建筑结构抗震基础知识PPT64

第五章建建筑结构抗抗震基础知知识本篇主要介介绍建筑抗抗震设计的的有关知识识和规定.主要包括地地震作用和和结构的抗抗震验算,多层砌体结结构房屋的的抗震设计计及多层钢钢筋混凝土土框架的抗抗震设计.5.1.1地震及其破破坏作用5.1抗震基本知知识地震的概念念：（Earthquake）由于地球不不断运动和和变化，逐逐渐积累了了巨大的能能量，在地地壳某些脆脆弱地带，，造成岩层层突然发生生破裂，或或者引发原原有断层的的错动，这这就是地震震。地震绝绝大部分都都发生在地地壳中。地震基本知知识：中国是一个个多地震的的国家，从从1966年的邢台地地震到1976年的唐山大大地震，中中国几乎每每年有一个个7级左右的大大地震。/hxz/zhuanji/t20060710002bac.htm纪念唐山地地震30周年网页（（1976-2006）5.1.1地震及其破破坏作用地震基本知知识：地震按其成成因分为：：

火山地地震、塌落落地震、人人工诱发地地震、构造造地震。其其中构造地震发生的概率率高，破坏坏作用大，，影响范围围广，为房房屋抗震设设防研究的的主要对象象。我国位于全全球两大地地震构造系系的交汇区区域：其其一：环太太平洋地震震构造系，，（（占75%全球总地震震）

其二二：北纬20°～50°之间大陆（（占90%全球总地震震）↑构造地震震的形成5.1抗震震基基本本知知识识5.1.1地震及其破坏坏作用常用地震术语语：1、震源源——地震发生时，，在地球内部部产生地震波波的的位置，，也是地震能能量释放的源源头；2、震源深度——震源到地面的的垂直距离；；3、震中中——震源到地表的的垂直投影点点；4、震中距距——地震影响区内内，地表某处处至震中的距距离；5、等震线线——在同一地震中中，具有相同同地震烈度点点的的连线；6、极震区（震中中区）——等震线图上烈烈度最高的区区域。5.1.1地震及其破坏坏作用地震的破坏作作用1、地表破坏现现象地裂缝喷砂冒水地面下沉滑坡、塌方由地震引起的的地裂缝据河北青年报报报道，06年7月，在河北柏柏乡地区出现现长8000米地裂缝，邢邢台市国土局局和邢台地震震局研究表明明，受地质断断裂活动影响响形成地裂缝缝5.1.1地震及其破坏坏作用地表破坏现象象-喷砂冒水由地震引起的的地裂缝《地震陷坑为何何会喷砂冒水水》扬子晚报2005年11月26日，江西发生生地震后，人人们在瑞昌市市赛湖农场二二分场棉花地地发现有三处处奇怪的大陷陷坑，最深的的有8米，最大的一一处是三个陷陷坑相连，长长度50多米。而稻田田里的5处陷坑还有十十多处出现喷喷砂冒水现象象，大的直径径有11米，水头最高高时达二尺以以上。更令人人称奇的是，，这些水坑喷喷出物竟然有有多种颜色，，一时引起社社会的普遍关关注。省地震工程研研究院熊博士士解释了这些些陷坑地震时时出现喷砂冒冒水现象，他他说，农场附附近地层属湖湖沼相沉积，，地下土层中中存在粉土或或粉砂，在地地震作用下容容易产生砂土土液化现象，，砂土液化是是指饱水的粉粉细砂或粉土土在地震力的的作用下瞬时时失掉强度，，由固体状态态变成液体状状态并喷出地地表的力学过过程。→稻田里喷砂砂冒水的陷坑坑5.1.1地震及其破坏坏作用地表破坏现象象-滑坡、塌方滑坡示意图滑坡现场2005-6-17福建建瓯发生生塌方事故5.1.1地震及其破坏坏作用地震的破坏作作用2、建筑物破坏坏结构丧失整体体稳定性结构承载力不不足引起破坏坏地基失效地震时因震陷陷或不均匀沉沉陷，导致墙身开裂裂、房屋损坏坏灾难前的平静静→5.1.1地震及其破坏坏作用地震的破坏作作用3、次生灾害火灾\水灾\海啸有毒及放射性性物质泄露海浪冲击堤岸岸→瞬间的汹涌澎澎湃→死亡地狱美国DigitalGlobe公司于2004年12月29日发布的卫星星照片，照片片是当地时间间12月26日上午10点20分在斯里兰卡卡西南部城市市卡卢特勒上上空拍摄的。。照片显示了了卡卢特勒海海岸遭到海啸啸袭击之后不不久的情形。。5.1.2震级与与烈度度1、震级：衡量一次次地震释放放能量大小小的尺度，，国际上常常用里氏震震级表示；；M＝lgAM<2微震（无感感地震），，

人没没有感觉；；M=2~4有感地震，，

人有有不同程度度的感觉；；M≥5破坏性地震震，建建筑物有不不同程度的的破坏；M=7~8强烈地震；；M>8特大地震。。2、地震烈度度：地震对地地表和建筑筑物影响的的平均强弱弱程度；震中烈度：I0一般震中距距越大，烈烈度越低；；

震中距距越小，烈烈度越高。。↑台湾2000.6.11地震烈度示示意图5.1.3建筑抗震设设防1、设防依据据（1）、基本烈烈度一个地区的的基本烈度度是指该地地区今后50年时间内，，在一般场场地条件下下，可能遭遭遇到超越越概率为10%的地震烈度度。5.1.3建筑抗震设设防（2）、设防烈烈度一般情况下下，可采用用中国地震震动参数区区划图的地地震基本烈烈度5.1.3建筑抗震设设防2、设防目标标（1）、大震、、中震、小小震小震是发生生机会较多多的地震，，小震对应应地震烈度度概率密度度曲线图上上的峰值烈烈度，又叫叫众值烈度度或多遇烈烈度，超越越概率为63.2%；中震对应的的地震烈度度为基本烈烈度，50年内的超越越概率为10%；大震是发生生机会较小小的罕遇地地震，50年内的超越越概率为2-3%。5.1.3建筑抗震设设防抗震设防目目标：小震不坏、、中震可修修、大震不不倒甲类建筑——重大建筑工工程和地震震时可能发发生严重次次生灾害的的建筑，（（如核电电站、核设设施、水库库、大坝、、堤防、贮贮油、贮气气、贮存易易燃易爆、、剧毒、强强腐蚀物质质的设施等等）；乙类建筑——地震时功能能不能中断断或需尽快快恢复的建建筑，即生生命线工程程建筑，（（如消防防、急救、、供水、供供电、通讯讯等）；丙类建筑——甲、乙、丁丁类以外的的一般建筑筑，（如如一般的公公共建筑、、住宅、旅旅馆、厂房房等）；丁类建筑——抗震次要建建筑，（（如储存存物品价值值低的一般般仓库，人人员活动少少的辅助建建筑等）。。建筑重要性性分类：3、建筑抗震震概念设计计（一）场地地、地基和和基础的选选择１.场地的类别别等效剪切波波速vse建筑场地的的划分：２.场地的选择择选择建筑场场地时，应应对抗震有有利、不利利和危险地地段作出综综合评价。。３.地基和基础础的选择（1）同一结构构单元的基基础不宜设设置在性质质截然不同同的地基上上；（2）同一结构构单元不宜宜部分采用用天然地基基、部分采采用桩基；；（3）对饱和砂砂土和饱和和粉土的地地基，除6度设防外，，应进行液液化判别；；（4）存在液化化土层的地地基，应采采取消除或或减轻液化化影响的措措施。（5）当地基出出要受力范范围内为软软弱粘性土土层与湿陷陷性黄土时时，应结合合具体情况况进行处理理。（二）结构构的平面和和立面布置置（三）结构构体系的选选择基本要求：：（1）应具有明明确的计算算简图和合合理的地震震作用的传传递途径；；（2）应避免因因部分结构构或构件的的破坏而导导致整个结结构丧失抗抗震能力或或对重力荷荷载的承载载能力；（3）应具备必必要的抗震震承载力、、良好的变变形能力和和消耗地震震能量的能能力；（4）对可能出出现的薄弱弱部位，应应采取措施施提高抗震震能力。（四）抗震震结构构件件及连接（五）非结结构构件（六）材料料选择和施施工4.地震作用的的计算地震反应：：结构振动动时的速度度、加速度度及位移等等地震作用：：在振动过过程中作用用于建筑结结构上的惯惯性力。5.1地震作用和和结构的抗抗震验算一、重力荷荷载代表值值牛顿第二定定律：重力荷载代代表值GE：结构和构配配件自重标标准值和各各可变荷载载的组合值值之和。5.1地震作用和和结构的抗抗震验算二、单质点点弹性体系系的地震作作用单质点弹性性体系：（一）水平平地震作用用标准值FEK：质点的最最大反应应加速度度5.1地震作用用和结构构的抗震震验算地面运动动加速度度最大值值：地震系数数：动力系数数：地震影响响系数：：《规范》根据烈度度、场地地类别、、结构自自振周期期及阻尼尼比等绘绘出了地地震影响响系数曲曲线（下下图）5.1地震作用用和结构构的抗震震验算5.1地震作用用和结构构的抗震震验算单质点水水平地震震作用标标准值为为；（二）自自振周期期的计算算单质点自振周周期：：单质点弹性性体系的刚度度系数：单质点弹性性体系的柔度度系数，5.1地震作用和结结构的抗震验验算三、多质点点弹性体系系的地震作作用多质点弹性性体系：（一）多质质点体系的的振型和自自振周期5.1地震作用和和结构的抗抗震验算在一般初始始条件下，，任一质点点的振动都都是由各主主振型叠加加而成的复复合振动。。而振型越越高时，由由于阻尼造造成的振动动衰减得越越快，因此此通常只需需要考虑较较低的几个个振型。（二）多质质点弹性体体系的地震震作用１.时程分析法法（直接动动力法）对于于特特别别不不规规则则的的建建筑筑、、甲甲类类建建筑筑以以及及某某些些高高层层建建筑筑（（９９度度时时房房屋屋高高度度超超过过６６００m，８８度度Ⅲ、Ⅳ类场场地地时时超超过过８８００m，８８度度Ⅰ、Ⅱ场地地和和７７度度时时超超过过１１００００m）需采采用用时时程程分分析析法法进进行行多多遇遇地地震震下下的的补补充充计计算算。。２.振型型分分解解反反应应谱谱法法主振振型型的的正正交交性性：：任任意意两两个个不不同同主主振振型型的的对对应应位位置置上上的的位位移移相相乘乘，，再再乘乘以以该该质质点点的的质质量量，，求求出出的的各各质质点点的的上上述述5.1地震震作作用用和和结结构构的的抗抗震震验验算算乘积积的的代代数数和和为为零零，，即即每个个主主振振型型情情形形下下的的各各质质点点的的水水平平地地震震作作用用标标准准值值：：：相相应应于于j振型型自自振振周周期期的的地地震震影影响响系系数数：j振型型i质点点的的水水平平地地震震作作用用标标准准值值：j振型型i质点点的的水水平平相相对对位位移移：集集中中于于质质点点i的重重力力荷荷载载代代表表值值：j振型型的的参参与与系系数数，，按按下下式式计计算算5.1地震震作作用用和和结结构构的的抗抗震震验验算算水平平地地震震作作用用标标准准值值的的效效应应：：：水水平平地地震震作作用用标标准准值值的的效效应应：j振型型水水平平地地震震作作用用标标准准值值的的效效应应，，可可只只取取前前２２～～３３个个振振型型（（即即j＝１１，，２２，，３３））；；当基基本本自自振振周周期期大大于于１１.５s或房房屋屋高高宽宽比比大大于于５５时时，，振振型型个个数数应应相相应应增增加加。。３.底部部剪剪力力法法适用用范范围围：：建建筑筑高高度度不不超超过过４４００m，以剪剪切切变变形形为为主主（（房房屋屋高高宽宽比比不不超超过过４４））、、质质量量和和刚刚度度沿沿高高度度分分布布比比较较均均匀匀，，以以及及近近似似于于单单质质点点体体系系的的结结构构。。5.1地震作作用和和结构构的抗抗震验验算结构的的振动动特点点：Ａ.位移反反应以以基本本振型型（第第一振振型））为主主Ｂ.基本振振型的的各质质点位位移接接近直直线（１））基本本计算算公式式结构底底部总总剪力力：各质点的水水平集中荷荷载：5.1地震作用和和结构的抗抗震验算（２）公式式的误差修修正：顶部附加加水平地震震作用：顶部附加加地震作用用系数5.1地震作用和和结构的抗抗震验算说明：（１）结结构的底部部总剪力是是在各质点点水平地震震作用前就就需要求出出（２）对于于突出屋面面的屋顶间间、女儿墙墙、烟囱等等，其地震震作用效应应宜乘以增增大系数３３；此增大大部分不应应往下传递递，但与该该突出部分分项链的构构件应予计计入。5.1地震作用和和结构的抗抗震验算5.1.4结构的抗震震验算一、荷载效效应的基本本组合结构构件的的地震作用用效应和其其他荷载效效应的基本本组合按下下式计算：：5.1地震作用和和结构的抗抗震验算：结构构件件内力组合合的设计值值，包括组组合的弯矩矩、轴力和和剪力设计计值。：重力荷载载分项系数数，一般情情况下取1.2，当重力荷荷载对构件件承载力有有利时，不不应大于1.0。：重力荷载载代表值的的效应。：分别为水水平、竖向向地震作用用分项系数数；当仅计计算水平地地震作用或或计算竖向向地震作用用时，对该该作用取1.3；同时计算算水平与竖竖向地震作作用时，分分别取1.3，0.5。：分别为水水平、竖向向地震作用用标准值的的反应。：风荷载标标准值的反反应。：风荷载组组合值系数数。一般结结构取0.0；风荷载起起5.1地震作用和和结构的抗抗震验算控制作用时时的高层建建筑应采用用0.2。二、抗震验验算的设计计表达式：承载力抗抗震提高系系数，除有有关规定外外，按下表表采用。5.1地震作用和和结构的抗抗震验算三、抗震变变形验算对需要验算算的结构，，其楼层内内最大的层层间弹性位位移应符合合下式要求求：5.2多层砌体结结构房屋的的抗震设计计主要内容:1.了解多层砌砌体结构房房屋抗震设设计的一般般规定.2.掌握多层砌砌体结构房房屋的抗震震构造措施施.3.了解多层砌砌体结构房房屋的抗震震计算要点点.5.2.1一般规定1.多层砌体房房屋的结构构体系,应优先采用用横墙承重重或纵横墙墙共同承重重的结构体体系.2.对底部框架架-抗震墙,上部为砌体结构房屋屋的结构,上部的砌体体抗震墙与底部的框框架梁或抗抗震墙应对对齐或基本对齐;房屋的底部部,应沿纵横两两方向5.2多层砌体结结构房屋的的抗震设计计设置一定数数量的抗震震墙,并应均匀对对称;在房屋的纵纵横两个方方向,应避免砌体体结构和底底部框架-抗震墙侧向向刚度的过过大差异;底部框架-抗震墙房屋屋的抗震墙墙应设置条条形基础、、筏式基础础或桩基.3.多层多排排柱内框框架房屋屋宜采用用矩形平平面,立面宜规规则,楼梯间横横墙宜贯贯通房屋屋全宽,其抗震墙墙应设置置条形基基础筏式基础础或桩基基.5.2多层砌体体结构房房屋的抗抗震设计计5.2.2多层粘土土砖房的的抗震构构造措施施一、现浇浇钢筋混混凝土构构造柱的的设置构造柱的作用用:增加砌体结构构房屋的延性性,提高房屋的抗抗侧移能力和和抗剪承载力力,防止或延缓房房屋的倒塌.(一)构造柱的设置置部位1.一般情况5.2多层砌砌体结结构房房屋的的抗震震设计计2.特殊房房屋的的设置置(1)外廊式式和单单面走走廊式式的多多层房房屋,应根据据房屋屋增加加一层层后的的层数数,按规定定的要要求设设置(2)教学楼楼、医医院等等横墙墙较少少的房房屋,应按房房屋增增加一一层后后的层层数,按规定定的要要求设设置.(二)构造造柱柱作作法法1.截面面尺尺寸寸及及配配筋筋最小小截截面面尺尺寸寸可可采采用用,纵向向钢钢筋筋宜宜采采用用412,箍筋筋间间距距不不宜宜大大于于250mm,且在在柱柱上上下下端端宜宜适适当当加加密密;房屋屋四四角角的的构构造造柱柱可可适适当当加加大大截截面面及及配配筋筋;对7度时时超超过过六六层层,8度时时超超过过五五层层及及9度时时,构造造柱柱纵纵向向钢钢筋筋宜宜采采用用414,箍筋间距距不应大大于200mm.5.2多层砌体体结构房房屋的抗抗震设计计5.2多层砌体体结构房房屋的抗抗震设计计2.构造柱与与墙连接接处应砌砌成马牙牙槎3.构造柱与与圈梁连连接时,构造柱钢钢筋应穿穿过圈梁梁,保证构造造柱纵筋筋上下贯贯通.4.构造柱可可不单独独设置基基础,但应伸入入室外地地面下500Mm,或与埋深深小于500mm的基础圈圈梁相连连.5.横墙内的的构造柱柱间距不不宜大于于层高的的2倍,下部1/3楼层的构构造柱间间距适当当减小,当外纵墙墙开间大大于3.9m时,应另设加加强措施施,内纵墙的的构造柱柱间距不不宜大于于4.2m.二、现浇浇钢筋混混凝土圈圈梁的设设置圈梁的作作用:加强墙体体连接、、提高楼楼盖及屋屋盖刚度度,抵抗地基基不均匀匀沉降,保证房屋屋整体性性和提高高房屋抗抗震能力力.(一)设置部位位5.2多层砌体体结构房房屋的抗抗震设计计(二)圈梁截面面和配筋筋圈梁截面面高度不不应小于于120mm；基础圈圈梁高度度不应小小于180mm。圈梁的的纵向钢钢筋不应应小于410（6、7度），412（8度）和414（9度）；基基础圈梁梁纵向钢钢筋不应应小于412。5.2多层砌体体结构房房屋的抗抗震设计计（三）圈圈梁的其其他构造造三、对楼楼、屋盖盖的要求求（一）楼楼板的支支承长度度和拉结结（二）梁梁或屋架架的连接接四、墙体体拉结钢钢筋5.2多层砌体体结构房房屋的抗抗震设计计五、对楼楼梯间的的要求六、其他他构造（一）过过梁门窗洞口口处不应应采用无无筋砖过过梁；过过梁支承承长度不不应小于于240mm（6～8度）或360mm（9度）。（二）基基础同一结构构单元的的基础宜宜采用同同一类型型，底面面宜埋在在同一标标高上。。（三）后后砌非承承重墙后砌的非非承重墙墙应沿墙墙高每隔隔500mm配置26拉结钢筋筋与承重重墙或柱柱拉结，，每边伸伸入墙内内不应少少于500mm。5.2多层砌体体结构房房屋的抗抗震设计计（四）横墙墙较少的住住宅楼对横墙较少少的多层普普通砖、多多孔砖住宅宅楼，其总总高度和层层数达到或或接近规定定限值时，，应采取加加强措施。。5.2多层砌体结结构房屋的的抗震设计计（1）房屋的最最大开间尺尺寸不宜大大于6m（2）横墙和内内纵墙上洞洞口宽度不不宜大于1.5m，外纵墙上上洞口宽度度不宜大于于2.1m或开间尺寸寸的一半；；内外墙上上的洞口位位置不应影影响内外纵纵墙与横墙墙的整体连连接。（3）同一结构构单元内横横墙错位数数量不超过过横墙总数数的1/3，且连续错错位不宜多多于2道；错位的的墙体交接接处均应增增设构造柱柱，且楼、、屋面板均均应采用现现浇钢筋混混凝土板。。（4）所有纵墙墙均应在楼楼、屋盖标标高处设置置加强的现现浇钢筋混混凝土圈梁梁（5）所有纵横横墙交接处处及横墙中中部，均应应增设满足足下列要求求的构造柱柱：在横墙墙内的柱距距不大于层层高，在纵纵墙内的柱柱距不大于于4.2m。5.2多层砌体结结构房屋的的抗震设计计（6）房屋底层层和顶层的的窗台标高高处，宜设设置沿纵横横墙通长的的水平现浇浇钢筋混凝凝土带，其其截面高度度不小于60mm，宽度不小小于240mm。（7）同一结构构单元的楼楼、屋面板板应设置在在同一标高高处。5.2多层砌体结结构房屋的的抗震设计计5.2.3多层砌体房房屋抗震计计算要点一、水平地地震作用计计算底部剪力法法取二、抗震验验算位置对于砌体房房屋，可只只选择从属属面积较大大或者竖向向应力较小小的墙段进进行。三、地震剪剪力的分配配按砌体墙段段的层间等等效侧向刚刚度比例分分配地震剪剪力。四、截面抗抗震受剪承承载力验算算普通砖、多多孔砖墙体体，一般情情形下按下下式验算：：5.2多层层砌砌体体结结构构房房屋屋的的抗抗震震设设计计V：墙墙体体剪剪力力设设计计值值A：墙墙体体横横截截面面面面积积fVE：砖砖砌砌体体沿沿梯梯形形截截面面破破坏坏的的抗抗震震抗抗剪剪强强度度设设计计值值；fV为非非抗抗震震设设计计的的砌砌体体抗抗剪剪强强度度设设计计值值，，为为砌砌体体强强度度的的正正应应力力影影响响系系数数。。5.3多层层钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架的的抗抗震震设设计计5.3.1框架架抗抗震震设设计计的的一一般般规规定定一、、结结构构抗抗震震等等级级（（四四级级））二、、防防震震缝缝设设置置H≤15m，70mm；H>15m，6度、7度、8度、9度相应高度每每增加5m，4m，3m，2m时加宽20mm。5.3多层钢筋混凝凝土框架的抗抗震设计三、结构布置置原则“规则结构””四、截面尺寸寸选择（一）梁的截截面尺寸梁的截面宽度度不宜小于200mm，截面高宽比比不宜大于4，净跨与截面面高度比不宜宜小于4。（二）柱的截截面尺寸宽度和高度均均不宜小于300mm，圆柱直径不不宜小于350mm；截面长边与与短边之比不不宜大于3；剪跨比不宜宜大于2。5.3多层钢筋混凝凝土框架的抗抗震设计5.3.2框架截面的抗抗震设计一、抗震框架架设计的一般般原则（一）强柱弱弱梁5.3多层钢筋混凝凝土框架的抗抗震设计（二）强剪弱弱弯（三）强节点点、强锚固二、地震作用用计算三、框架在水水平地震作用用下的内力力和侧移四、荷载效应应基本组合对于只考虑水水平地震作用用的多层框架架结构，其组组合式可表达达为：5.3多层钢钢筋混混凝土土框架架的抗抗震设设计五、框框架截截面抗抗震验验算设计表表达式式（一））框架架梁1.正截面面受弯弯承载载力2.斜截面面受剪剪承载载力（1）剪力力设计计值Vb对于一一、二二、三三级框框架梁梁5.3多层钢钢筋混混凝土土框架架的抗抗震设设计一级框框架结结构及及9度时还还应符符合（2）剪力力设计计值应应符合合的要要求（（剪压压比限限值））当梁的的跨高高比大大于2.5（一般般情形形）（3）抗剪剪承载载力计计算公公式5.3多层钢钢筋混混凝土土框架架的抗抗震设设计（二））框架架柱1.强柱弱弱梁的的保证证(1)一、二二、三三级框框架的的梁柱柱节点点,除框架架顶层层和柱柱轴压压比小小于0.15者,柱端组组合的的弯矩矩设计计值应应符合合下式式要求求:对一级级框架