建筑结构抗震设计主讲吴传文课件

建筑结构抗震设计前言工程抗震是一门多科性的学科,它将涉及地球物理学、地质学、地震学、结构动力学、工程结构学等多方面的知识这是一门较新的学科，而且将随震害经验的不断积累、抗震研究的不断深入而迅速发展。学习本门课要达到如下目的：1、掌握抗震的基本知识、基本理论、基本技能，了解抗震设计的一般规律；2、培养运用规范、标准，查阅技术资料的能力和抗震计算能力；3、了解结构抗震设计的新理论、新方法及抗震理论、方法的发展趋势。

21绪论·本章要点

■掌握：地震的含义、地震的类型；地震波的类型、震级的含义；地震烈度、基本烈度和设防烈度的异同

■理解：抗震设防目标、抗震设计方法以及抗震设计的基本要求

■了解：我国及世界的地震活动性；地震震害3唐山市机车车辆厂震后概貌5开滦煤矿医院，为砖混结构的五层楼房（局部七层），仅西部转角残存。6唐山市河北省矿业学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁，东头框架幸存。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）7云林县六市中山国宝二期大楼座落在大智路上，为12层钢筋混凝土住宅和商务混合大楼，其中二栋自楼梯间相接处分裂，东侧楼6层以下全部塌陷，并向东侧倒在邻房4层楼公寓上。西侧楼5层以下全部倒塌，并向西倾倒在另一栋大楼上，柱子间距介于8米到10米，柱子数量偏少。9彰化县员林镇邦富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为16层钢筋混凝土集合住宅大楼。地震时其中一栋倾倒靠在呈L型平面大楼上，柱子间距7至10米。造成倾倒的原因是底层柱子数量少，间距太大。101.1地震与地震动印度大地震：当地时间2001年1月26日上午8时46分（北京时间2001年1月26日11时16分36.4秒，国际时间2001年1月26日03时16分40秒），在印度西北部古吉拉特邦发生一次强烈地震。据印度地震部门测定，这次地震为里氏7.9级，震中位于北纬23.6度和东经69.8度。至31日止，地震发生后已发生了196次余震。死亡人数达16403人，受伤人数达55863人，经济损失45亿美元。

震后现场情况：11伊兹米特市一楼房底层空旷，结构不合理，房屋整体倾斜，二楼成了一楼。131.1地震与地震动美国加州北岭地震（7.0级）：1994年1月17日，2400栋建筑被毁，多处高架公路桥受损，死亡61人，伤7300人，直接经济损失300亿美元，保险损失104亿美元。日本阪神地震（7.2级）：1995年1月17日，22万栋房屋倒塌或严重损坏，死亡6348人，伤4万人，经济损失1000亿美元。

地震是一种自然现象，地球上每天都在发生地震，一年约有500万次。其中约5万次人们可以感觉到；能造成破坏的约有1000次；7级以上的大地震平均一年有十几次。目前记录到的世界上最大地震是8.9级，发生于1960年5月22日的智利地震。

141.1地震与地震动1.1.1地震及其成因1.按成因划分的类型：构造地震：地壳构造作用，分布最广，危害最大。火山地震：由火山爆发引起。陷落地震：由溶洞或古旧矿井等塌陷引起。诱发地震：由水库蓄水或深井注水等引起。2.地球构造：地壳地幔地核大部分地震发生在地壳内151.1地震与地震动按地震序列分类：主震型：主震震级突出，释放能量占绝大部分；这类地震占60％震群型：主要能量由多个震级相近地震释放；这类地震占30％单发型：能量基本上通过主震一次释放出来；这类地震占10％５.震源、震中、震中距地球内部发生地震的地方叫震源；震源在地面上的投影点称为震中；震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区；从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。171.1地震与地震动按震源深浅划分：浅源地震：震源深度小于70千米，波及范围小，破坏力大；全世界约85%的地震都是浅源地震。中源地震：震源深度在70至300千米，全世界约12%的地震都是中源地震。深源地震：震源深度在300千米以上，波及范围大，破坏力小；全世界约3%的地震都是深源地震。1.1.2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并释放能量，这就是地震波。地震波是一种弹性波。包含体波和面波。1.体波：在地球内部传播的纵波（P波）：介质质点的振动方向与波的前进方向一致，能在（疏密波）固体和液体内传播。横波（S波）：介质质点的振动方向与波的前进方向相垂直，只（剪切波）能在固体内传播。181.1地震与地震动2.面波：只限于在地球表面传播瑞雷波（R波）：在地面上呈滚动形式洛夫波（L波）：在地面上呈蛇形运动形式地震波的传播以纵波最快，剪切波次之，面波最慢。地震波记录图地震现象表明，纵波使建筑物产生上下颠簸，剪切波使建筑物产生水平方向摇晃，而面波则使建筑物既产生上下颠簸又产生左右摇晃。由于面波的能量比体波的大，所以造成建筑物和地表的破坏以面波为主。191.1地震与地震动能量越大，震级就越大；震级相差一级，地面振动幅值相差10倍，能量相差约32倍。一次６级地震所释放的能量，相当于一个２万t级的原子弹。（３）按震级的地震分类微震——2级以下，人们感觉不到的；有感地震——２～４级，人们能感觉到的；破坏性地震——５级以上，有不同程度破坏；强烈地震——７级以上，有破坏；特大地震——８级以上，有严重破坏；由于震源深浅、震中距大小和土质条件等不同，地震造成的破坏也不同。震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一定就小。211.1地震与地震动２.地震烈度１.定义及影响因素

地震烈度是指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度，用I表示。一般来说，离震中愈近，地震影响愈大，地震烈度愈高；离震中愈远，地震烈度就愈低。影响因素：震级，震中距，震源深度，土质条件等２.地震烈度表地震烈度表是评定地震烈度的标准。它是以描述震害宏观现象为主的。我国采用分成12度的地震烈度表，于1980年公布。见下表。22速度加速度

其它现象

一般房屋人的感觉烈度无感Ⅰ室内个别静止中的人感觉Ⅱ悬挂物微动门、窗轻微作响室内少数静止中的人感觉Ⅲ悬挂物明显摆动，器皿作响门、窗作响室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数人梦中惊醒Ⅳ3（2-4）31（22-44）不稳定器物翻倒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人梦中惊醒Ⅴ6（5-9）63（45-89）河岸和松软土出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝掉头损坏——个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝惊惶失措，仓皇逃出Ⅵ13（10-18）125（90-177）河岸出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏轻度破坏——局部破坏开裂，但不妨碍使用大多数人仓皇逃出Ⅶ25（19-35）250（178-353）干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破坏中等破坏——结构受损，需要修理摇晃颠簸，行走困难Ⅷ50（36-71）500（354-707）干硬土上有许多地方出现裂缝，基岩上可能出现裂缝。滑坡、坍方常见。砖烟囱出现倒塌严重破坏—墙体龟裂，局部倒塌，修复困难坐立不稳。行动的人可能摔跤

Ⅸ100（72-141）1000（708-1414）山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁倒塌——大部倒塌，不堪修复骑自行车的人会摔。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感Ⅹ地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁灭Ⅺ地面剧烈变化，山河改观Ⅻ个别：10%以下少数：10%——50%多数：50%——70%大多数：70%——90%普遍：90%以上231.1地震与地震动1.1.5常用术语震源深度：震中到震源的垂直距离震中距：建筑物到震中的距离震源距：建筑物到震源的距离极震区：在震中附近，振动最剧烈、破坏最严重的地区等震线：一次地震中，在其所波及的地区内，用烈度表可以对每一个地点评估出一个烈度，烈度相同点术语解释示意图的外包线。25１.２地震活动性1.2.1世界地震活动性全世界地震主要分布于以下两个带：（1）环太平洋地震带：包括南北美洲的太平洋沿岸和从阿留申群岛、堪察加半岛、经千岛群岛日本列岛南下至我国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。

（2）喜马拉雅——地中海地震带：从印度、尼泊尔经缅甸至我国横断山脉、喜马拉雅山区，越帕米尔高原，经中亚细亚到地中海及其附近。以上两个地震带释放的能量，约占全球所有地震释放能量的98%。

1.2.1我国地震活动性我国是一个多地震国家，据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的三分之一。原因是：我国正好介于地球的两大地震带之间。

26我国境内震级大于或等于６的强震震中分布29１.３地震震害1.3.1概述1.地表破坏：主要有山石崩裂、滑坡、地面裂缝、地陷和喷水冒砂等。

30１.３地震震害２.工程结构的破坏现象（１）承重结构承载力不足或变形过大而造成的破坏31１.３地震震害（２）结构丧失整体性而造成的破坏32１.３地震震害（３）地基失效引起的破坏建筑物因砂土液化不均匀下沉33１.３地震震害３.次生灾害造成的破坏次生灾害主要有水灾、火灾、毒气污染等。

震后引起的火灾34１.３地震震害1.3.2工程地质条件对震害的影响1.局部地形条件的影响孤立突出的山梁、山包、条状山嘴、高差较大的台地、陡坡及故河道等，均对建筑物的抗震不利。２.局部地质构造的影响局部地质构造主要指断层。断层分为发震断层和非发震断层。非发震断层对建筑物的破坏无明显影响，但在具体布置建筑时，不宜将建筑物横跨在断层上。在选择建筑物的场地时，应尽量使房屋或工程设施远离断层及其破碎带。３.地下水位的影响地震时，地下水位对建筑物有明显影响，水位越浅震害愈重。35１.４结构的抗震设防1.4.1抗震设防的目标：抗震设防是指对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震构造措施。１.抗震设防烈度：一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，按国家规定权限审批或颁发的文件执行。一般情况下，采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度。２.小震、中震和大震小震——众值烈度时的地震，50年内的超越概率为63.2%中震——基本烈度时的地震，50年内的超越概率为10%大震——罕遇烈度时的地震，50年内的超越概率为2%3.设防目标：三水准：“小震不坏，中震不修，大震不倒”36１.４结构的抗震设防1.4.2建筑结构抗震设计方法：

两阶段抗震设计方法：1.第一阶段：对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验算；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。2.第二阶段：对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验算。有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显薄弱层的建筑，不规则的建筑等37１.４结构的抗震设防1.4.3抗震设计的基本要求1.抗震建筑的概念设计（1）定义：根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程称为概念设计（２）基本内容：三部分：①建筑设计应重视建筑结构的规则性；②合理的建筑结构体系选择；③抗侧力结构和构件的延性设计。２.建筑的抗震设防类别：抗震次要建筑丁类

除甲乙丁类以外的一般建筑丙类

地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑乙类

重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑甲