建筑结构抗震知识市公开课一等奖省赛课获奖课件

建筑结构主讲：蒲瑜建筑结构抗震知识第1页第一节地震基本知识第五章建筑结构抗震知识建筑结构抗震知识第2页一、地震概念1.地震概念在建筑抗震设计中，所指地震是因为地壳结构运动（岩层结构状态变动）使岩层发生断裂、错动而引发地面振动。2.惯用地震术语建筑结构抗震知识第3页地震天然地震诱发地震结构地震火山地震陷落地震结构地震：因为地壳运动使地壳一些部位地应力不停加强，当弹性地应力积聚超出岩石强度极限时，岩层就会发生突然断裂和猛烈错动，引发振动。振动以波形式传到地面，造成地震。破坏性地震主要属于结构地震，占世界地震总数90%以上。

二、地震类型与成因建筑结构抗震知识第4页火山地震

因为火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引发地震称为火山地震，这类地震只占全世界地震7%左右。

19日本樱岛火山暴发，产生震动相当于一个6.7级地震。建筑结构抗震知识第5页陷落地震

因为地下溶洞或矿井顶部塌陷而引发地震称为塌陷地震。这类地震规模比较小，次数也极少。诱发地震

因人为原因直接造成地震是人工地震。

如工业爆破、地下核爆炸造成振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳压力，有时也会诱发地震。

1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大水库诱发地震，震级为6.1级。建筑结构抗震知识第6页震源深度在60km以内地震叫浅源地震震源深度为60～300km以内叫中源地震震源深度为300km以上叫深源地震世界上绝大部分地震是浅源地震，我国发生地震绝大多数属于浅源地震（10-20Km）建筑结构抗震知识第7页地球组成：三个圈层：地壳、地幔、地核

地幔物质对流板块结构运动（根本原因）地震地震形成宏观背景地球组成92%地震发生在地壳中，其余发生在地幔上部地震形成：板块分布图建筑结构抗震知识第8页a、岩层原始状态b、受力发生弯曲c、岩层破裂发生震动地震形成局部机制:地球板块运动

板块之间相互作用力

地壳中岩层变形变形积聚超出岩石所能承受程度岩体就会发生突然断裂或错动地震

建筑结构抗震知识第9页地震波是地震发生时由震源地方岩石破裂产生弹性波。地震引发振动是以波形式从震源向各个方向传输并释放能量。地震波体波：面波：在地球内部传输在地球表面传输纵波（P波）横波（S波）横波特点:周期长、振幅大、波速慢,100-800m/s，其振动方向与波传输方向垂直，引发地面水平方向振动。纵波特点:周期短、振幅小、波速快,200-1400m/s，其振动方向与波传输方向一致，引发地面垂直方向振动。三、地震波建筑结构抗震知识第10页面波：面波是体波经地层界面屡次反射形成次生波。包含瑞利波（R波）和洛夫波（L波）。比体波衰减慢、振幅大、周期长、传输远。建筑物破坏主要由面波造成。杂波P波开始S波开始面波开始建筑结构抗震知识第11页含义——一次地震释放能量大小度量微震（小于2级）有感地震（2——4级）破坏地震（5级以上）强震（大震）（7级以上）特大地震（8级以上）三、震级与烈度1.震级

能量越大，震级就越大；震级相差一级，地面振幅增加约10倍，而能量相差约32倍。一个6级地震相当于一个两万吨级原子弹。建筑结构抗震知识第12页2.地震烈度(1)定义及影响原因一次地震对某一地域影响和破坏程度称地震烈度，简称为烈度。用I表示，是衡量地震引发后果一个标度。普通而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影响烈度原因，除了震级、震中距外，还与震源深度、地质结构、地基条件、建筑物动力特征、施工质量等原因相关。(2)地震烈度表地震烈度表是评定烈度标准和尺度。我国在制订了《中国地震烈度表》。《中国地震烈度表》将地震烈度分为1-12度。建筑结构抗震知识第13页中国地震烈度表(GB/T17742-)地震烈度人感觉房屋震害其它震害现象水平向地面运动类型震害程度平均震害指数峰值加速度m/s2峰值速度m/sⅠ无感------Ⅱ室内个别静止中人有感觉------Ⅲ室内少数静止中人有感觉-门、窗轻微作响-悬挂物微动--Ⅳ室内多数人、室外少数人有感觉，少数人梦中惊醒-门、窗作响-悬挂物显著摆动，器皿作响--Ⅴ室内绝大多数、室外多数人有感觉，多数人梦中惊醒-门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落，个别房屋抹灰出现细微细烈缝，个别有檐瓦掉落，个别屋顶烟囱掉砖-悬挂物大幅度晃动，不稳定器物摇动或翻倒0.31(0.22～0.44)0.03(0.02～0.04)Ⅵ多数人站立不稳，少数人惊逃户外A少数中等破坏，多数轻微破坏和0.00～0.11家俱和物品移动；河岸和松软土出现裂缝，饱和砂层出现喷砂冒水；个别独立砖烟囱轻度裂缝0.63(0.45～0.89)0.06(0.05～0.09)B个别中等破坏，少数轻微破坏，多数基本完好C个别轻微破坏，大多数基本完好0.00～0.08Ⅶ大多数人惊逃户外，骑自行车人有感觉，行驶中汽车驾乘人员有感觉A少数毁坏和0.09～0.31物体从架子上掉落1.25(0.90～1.77)0.13(0.10～0.18)B少数毁坏，多数严重和C个别毁坏，少数严重破坏，多数中等和0.07～0.22Ⅷ多数人摇摆颠簸，行走困难A少数毁坏，多数严重和0.29～0.51干硬土上出现裂缝，饱和砂层绝大多数喷砂冒水2.50(1.78～3.53)0.25(0.19～0.35)B个别毁坏，少数严重破坏，多数中等和C少数严重和0.20～0.40Ⅸ行动人摔倒A多数严重破坏或0.49～0.71干硬土上多处出现裂缝，可见基岩裂缝、错动，滑坡、塌方常见5.00(3.54～7.07)0.50(0.36～0.71)B少数毁坏，多数严重和C少数毁坏和0.38～0.60Ⅹ骑自行车人会摔倒，处不稳状态人会摔离原地，有抛起感A绝大多数毁坏0.69～0.91山崩和地震断裂出现；基岩上拱桥破坏；大多数独立砖烟囱从根部破坏或倒毁10.00(7.08～14.14)1.00(0.72～1.41)B大多数毁坏C多数毁坏和0.58～0.80Ⅺ

A绝大多数毁坏0.89～1.00地震断裂延续很大，大量山崩滑坡--BC0.78～1.00Ⅻ-A-1.00地面猛烈改变，山河改观--BC

注：表中数量词：“个别”为10%以下；“少数”为10%－45%；“多数”为40%－70%；“大多数”为60%－90%；“绝大多数”为80%以上。建筑结构抗震知识第14页房屋坍毁五、地震震害及分析建筑结构抗震知识第15页桥梁断落建筑结构抗震知识第16页水坝开裂建筑结构抗震知识第17页铁轨变形建筑结构抗震知识第18页地面裂缝建筑结构抗震知识第19页山崩、滑坡建筑结构抗震知识第20页海啸、火灾建筑结构抗震知识第21页第二节建筑抗震设防与设计建筑结构抗震知识第22页一、建筑抗震设防普通知识（一）建筑抗震设防依据1.基本烈度

一个地域未来50年内在普通场地条件下可能遭受含有10%超越概率地震烈度值称为该地域基本烈度Ib。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。

各地域基本烈度由《中国地震动参数区划图》（GB18306-)确定。建筑结构抗震知识第23页3.

2.设防烈度

按国家要求权限同意作为一个地域抗震设防依据地震烈度称为设防烈度，用Id表示。

设防烈度取值依据：规范要求：普通情况下，可采取《中国地震动参数区划图》中地震基本烈度。对已编制抗震设防区划城市，可按同意抗震设防烈度进行抗震设防。建筑结构抗震知识第24页建筑结构抗震知识第25页（二）设防目标

1．大震和小震

小震：小震是发生机会较多地震，为烈度概率密度曲线上峰值所对应烈度,即众值烈度或称多遇烈度。当基准设计期为50年时，则50年内众值烈度超越概率为63.2%，这就是第一水准烈度。

基本烈度：即第二水准烈度，也就全国地震烈度区划图所要求烈度，它在50年内超越概率大致为l0%。

大震或罕遇烈度：大震是罕遇地震，50年内超越概率为2%-3%烈度，也是第三水准所对应烈度。建筑结构抗震知识第26页2.抗震设防目标

建筑抗震设防目标总趋势：在建筑物使用寿命期间，对不一样频度和强度地震，要求建筑物含有不一样抵抗能力。基于这一趋势，《抗震规范》提醒了“三水准”抗震设防目标。第一水准：“小震不坏”，即当遭受到多遇低于当地域设防烈度地震（简称“小震）影响时，建筑物普通应不受损坏或不需修理仍能继续使用。

建筑结构抗震知识第27页第二水准：“中震可修”，当遭受到相当于当地域设防烈度地震影响时，建筑可能损坏，经普通修理或不需修理仍能继续使用。第三水准：“大震不倒”，当遭遇受到高于当地域设防烈度罕遇地震（简称“大震”）影响时，建筑不致坍毁或发生危及生命严重损坏。建筑结构抗震知识第28页

（三）建筑抗震设防分类

（1）建筑物主要性分类在进行建筑设计时，应依据建筑物主要性不一样，采取不一样抗震设防标准。《抗震规范》将建筑物按其主要程度不一样分为四类：

甲类建筑—有特殊要求建筑，如遇地震破坏会造成严重后果（如放射性物质污染，剧毒气体扩散或引发爆炸等）和经济上重大损失建筑；政治上重大损失建筑；政治上有特殊要求或其它尤其主要建筑等。建筑结构抗震知识第29页鸟巢建筑结构抗震知识第30页水立方建筑结构抗震知识第31页国家大剧院建筑结构抗震知识第32页乙类建筑—国家重点抗震城市生命线工程建筑（如消防、抢救、供水、供电等）或人流密集多层大型公共建筑等。年《建筑抗震设防分类标准》：“教育建筑中，幼稚园、小学、中学教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别应不低于重点设防类。”主要是表达对未成年人保护。另外，这类建筑人员密度较高，地震时轻易造成大量人员伤亡。建筑结构抗震知识第33页

丙类建筑—除甲、乙、丁类以外建筑，如普通工业与民用建筑（公共建筑、住宅、旅馆、厂房等）。

丁类建筑—次要建筑，如碰到地震破坏不易造成人员伤亡和较大经济损失建筑（如普通仓库、人员较少辅助性建筑）。建筑结构抗震知识第34页第三节钢筋混凝土房屋抗震要求及结构办法建筑结构抗震知识第35页框架结构抗震结构办法1.梁端箍筋加密在梁端塑性铰区段范围内加密箍筋，能够起到约束混凝土、提升混凝土变形能力作用，从而可提升梁截面转动能力，增加其延性。《建筑抗震设计规范》（GB50011—）对梁端加密区范围和结构要求所作详细要求见下表。建筑结构抗震知识第36页抗震等级加密区长度（mm）

（采取较大值）箍筋最大间距（mm）

（采取最大值）箍筋最小直径（mm）一2hb，500hb/4，6d，10010二1.5hb，500hb/4，8d，1008三1.5hb，500hb/4，8d，1508四1.5hb，500hb/4，8d，1506注：①d为钢筋直径；hb为梁截面高度。②箍筋直径大于12mm，数量不少于4肢且肢距小于150mm时，一、二级最大间距应允许适当放宽，但不得大于150mm。

梁端箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径

建筑结构抗震知识第37页建筑结构抗震知识第38页梁端加密区箍筋肢距，一级抗震不宜大于200mm和20倍箍筋直径较大值，二、三级抗震不宜大于250mm和20倍箍筋直径较大值，四级抗震不应大于300mm。在梁端箍筋加密区内普通不宜设置纵筋接头。建筑结构抗震知识第39页2.柱端箍筋加密震害调查表明，框架柱破坏主要集中在柱端1.0～1.5倍柱截面高度范围内。经过加密柱端箍筋能够提升柱端抗剪能力，起到约束混凝土、提升混凝土抗压强度及变形能力，预防纵筋压屈作用。试验表明，当箍筋间距小于6～8倍柱纵筋直径时，在受压混凝土压碎前，普通不会出现钢筋压屈现象。建筑结构抗震知识第40页柱端箍筋加密区范围应按以下要求采取：①柱端，取柱截面长边尺寸(圆柱直径)、柱净高1／6和500mm三者最大值；②底层柱下端大于柱净高1／3；③刚性地面上下各500mm；④剪跨比小于2柱和因设置填充墙等形成柱净高与柱截面高度之比小于4柱、框支柱、一级抗震及二级抗震框架角柱，取全高。建筑结构抗震知识第41页建筑结构抗震知识第42页普通情况下，柱端箍筋加密区箍筋间距和直径应符合下表要求。抗震等级箍筋最大间距（采取较小值，mm）箍筋最小直径（mm）一6d，10010二8d，1008三8d，150（柱根100）8四8d，150（柱根100）6（柱根8）表柱箍筋加密区箍筋最大间距和最小直径

注：d为柱纵筋最小直径；柱根指框架底层柱嵌固部位。

建筑结构抗震知识第43页柱箍筋加密区箍筋肢距，一级不宜大于200mm；二、三级不宜大于250mm；四级不宜大于300mm，最少每隔一根纵筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束；采取拉筋复合箍筋时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。建筑结构抗震知识第44页3.钢筋接头和锚固钢筋锚固与接头除应符合《混凝土结构设计规范》要求外，尚应符合以下要求：（1）纵向钢筋最小锚固长度laE应按以下公式计算： 一、二级抗震 laE=1.15la 三级抗震 laE=1.05la 四级抗震 laE=1.0la式中la——纵向钢筋锚固长度，按《混凝土结构设计规范》确定。建筑结构抗震知识第45页（2）纵向钢筋接头位置宜避开梁端、柱端钢筋加密区。（3）当采取搭接接头时，其搭接接头长度不应小于ζllaE；ζl为纵向受拉钢筋搭接长度修正系数，其值按表10.8采取。纵向钢筋搭接接头面积百分率（%）≤2550100ζl1.21.41.6表10.8纵向受拉钢筋搭接长度修正系数ζl建筑结构抗震知识第46页（4）对于钢筋混凝土框架结构梁、柱纵向受力钢筋接头方法应恪守以下要求：①框架梁：一级抗震等级，宜选取机械连接接头，也可采取搭接接头或焊接接头；二、三、四级抗震等级，可采取搭接接头或焊接接头。②框架柱：一级抗震等级，宜选取机械连接接头；二、三、四级抗震等级，宜选取机械接头，也可采取搭接接头或焊接接头。建筑结构抗震知识第47页第四节多层砌体房屋抗震要求及结构办法建筑结构抗震知识第48页1.加强房屋整体性结构办法（1）钢筋混凝土结构柱设置钢筋混凝土结构柱或芯柱抗震作用在于和圈梁一起对砌体墙片乃至整幢房屋产生一个约束作用，从而提升墙片及整幢房屋抗坍毁能力。对于砖房可设置钢筋混凝土结构柱，而对混凝土空心砌块房屋，可利用空心砌块孔洞设置钢筋混凝土芯柱。建筑结构抗震知识第49页

结构柱截面尺寸不宜小于240×240mm，结构柱配筋中柱不宜少于4φ12，边柱、角柱不宜少于4φ14；；竖向受力钢筋应基础梁和楼层圈梁中锚固；箍筋宜为φ6@200（楼层上下500mm范围内宜为φ6@100）砼强度等级不宜低于C20。建筑结构抗震知识第50页对多层砖房应按表10．2要求设置钢筋混凝土结构柱。对外廊式和单面走廊式多层砖房，应依据房屋增加一层后层数按表10．2要求设置结构柱，且单面走廊两侧纵墙均应按外墙处理。对横墙较少房屋，应依据房屋增加一层后层数按表10．2及以上要求设置结构柱。建筑结构抗震知识第51页表10.2多层砖砌体房屋结构柱设置要求

建筑结构抗震知识第52页钢筋混凝土结构柱截面尺寸应大于等于240mm×180mm，其中设置4

12纵向钢筋，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端应适当加密。当6、7度时超出六层，8度时超出五层和9度时，结构柱纵向钢筋宜采取414，箍筋间距不应大于200。房屋四角结构柱可适当加大截面及配筋。钢筋混凝土结构柱必须先砌墙、后浇柱，与墙连接处宜砌成马牙槎，并应沿墙高每500mm设26拉结钢筋,每边伸入墙内不宜小于1m，见图10．1。建筑结构抗震知识第53页图10.1结构柱与墙体连接

建筑结构抗震知识第54页结构柱应与圈梁可靠连接。结构柱无须设置单独基础，普通应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm基础圈梁相连。（2）对空心砌块房屋钢筋混凝土芯柱设置对空心砌块房屋钢筋混凝土芯柱设置可按以下要求进行：混凝土小砌块应按表10．3要求设置钢筋混凝土芯柱。对医院、教学楼等横墙较少房屋，应依据房屋增加一层后层数按表10．3要求设置芯柱。建筑结构抗震知识第55页房屋层数设置部位设置数量6度7度8度9度四、五三、四二、三

外墙转角，楼、电梯间四角，楼梯斜梯段上下端对应墙体处；

大房间内外墙交接处；

错层部位横墙与外纵墙交接处；

隔12m或单元横墙与外纵墙交接处外墙转角，灌实3个孔；

内外墙交接处，灌实4个孔；

楼梯斜段上下端对应墙体处，灌实2个孔六五四

外墙转角，楼、电梯间四角，楼梯斜梯段上下端对应墙体处；

大房间内外墙交接处；

错层部位横墙与外纵墙交接处；

隔12m或单元横墙与外纵墙交接处；

隔开间横墙（轴线）与外纵墙交接处表10.3多层小砌块房屋芯柱设置要求

接下表建筑结构抗震知识第56页房屋层数设置部位设置数量6度7度8度9度七六五二外墙转角，楼、电梯间四角，楼梯斜梯段上下端对应墙体处；

大房间内外墙交接处；

错层部位横墙与外纵墙交接处；

隔12m或单元横墙与外纵墙交接处；

各内墙（轴线）与外纵墙交接处；

内纵墙与横墙（轴线）交接处和洞口两侧外墙转角，灌实5个孔

内外墙交接处，灌实4个孔；

内墙交接处，灌实4~5个孔；

洞口两侧各灌实1个孔

七≥六≥三外墙转角，楼、电梯间四角，楼梯斜梯段上下端对应墙体处；

大房间内外墙交接处；

错层部位横墙与外纵墙交接处；

隔12m或单元横墙与外纵墙交接处；

横墙内芯柱间距小于2m外墙转角，灌实7个孔；

内外墙交接处，灌实5个孔；

内墙交接处，灌实4~5个孔；

洞口两侧各灌实1个孔续上表注：外墙转角、内外墙交接处、楼电梯间四角等部位，应允许采取钢筋混凝土结构柱替换部分芯柱。

建筑结构抗震知识第57页混凝土小砌块房屋芯柱截面不宜小于120mm×120mm。芯柱混凝土强度等级不应低于Cb20。芯柱与墙连接处应设置拉结钢筋网片。竖向插筋应贯通墙身且应与每层圈梁连接，插筋不应小于112；6度和7度时超出五层，8度时超出四层和9度时，不应小于114。芯柱也应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm基础圈梁相连。建筑结构抗震知识第58页（3）钢筋混凝土圈梁设置对横墙承重装配式钢筋混凝土楼(屋)盖或木楼(屋)盖房屋，应按表10．4要求设置现浇圈梁。对纵墙承重房屋，每层均应设置圈梁，且抗震横墙方向圈梁应比表10．4要求适当加密。多层黏土砖房现浇钢筋混凝土圈梁截面高度不应小于120mm，配筋应符合表10．5要求。为加强基础整体性和刚性而增设基础圈梁，其截面高度不应小于180mm，配筋不应少于412。建筑结构抗震知识第59页墙类烈度6度、7度8度9度外墙和内纵墙屋盖处及每层楼盖处；屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处内横墙屋盖处及每层楼盖处；

屋盖外间距不应大于4.5m；

楼盖处间距不应大于7.2m；

结构柱对应部位

屋盖处及每层楼