗震的效果 具体要求如下: 地震作用计算构造措施甲类建筑用动参数进行动力分析采

22、取特殊构造措施乙类建筑按设防烈度进行计算按设防烈度+1考虑丙类建筑按设防烈度进行计算按设防烈度考虑丁类建筑按设防烈度进行计算按设防烈度-1，且6考虑二. 抗震设防内容l.0.5 水工建筑物应根据其重要性和工程场地地震基本烈度按表1.0.5确定其工程抗震设防类别。水工建筑物的设防标准及其地震危险性的评价要求水工建筑物的设防标准及其地震危险性的评价要求1.0.6 各类水工建筑物及与工程抗震安全有关边坡，抗震设计的设计地震烈度或设计地震动加速度代表值应按下列规定确定：1 除工程抗震设防类别为甲类的水工建筑物外，应采用地震基本烈度及地震动基本加速度作为设计烈度和设计地震动加速度。2 工程抗震设防类别为

23、甲类的水工建筑物，应根据其遭受强震影响的危害性，在基本烈度基础上提高1度作为设计烈度，并将设计地震动加速度增加1倍。 根据地震危险性分析，一般认为，我国地震烈度的概率密度函数符合极值型分布，其分布状态如图。 小震烈度(多遇地震烈度)m是发生频率最大的地震，相当于概率密度分布曲线上的峰值所对应的烈度，其超越概率为63.2%,m比基本烈度0小1.55度 大震烈度(罕遇地震烈度)s的超越概率应小于5%，规范取2-3%,相应于基本烈度为6,7,8度的大震烈度分别为7度强、8度、9度弱、9度强。即大震烈度比基本烈度高一度左右。三. 大震与小震三水准地震作用的标定基本假定地震强度呈极值分布烈度符合极值II

24、I型地震影响50年超越概率地震重现期多遇地震对应的烈度众值烈度小震63.2%50年设防烈度，基本烈度中震10%475年罕遇地震对应的烈度大震2-3%1642-2475年If(I)ImI0Is 一般关系 烈度：Im=I0-1.55, Is=I0+1 加速度：PGAm=PGA0*1/3, PGAs=PGAm*(46)第一水准：当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震（简称“小震”）影响时，建筑一般应不受损坏或不修理仍能继续使用。采用弹性反应谱法进行弹性分析。 四. 抗震设防基本思想第二水准：当遭受到本地区设防烈度地震的影响时，建筑可能有一定的破坏，结构进入非弹性工作阶段，但非弹性变形和结构损坏经一般

25、修理或不修理仍能继续使用。 第三水准：当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震（简称“大震”）时，允许结构有较大的非弹性变形，但建筑不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。通俗讲即：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。基于国际趋势，结合我国具体情况，现行建筑抗震设计规范提出了“三水准”的抗震设防目标：在进行建筑抗震设计时，原则上应该满足三水准抗震设防目标的要求，在具体做法上，为简化计算起见，规范采取了二阶段设计法，即第一阶段设计：承载力验算；按小震作用效应和其它荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力，以及在小震作用下验算结构的弹性变形，以满足第一水准抗震设防目标的要求。 第二阶段设计：在大震作用下验算结

26、构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。 至于第二水准抗震设防目标的要求，规范是以抗震构造措施来加以保证的。 四. 抗震设防基本思想第5节 隔震与消能减震设计概念和设防目标一. 隔震结构体系 是在结构物底部与基础之间加设隔震装置而构成的体系。北京故宫就是一个古老的隔震例子现在多用橡胶隔震支座。镰仓大佛 （日本，建于1252年） 1923年关东大地震时， 台座崩损，佛像前倾，向 前滑出约40cm。 1926年修缮时，曾把 佛像固定在台座上，大 佛颈部在地震过程中折断。 19601961修缮时，在台座与佛像之间铺 了一层不锈钢板（隔震思想的引入） 。第5节 隔震与消能减震设计概念和设防目

27、标二. 消能减震体系目前常用的是消能支撑体系是在结构上加一种带阻尼装置的斜交叉支撑杆，比如粘弹性阻尼器，地震时支撑杆产生轴向力和轴向变形，阻尼材料消耗大量地震能量，从而由结构本身分担的地震能量减小，减小结构物的变形。如9.11的美国纽约世界贸易中心。粘滞流体阻尼器 一般由缸筒、活塞、阻尼孔、阻尼介质（粘滞流体）和导杆等部分组成。二. 消能减震体系粘弹性阻尼器一般由粘弹性材料受到钢板的包裹组成。二. 消能减震体系三、隔震设计的设防目标遭遇第一水准烈度(多遇地震)时，建筑结构及内部仪器设备处于完全正常的使用状态，结构可视为弹性体系 ；遭遇第二水准烈度(设防烈度的地震)时，建筑结构及内部仪器设备仍处

28、于正常的使用状态，结构基本上可视为弹性体系 。遭遇第三水准烈度(罕遇地震)时。上部结构可能出现有限的非弹性变形，但不危及生命安全和不丧失使用功能，内部设备仪器也不致出现丧失其使用功能的破坏；下部结构不产生危及上部结构的破坏，使整个隔震体系仍能保持正常工作。 三、隔震设计的设防目标第一阶段设计是强度验算，取第一水准(多遇地震)的地震动参数? 第二阶段设计是变形验算。取第三水准(罕遇地震)的地震动参数验算隔震结构的水平变形。 三、隔震设计的设防目标适用范围：（1） 自振周期比较小的建筑地震波数据生成器，生成后保存为SGS文件)，用户可利用保存的SGS文件(文本格式文件)根据上面所述方法计算Sv、S

29、a、Tg。通过Tg值可判断该地震波是否适合当地场地和地震设计分组。抗震设防烈度相应的设计基本地震加速度抗震设防烈度与设计基本地震加速度的关系 7 8 90.05g 0.1（0.15）g 0.2（0.3）g 0.4g 上表括号内分别对应基本加速度0.15g和0.3g与抗震设防烈度相应的水平地震影响系数最大值为输入地震动的要求当采用时程分析法计算时，与抗震设防烈度相应的设计地震加速度值为当取三组加速度曲线，计算结果取包络值与振型分解反应谱法的较大值当取7组或7组以上，计算结果取平均值与振型分解反应谱法的较大值当采用时程分析法计算时，地震波输入是一大难题，必须与合理的输入地震动为前提，抗震设计的最大

30、不确定性来自地震波的输入，选取的地震波应尽可能与场地估计的地震波三要素相吻合。选用应注意：（1）地震波应按建筑场地类别和设计地震分组选（2）实际强震记录，总数2/3，2条或5条（3）人工模拟加速度时程曲线，总数1/3，1条或2条第六节. 地震影响处于发震断裂带10km以内时，应考虑近场系数；5km以内时宜取1.5，5km以外时取不小于1.25的系数。所采用的多组时程曲线的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。第六节. 地震影响统计意义上相符：平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在对应结构主要振形周期点上的值相差不大于20%。计

31、算结果在结构主方向平均底部剪力不小于振形分解反应谱法的80%，但不应大于120%。每条的计算结果在结构主方向底部剪力不小于振形分解反应谱法的65%，不大于135%。第六节. 地震影响统计意义上相符例子：基底剪力PKPM反应谱计算结果ETABS反应谱计算结果ETABS时程曲线计算结果Chi_80Cau_ewIlo_ewrss_41USER845USER586USER900平均值y向1029.58103111681605644.61034951.91415130811607(0.1g)度多遇地震作用下基底剪力（kN）江宁翠屏山小学教学楼7度多遇地震动（天然波）和规范设计谱对比 输入地震动的要求三向

32、或两向输入加速度最大值通常按以下比例调整：1（水平1）：0.85（水平2）：0.65（竖向）。 传统抗震理论存在的局限性 1）地震对结构输入的反应是复杂的。 2）实际结构物是由多种构件在空间范围内组装而成的，即使很简单的，也是一个十分复杂的动力系统，再加上施工质量的影响，使得构件材料的性质、构件之间的连接等都会出现大幅度的差异。 3）若干现代产业和高科技设施不仅不允许发生建筑物的破坏而且不允许内部设施的损坏和中断工作，而传统设计方法是难于达到这样的要求。 4）传统的结构抗震设计方法，会遇到一些不可克服的困难，由于它是用结构承重构件本身来抗御地震，为了经济起见往往使承重构件在塑性阶段工作。这样，

33、一方面将会出现较大的变形；另一方面塑性的往复变形将会出现低周疲劳破坏而降低构件的承载力。 现行的结构抗震设计是基于承载力和强度的设计方法。 小震： 内力和位移 大震： 弹塑性位移限值。 目标，大震不倒，是以单一的，基于生命安全的性态水准进行的设计，已经不能满足社会和公众的要求。 基于性能的抗震设计 问题： 20世纪90年代美国加州伯克利分校学者提出，各国相继开展了这方面的研究。 根据建筑物的用途，并考虑建筑物所处的场地的地震强度、建造费用和投资者的经济实力，选择合适的结构性态设计目标；并根据目标提出不同的抗震设计标准，使设计的建筑在未来地震中有不同的预期功能。基于性能的抗震设计 被认为是抗震设

34、计新的主要发展方向 。1992年率先将基于位移的抗震设计引入到抗震加固中2003年，发布了建筑物及设施的性能规范 2003年，欧洲混凝土协会出版了钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计我国 “八五”重大项目“城市与工程减灾基础研究”；“九五”重大项目“大型复杂结构体系的关键科学问题和设计理论”都对基于性能的抗震设计进行了研究。基于性能的抗震设计 目前建筑抗震设计规范将基于性能的抗震设计方法原则纳入基于性能的抗震设计 PBSD(performance based seismic design)抗震性能化设计，又称基于性能的抗震设计是指根据建筑物的重要性和用途确定结构的性能目标：根据不同的性能目标提

35、出不同的抗震设防标准，使设计的建筑在未来的地震中具备预期的功能。例如：医院要求在地震后仍能发挥作用。航空指挥中心要求地震发生时和发生后能正常使用。业主也可以根据自己的需要，提出建筑物在地震时应该达到的要求。基于性能的抗震设计地震设防水准结构性能目标的确定结构地震反应预测设计方法地震输入，地震动水准抗震能力地震需求实现能力，需求的平衡基于性能的抗震设计 抗震设防烈度与设计基本地震加速度的关系 7 8 90.05g 0.1（0.15）g 0.2（0.3）g 0.4g0.12 0.23（0.34） 0.45（0.68） 0.9 水平地震影响系数最大值基于性能的抗震设计 现行规范2010，设防地震的地

36、震影响系数最大值设计基本地震加速度处于发震断裂105km以内，乘以1.25；05km内，乘以1.5地震设防水准基于性能的抗震设计 现行规范2010，框架结构目标结构性能目标的确定建筑物在特定的地震作用下预期破坏的最大程度完好轻微破坏中等破坏不严重破坏严重破坏1/5501/2501/1201/601/50 三种设计方法：能量设计法，基于损伤设计法和位移设计法 关键科学问题是结构在非线性、大变形状态下的本构关系，这是结构抗震工程所要解决的、其他结构分析所不涉及的特殊问题，经典弹性力学和疲劳理论都不能提供解决这一问题的途径。换言之，这里面临着知识创新的任务。创新知识的源泉在于实验研究和理论概括，其中

37、，实验研究是基本途径。 手段：时程分析法，弹性，非线性 反应谱法，Push-over法基于性能的抗震设计 建筑抗震设计规范的发展沿革建筑抗震设计规范的发展沿革建筑抗震设计规范的发展沿革建筑抗震设计规范的发展沿革建筑抗震设计规范的发展沿革建筑抗震设计规范的发展沿革现行抗震规范GB500112010主要调整对于危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类建筑”。有关危险地段的划分，见规范 4.1.1 条，即“地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等发震断裂带上可能发生地表错位的部位”。建筑抗震设计规范的发展沿革震后的北川县城，右边山体的巨大滑坡冲毁了大片建筑建造于条状突出的山嘴、高耸孤立的

38、山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段的建筑结构，地震作用应乘以增大系数1.11.6建筑抗震设计规范的发展沿革教学楼、医院等横墙较少、跨度较大的房屋，宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖。多、高层的混凝土楼屋盖宜优先采用现浇混凝土板。当采用混凝土预制装配式楼、屋盖时，应从楼盖体系和构造上采取措施确保各预制板之间连接的整体性。汶川地震中，有很多预制装配楼盖由于构造措施不当，掉落导致人员伤亡。需要认真总结经验，从楼盖体系和构造上采取措施，以提高安全性。建筑抗震设计规范的发展沿革条文 3.8.1 条改为非强制性条文：“隔震与消能减震设计，应主要使用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为

39、 8、9 度的建筑”。随着隔震和减震技术近年来的成熟，相应放宽其使用范围和条件。扩大隔震和消能减震技术的应用范围隔震与消能减震设计可用于对抗震安全性和使用功能有较高要求或专门要求的建筑。 （二）增设楼梯间的构造柱。强条第 7.3.1 条中，要求将楼梯间四角以及楼梯段上下端对应的墙体处设置构造柱。因此，楼梯间将共有不少于 8 根构造柱，与 7.3.8 条的强制性要求一起，有助于形成应急疏散安全岛。（三）加强楼梯间墙体的抗震能力。在 3.7.3 条补充规定：“楼梯间的非承重墙体，应采取与主体结构可靠连接或锚固等避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备的措施”。并将 7.3.8 条提升为强制性条文，要求砌体结构楼梯间墙体在休息平台或半高处设置钢筋混凝土带或配筋砖带，以及采取其他加强措施，特别要求加强顶层和出屋面楼梯间的抗震构造相当于约束砌体的构造要求。建筑抗震设计规范的发展沿革116国内外大地震的经验教训1.目前地震予测存在不确定性,设防烈度偏低(1969年定),也不准 灾难性大地震，多发生在低烈度区,房屋成片倒塌 1976 唐山大地震设防 6度实际11度, 历史上无大地震 1995 日本神户 属“低烈度安全”区,设防7度实际10度 （80年来相对平静，千年未遇大地震） 2008.5.12 汶川地震设防 7度 实际11度 2010.0