结构的抗震设计0830

地震与结构设计《建筑抗震设计规范GB50011-2010》抗震设防烈度6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计根据我国的实际情况——经济实力有了较大提高，但仍属于发展中国家水平，提出适当的抗震设防标准，即能合理使用建设投资，又能达到抗震安全的要求。三个基本思想：小震不坏，中震可修，大震不倒结构设计师在设计过程中怎么满足抗震要求？怎样去计算地震力？房子的质量和房子的刚度刚度200kN/mm？用一个变形金刚那么大的千斤顶来顶房子的屋顶，当施加到200千牛的推力的时候，房子的屋顶刚好侧移1毫米影响刚度的因素有哪些？柱子：柱子越粗，柱子越多，就越难推动房子，所以刚度也就越大。高度：同样粗细、数量的柱子，一个房子比较高，相对高瘦，下盘不稳，刚度也就小一些。计算自震周期房子的有关地震信息：建造地区，场地类别假设房屋建在汶川，场地属于普通土壤即第III类场地。抗震设防烈度8度、设计地震分组第一组、场地类别第III类。查表！结构工程师的必备技能！我们的最大地震影响系数最大值是0.16，场地特征周期是0.45秒。根据我们上面的这些数值，对于我们这块场地，对于我们这个小房子，我们就得到了一个反应谱。同样的房子，不同的场地，反应谱也不一样。对于建筑结构设计，每一个房子，都有属于自己的反应谱。这个反应谱其实得出的是一个地震影响系数α和周期T之间的关系，α和T之间的函数图象是这样的：带入实际数据自振周期是0.243当横坐标T=0.243时，纵坐标α=0.16地震影响系数是0.16地震影响系数是0.16？我们房子的质量是300吨，乘以9.8的重力加速度，相当于重力为2942千牛。我们的地震力呢？就等于2942千牛乘以这个0.16，也就是471千牛。这也就是我们设计的时候所需要考虑的地震力，地震来了，就相当于有471千牛的力在推房顶。换言之，我所有的柱子加起来，要足以抵抗这471千牛的力。否则的话，柱子不够结实，这471千牛的力加上来，柱子就折断了，房子也就塌了。如果柱子不够多呢？不够结实呢？那就得加粗加多了。但是请注意，柱子加粗加多之后，刚度就变了，不再是200千牛每毫米了。有了新的刚度值，以上的过程就需要从头再来一遍，得到一个新的地震力，再去比较新的设计里这些柱子够不够结实。如果还不行，继续修改，继续尝试，直到满足为止。

我们再来看一下刚度的概念，施加200千牛的力，房顶侧移1毫米。现在我已经知道，地震的时候，相当于施加了471千牛的力，成比例放大，471是200的2.354倍，那我现在的位移就是2.354毫米。也就是说，近似理解，在地震的时候，房顶会被地震来回晃动2.354毫米。

地震下的位移也是一个很重要的指标，如果位移过大，很可能房子就被晃散架了。对于一般的框架结构，规范的限值是550分之一。假设我们这个房子的高度是3米，那么550分之一就是5.455毫米。我们的小房子在地震下的位移值是2.354毫米，小于规范要求的5.455毫米，所以是满足要求的。如果不满足要求，还是柱子得加多加粗，以上全部过程从头再来。实际生活中地震力如何作用到建筑物上？想象这样一个场景，你站在原地不动，另一个人用力推你的肩膀，是不是很容易站不稳呢？再换一个场景，你站在公交车上，公交车突然刹车，你是不是也很容易站不稳呢？这两种情况对你而言，是不是等效的呢？有人推你，你脚在地面上不动，肩膀被人向后推，所以站不稳。公交车急刹车，脚跟着公交车地面减速，但上半身还维持着之前高速运动的惯性，所以也站不稳，这就是一个「惯性力」的概念。变形金刚推房子，就类似于别人推你；地震来了，就类似于把房子放在一个巨大的公交车上，然后公交车急刹车。实际上，并没有「力」直接作用到到房子上，而是房子的基础随着地面运动，而上半部分还保持静止，由于惯性就产生了「作用力」。抗震设计中，几个参数间的相互关系：刚度与质量→结构的自振周期结构的自振周期→地震影响系数地震影响系数+自重→地震力地震力+刚度→位移自振周期直接决定了房子地震作用的大小自振周期跟高度和层数成正比低房子≈低周期高房子≈高周期地震的震动周期是不可控的低周期地震-1995年日本阪神地震高周期地震-1985年墨西哥城大地震低周期地震-1995年日本阪神地震阪神地震震害主要集中在低周期段，所以三层房子的震害要比二十层的严重。实际的震害也证明了这一点，多层建筑破坏严重，而高层的破坏相对较轻。有句话说「超高层建筑反而是地震中最安全的地方」，也是这个意思。周期非常大的超高层建筑，地震力与自身重力的比值会非常小。高周期地震-1985年墨西哥城大地震像1985年墨西哥城大地震就属于这种比较少见的类型，震害偏向高周期段。所有的低层建筑几乎毫发未损，而高层建筑的震害非常严重，多座钢结构高层建筑发生整体垮塌。震后的景象令人乍舌，小砖房、破瓦房都好好的，钢结构的高层反而倒了。注意结构设计提高抗震能力合理规划，正确选址建筑结构的方案布置要合理结构设计要遵从“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点，弱构件”的原则注重圈梁、构造柱的设计改进加强楼梯间的设计基本概念1基础选型2溶洞处理3什么是基础？压强=力/接触面积体重过大腿不够粗为何会陷入雪里？什么是基础？增大接触面积什么是基础？增大每根柱子与地面之间的接触面积，压强显著减小，房子能够稳固的站在地面上不会陷落。基础的尺寸怎么设计？①计算它的体积和密度，加上装饰装修的重量，得到总重量。基础的尺寸怎么设计？①总重量②确定土能承受的最大压强。通过实际试验知道地面的最大承载力基础的尺寸怎么设计？①总重量②最大承载力③面积=重力/压强注：若基础厚度太薄，很容易就会被柱子戳破增加房屋的高度？增加两层房屋高度可选择增大基础面积增加房屋的高度？继续增加房屋高度继续增大基础面积？不经济!选做条形基础增加房屋的高度？继续增加房屋高度另一个方向增加条形基础组成一个网格状的基础地面增加房屋的高度？更高的房屋整个房屋的底面积都做成基础筏板基础or满堂基础基础面积所可能的最大值想要修建更高的高层建筑让土变强挖地下室打桩010203想要修建更高的高层建筑让土变强改造土体，增加土的最大承载力方法有：1、往土里注射水泥2、用硬土替换软土3、夯实4、5、。。。。。想要修建更高的高层建筑挖地下室房屋高度=10层底面积=25×40每平米自重=1.3t挖坑深度=10米底面积=25×40米每立方米土重=1.8t想要修建更高的高层建筑挖地下室房屋重量<土体重量补偿基础：用挖出来的土体重量抵消了建筑的全部或者部分重量想要修建更高的高层建筑挖地下室优点：地下室可用做车库、机房、储藏室、水泵房等等，可谓一举多得好处多多。缺点：费钱想要修建更高的高层建筑打桩土太软or楼太高?打桩桩基础端承桩摩擦桩想要修建更高的高层建筑打桩：端承桩端部承受力想要修建更高的高层建筑打桩：端承桩桩穿过软弱的土层，直接落到底部的稳定持力层上，再到桩顶上做基础，比如做一块大筏板将桩基础相连。房子的重量由基础底板传递给桩，再由桩传递给底部持力层。想要修建更高的高层建筑打桩：摩擦桩以摩擦力提供支撑，类似于钉子钉入墙里，难以拔出想要修建更高的高层建筑打桩实际工程里，可能并不是完全的端承桩或者摩擦桩，可能两者兼有之。极限：迪拜塔更长更粗更结实桩基础基础选型天然地基基础（浅基础）：柱下独立基础及条型基础、墙下条型基础、筏板基础和箱型基础桩基础（深基础）：预制桩（钢筋砼方形桩、高强预应力管桩、钢桩）灌注桩（沉管桩、钻冲孔