建筑结构课件-29抗震

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1考试时间：6月23日（周四）1.2节8：00~10：00考试地点：一班：二教723二班：二教705补课：6月14日7.8节二教2断裂带附近房屋的破坏情况重点内容回顾

3在震源、震中、震中距和震源深度中，下图中的①~④分别代表什么？①震源；②震源深度；③震中；④震中距重点内容回顾

4判断：一次地震只有一个震级和一个烈度×一个震级、多个烈度重点内容回顾

5我国抗震设防目标中的“三个水准”指什么？小震不坏、中震可修、大震不倒重点内容回顾

6如何保证“小震不坏、中震可修、大震不倒？小震不坏：承载力计算中震可修：弹性阶段的变形验算+构造措施大震不倒：弹塑性阶段的变形验算+构造措施重点内容回顾

7某小学的教学楼，位于7度区，进行抗震设计时，应按几度采取抗震措施，按几度计算地震作用？8度→抗震措施7度→地震作用8第10章建筑结构抗震抗震设防类别甲类乙类丙类丁类地震作用按批准提高按设防烈度计算按设防烈度计算一般按设防烈度计算抗震措施提高一度提高一度(基础除外)按设防烈度采用适当降低抗震设防烈度本身已经为9度时，规范没有10度的构造措施，所以要采用比9度更高的抗震措施6度的抗震措施已经最低，不再降低9第10章建筑结构抗震场地类别：勘察与设计10第10章建筑结构抗震场地类别：土的类型判别场地对建筑物在地震过程中的破坏有很大影响在确定地震作用前要首先明确场地信息根据剪切波速来确定土的类型剪切波速测试仪器（右图）11第10章建筑结构抗震场地类别：土的类型与剪切波速12第10章建筑结构抗震场地类别场地类别≠场地土类别场地类别取决于场地土和覆盖层厚度覆盖层：大体可以理解为岩石以上土层13第10章建筑结构抗震场地类别与抗震构造措施建筑场地为Ⅰ类时，对甲、乙类的建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采用抗震构造措施对丙类的建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施，但抗震烈度为6度时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施抗震措施：除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施（强柱弱梁）14第10章建筑结构抗震场地类别与抗震构造措施建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，对设计基本加速度为0.15g和0.30g的地区，除本规范另有规定外，宜分别按抗震设防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）时各抗震设防类别建筑的要求采取抗震构造措施（相当于提高半度）抗震构造措施：根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求（箍筋加密区）15第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性合理的建筑形体和布置在抗震设计中是头等重要的平、立面简单对称的结构容易估计地震反应，也容易采取抗震构造措施规则：正常设计（超大震也不倒）不规则：按规定采取加强措施（大震不倒）特别不规则：进行专门研究和论证，采取特别的加强措施（论证结果为不倒，但可能倒）严重不规则：不应采用（钉在耻辱柱上）16第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：扭转不规则“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因素的综合要求17第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：扭转不规则L型平面→扭转不规则→角柱破坏严重18第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：扭转不规则单侧悬挑+单侧开窗→扭转不规则19第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：凹凸不规则20第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：凹凸不规则外纵墙开窗，形成明厅后，造成了结构上的凹凸不规则（外纵墙水平向不连续）21第10章建筑结构抗震相当于两个独立结构中部加连梁连接22第10章建筑结构抗震中部明厅处形成连梁23第10章建筑结构抗震中部明厅处倒塌24第10章建筑结构抗震中部明厅处倒塌25第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：楼板局部不连续26第10章建筑结构抗震楼板局部不连续，若无横梁破坏更严重27第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：侧向刚度不规则28第10章建筑结构抗震未设剪力墙，底框破坏29第10章建筑结构抗震上部结构下落30第10章建筑结构抗震刚度均匀：上部中等开裂31第10章建筑结构抗震底框刚度过大，上部砌体倒塌32第10章建筑结构抗震原来认为底框柔些，可以起隔震作用现在倾向于刚度均匀底框砖混→底部框架抗震墙砌体房屋：原来只有框架，没有抗震墙，现在必须设置抗震墙；原来材料是砖，现在是砌体底框：计入构造柱影响的第二层侧向刚度/底层侧向刚度，1≤λ≤2.5（6、7度）1≤λ≤2.0（8度）底部两层框架：1≤λ≤2.0（6、7度）1≤λ≤1.5（8度）底框刚度要小于上部砌体，但不能小太多（框架的延性更好，充分利用其耗能）33第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：竖向抗侧力构件不连续34第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：竖向抗侧力构件不连续底框砌体结构→砌体墙不落地35第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：竖向抗侧力构件不连续底框砌体结构→底部两层倒塌，5层变3层36第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：竖向抗侧力构件不连续2层柱顶折断37框支剪力墙转换层破坏严重第10章建筑结构抗震38第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：楼层承载力突变中间薄弱层被“错平”39第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：分类与界定平面不规则类型：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续竖向不规则类型：侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不规则、楼层承载力突变不规则：六项中符合一项及两项特别不规则：①符合三项或三项以上；②符合下页特别不规则表格中所列的一项；③平面和竖向均有不规则项，且其中一项接近特别不规则40第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：特别不规则项目41第10章建筑结构抗震建筑形体的规则性：分类与界定严重不规则：指形体复杂，多项不规则指标超过不规则项目，或某一项大大超过规定，具有现代技术和经济条件不能克服的严重抗震薄弱环节，可能导致地震破坏的严重后果上述表格中的数值只是参考，实际上还有很多因素，很难用量化的指标来界定有经验的、有抗震知识素养的设计人员，应该对所设计建筑的抗震性能有所估计，能够区分不规则程度，避免采用严重不规则的设计方案42第10章建筑结构抗震抗震计算方法：分类地震反应即地震作用所产生的效应，求解地震反应有三种方法：①静力弹性分析法（等效荷载法）：即将地震对结构的作用，用等效荷载来表示，然后根据这一荷载用静力分析方法对接构进行内力计算，以校核结构强度，如底部剪力法、振型分解反应谱法43第10章建筑结构抗震抗震计算方法：分类②静力弹塑性分析法（pushover分析法）：在结构上加力（一步一步的加），直至屈服，求出每个力对应的周期，连成能力曲线，与抗震设计反应谱进行对比，如相交则满足要求③直接动力分析法（时程分析法，弹性时程分析，弹塑性时程分析），即对动力方程进行直接积分，求出结构反应与时间变化的关系，得到时程曲线44第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法适用条件：①高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构；②近似于单质点体系的结构适合于手算的一种简单方法45第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法求解思想：①计算结构的总重力荷载代表值；②求底部剪力；③再按一定的方法把底部剪力分配到各个楼层①结构的总重力荷载代表值：GE=ΣGi重力荷载代表值：算地震作用时，用“质量×加速度”如何考虑质量：恒荷载是总存在的，活荷载在地震时不一定达到最大值，要乘以一个组合值系数46第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法这个系数和准永久值系数比较接近重力荷载代表值=1.0×恒载+组合值系数×活载47第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法②求底部剪力，FEk=α1Geqα1——结构基本周期T1所对应的地震影响系数（质点加速度与重力加速度的比值，以重力加速度来表征的质点加速度）48第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法对单质点体系输入地震波得到单质点体系的加速度时程曲线取这条加速度时程曲线上的最大值地震波加速度时程曲线49第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法对不同周期的单质点体系输入这条地震波把周期作为横轴，最大加速度反应作为纵轴，得到单质点体系的单条地震波激励下的加速度反应谱50第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法重复输入多条地震波，得到多条加速度反应谱对多条反应谱求均值并进行平滑处理，得到抗震设计反应谱51第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法T=0时，0.45αmax（地震影响系数最大值）T=0~

0.1s时，直线上升段0.1s~Tg（特征周期）取αmax52第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法特征周期：与覆盖层厚度和剪切波速有关，反应场地土的振动特性，类似于结构的自振周期53第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法T=Tg~5Tg时，曲线下降段T=

5Tg~6s时，直线下降段54第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法影响抗震设计反应谱形状的几个因素：①烈度αmax，相当于整体放大②特征周期，相当于变胖③阻尼比，相当于除T=0以外点的增大或衰减幅度改变55第10章建筑结构抗震抗震计算方法：底部剪力法③按一定的方法把底部剪力分配到各个楼层按倒三角形将底部剪力分配到各楼层，并考虑高阶振型影响及鞭梢效应56第10章建筑结构抗震抗震计算方法：振型分解反应谱法求解思想：①分别求出对应于每个振型的、各质点的水平地震作用；②再将各振型产生的效应进行组合57第10章建筑结构抗震抗震计算方法：振型分解反应谱法振型：体系的某一固有频率所对应的振动形式如果按某一频率进行激振，结构就按某一振型振动一般情况下，结构的振动形式是某几个振型的组合自振频率越低的振型，越容易发生，在组合中所占的比例也越大可以根据振型特点判断结构的破坏情况58第10章建筑结构抗震抗震计算方法：振型分解反应谱法空间结构的三种振型

平动振型扭转振型板振型59第10章建筑结构抗震抗震计算方法：振型分解反应谱法求出对应于每个振型的、各质点的水平地震作用后Fji=αjγjXjiGi再将各振型产生的效应进行组合（对效应组合而不是作用组合）60第10章建筑结构抗震抗震计算方法：静力弹塑性分析方法静力弹塑性分析法（pushover分析法）：在结构上加力（一步一步的加），直至屈服，求出每个力对应的周期，连成能力曲线，与抗震设计反应谱（需求谱）进行对比如相交则能抵抗相应地震，根据交点可求地震反应（位移，基底剪力）从弹性到弹塑性61第10章建筑结构抗震抗震计算方法：时程分析方法时程分析法：对动力方程进行直接积分，求出结构反应与时间变化的关系，得到时程曲线从最大反应到全过程反应板柱结构和框架结构的基底剪力时程曲线对比62第10章建筑结构抗震抗震计算方法：时程分析方法能量耗散情况63第10章建筑结构抗震截面抗震验算不抗震：S＜R（荷载效应＜抗力）抗震：S＜R/γREγRE—承载力抗震调整系数①满足中震可修要进行弹塑性变形验算，为了符合设计习惯，将变形验算转化为承载力验算，γRE体现了二者之间的转换关系（保证可靠度相同）；②地震作用相当于短期动态加载，承载力比静载时的承载力高64第10章建筑结构抗震截面抗震验算65第10章建筑结构抗震抗震等级房屋应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级再根据抗震等级采取不同的抗震措施大跨度框架：跨度≥18m66第10章建筑结构抗震大跨度框架抗侧刚度小，容易倒塌67第10章建筑结构抗震结构的倒塌机制（形成机构的方式）结构的延性取决于倒塌前能形成的塑性铰的数量（和倒塌机制有关）和每个塑性铰的转动能力（和配筋构造有关）梁铰机制68第10章建筑结构抗震梁端形成塑性铰69第10章建筑结构抗震结构的倒塌机制柱铰机制梁铰机制塑性铰数量多，梁铰比柱铰转动能力强→结构延性好，耗能能力强柱铰机制塑性铰数量少，抗震性能不好70第10章建筑结构抗震底层柱铰机制71第10章建筑结构抗震底层柱铰机制72第10章建筑结构抗震底层柱顶、柱底均出铰73第10章建筑结构抗震结构的倒塌机制多层柱铰机制混合机制：既有梁铰、又有柱脚，抗震性能介于梁铰机制和柱铰机制之间74第10章建筑结构抗震顶层柱顶形成塑性铰75第10章建筑结构抗震结构的倒塌机制为了形成梁铰机制，人为增大柱的配筋，让塑性铰出在梁端→强柱弱梁为了保证塑性铰延性，让构件发生弯曲破坏，而不是剪切破坏（靠箍筋加密）→强剪弱弯为了保证节点安全，使节点不在构件前破坏→强节点弱构件框架的抗震设计原则：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件76第10章建筑结构抗震强梁弱柱型破坏由结构力学计算的节点处Σ梁端弯矩=Σ柱端弯矩强柱弱梁：节点处梁端实际受弯承载力（各梁的承载力之和）小于柱端实际受弯承载力（各柱的承载力之和）一般结构以内力表达式来代替承载力表达式：ΣMc=ηcΣMb一级框架结构和9度的一级框架直接应用承载力表达式（更合理，倾向于这种调整）：ΣMc=1.2ΣMbua77第10章建筑结构抗震强梁弱柱型破坏由于地震的复杂性、楼板的影响和钢筋屈服强度的超强，难以通过精确的承载力计算真正实现强柱弱梁无楼板和有楼板破坏情况不同78第10章建筑结构抗震强梁弱柱型破坏柱端箍筋不足导致纵筋压屈79第10章建筑结构抗震梁端箍筋加密区80第10章建筑结构抗震柱端箍筋加密区81第10章建筑结构抗震箍筋加密，但绑扎不牢82第10章建筑结构抗震短柱破坏保证柱延性的措施：①剪跨比不能过小（发生弯曲破坏）；②轴压比不能过大；③箍筋不能过少柱的剪切破坏83第10章建筑结构抗震短柱破坏填充墙设置不当会形成短柱，或者造成应力集中，设计时应尽量避免，无法避免时要采取构造措施(a)半跨填充墙(b)半高填充墙(c)“L型”填充墙84第10章建筑结构抗震短柱破坏半高填充墙，形成短柱85第10章建筑结构抗震窗间形成短柱86第10章建筑结构抗震楼梯平台约束形成短柱87第10章建筑结构抗震墙体约束形成短柱88第10章建筑结构抗震强节点强锚固节点区破坏89第10章建筑结构抗震节点区破坏90第10章建筑结构抗震节点区破坏91第