建筑結(jié)構(gòu)抗震知識第1講.ppt

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,第十二章建筑結(jié)構(gòu)抗震基本知識,1.地震及其破壞作用；震級與烈度；建筑抗震設(shè)防烈度、設(shè)防目標(biāo)、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、抗震概念設(shè)計(jì)的基本要求；2.多層及高層鋼筋混凝土房屋的抗震措施；3.多層砌體結(jié)構(gòu)房屋和底部框架—抗震墻房屋的抗震措施。,本章主要內(nèi)容,2,1.了解地震的基本知識，理解震級、地震烈度的概念；2.了解建筑抗震設(shè)防的概念設(shè)計(jì)；3.掌握建筑抗震設(shè)防的烈度、分類和標(biāo)準(zhǔn)。,第一講,教學(xué)目標(biāo)：,重點(diǎn),1.震級與烈度；2.建筑抗震設(shè)防烈度、設(shè)防目標(biāo)、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、抗震概念設(shè)計(jì)的基本要求。,難點(diǎn),抗震概念設(shè)計(jì)的基本要求。,12.1.1地震及其破壞作用1.地震成因和類型地震按其產(chǎn)生的原因，主要可分為火山地震、陷落地震、人工誘發(fā)地震和構(gòu)造地震。根據(jù)地震發(fā)生的部位，可將其劃分為淺源地震(小于60km)、中源地震(震源深度為60~300km)和深源地震(震源深度大于300km)。震源深度越小，地震對地面造成的破壞性越大。我國發(fā)生的地震絕大多數(shù)屬于淺源地震（震源深度在10~20km左右）。,12.1地震基本知識,2.常用地震術(shù)語震源：地震發(fā)生時(shí)巖層斷裂或錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)的部位；震源深度：震源至地面的垂直距離稱為；震中：震源在地表的垂直投影點(diǎn)稱為；震中區(qū)：地震發(fā)生時(shí)震動(dòng)和破壞最大的地區(qū)稱為；震中距：受地震影響地區(qū)至震中的距離稱為震中距；等震線：在同一地震中，具有相同地震烈度地點(diǎn)連線。,3.地震的破壞作用（1）地表的破壞現(xiàn)象1）地裂縫重力地裂縫：由于地面作劇烈震動(dòng)而引起的慣性力超過了土的抗剪強(qiáng)度所致。構(gòu)造地裂縫：與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，是地殼深部斷層錯(cuò)動(dòng)延伸至地面的裂縫。2）噴砂冒水在地下水位較高的平原及沿海地區(qū)，地下存在埋深較淺的細(xì)砂層或粉土層時(shí)，可能發(fā)生噴砂冒水現(xiàn)象。,地震視頻(點(diǎn)擊播放視頻),3）地面下沉在強(qiáng)烈的地震作用下，在回填土和孔隙較大粘性土等松軟而壓縮性較高的土層中，往往發(fā)生震陷，使建筑物破壞，此外，在巖溶洞和采空區(qū)也常發(fā)生震陷。4）滑坡、塌方在強(qiáng)烈的地震下，常引起河岸、陡坡滑坡，有時(shí)規(guī)模很大，造成公路堵塞、岸邊建筑物破壞。,（2）建筑物破壞1）結(jié)構(gòu)喪失整體性建筑物一般都是由許多構(gòu)件組成，在地震作用下因構(gòu)件連接不牢、支撐長度不夠或作為支座的墻體倒塌、柱斷裂，都會(huì)引起結(jié)構(gòu)喪失整體性而破壞。2）結(jié)構(gòu)承載力不足而引起的破壞作為結(jié)構(gòu)主要承重的構(gòu)件，墻、柱、梁等由于其強(qiáng)度不足，在地震發(fā)生時(shí)首先破壞，不能繼續(xù)承受重力荷載從而造成房屋倒塌。,3）地基失效當(dāng)建筑物建在軟弱的地基土上或建在液化的地基土上，而又未進(jìn)行特殊處理，在地震發(fā)生時(shí)地基土的抗剪承載能力不能抵抗重力的繼續(xù)作用，從而造成房屋的局部傾斜或不均勻下沉。（3）次生災(zāi)害地震除直接造成建筑物的破壞外，還會(huì)引起火災(zāi)、水災(zāi)、有毒物質(zhì)污染等次生災(zāi)害，尤其在大城市，由次生災(zāi)害造成的損失有時(shí)比地震直接產(chǎn)生的災(zāi)害造成的損失還要大。,地震次生災(zāi)害視頻(點(diǎn)擊播放視頻),12.1.2震級與烈度1.震級地震的震級是衡量一次地震大小的等級，用符號M表示。震級的原始定義是：在離震中100km處的堅(jiān)硬地面上，由標(biāo)準(zhǔn)地震儀（擺的自振周期為0.8s，阻尼為0.8，放大倍數(shù)為2800倍）所記錄的最大水平位移A（單位為μm）的常用對數(shù)值，用公式表示為M=lgA（12.1.1）,因?yàn)檫@個(gè)震級的定義是1935年里希特所給出的，故稱為里氏震級。震級的大小直接與震源釋放的能量大小有關(guān)，震級M與地震釋放能量E（單位erg）之間有如下關(guān)系lgE=1.5M+11.8（12.1.2）由式（12.1.1）可知，當(dāng)震級相差1級時(shí)，地面振幅相差10倍。由（12.1.2）可知，震級差1級，能量相差32倍。,微震：M5的地震，建筑物有不同程度的破壞。強(qiáng)烈地震或大地震：M=7～8的地震。特大地震：M>8的地震。,2.地震烈度地震烈度指地震時(shí)某一地點(diǎn)震動(dòng)的強(qiáng)烈程度，用符號Ｉ表示。對于一次地震，表示地震大小的震級只有一個(gè)，但它對不同的地點(diǎn)影響程度是不一樣的。一般說離震中愈遠(yuǎn)，受地震的影響就愈小，烈度也就愈低。對于一次地震的影響，隨震中距的不同，可以劃分為不同的烈度區(qū)。目前，我國使用的是1999年由國家地震局頒布實(shí)施的《中國地震烈度表》。,12.1.3建筑抗震設(shè)防1.設(shè)防依據(jù)（1）基本烈度一個(gè)地區(qū)的基本烈度是指該地區(qū)今后50年時(shí)間內(nèi)，在一般場地條件下可能遭遇到超越概率為10%的地震烈度。（2）設(shè)防烈度作為一個(gè)地區(qū)建筑抗震設(shè)防依據(jù)的烈度稱為抗震設(shè)防烈度。一般情況下，抗震設(shè)防烈度可采用中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的基本烈度。,2.設(shè)防目標(biāo)（1）大震和小震小震：為烈度概率密度曲線上的峰值所對應(yīng)的烈度，即眾值烈度或稱多遇烈度，如圖12.1.2所示。當(dāng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)期為50年時(shí)，則50年內(nèi)眾值烈度的超越概率為63.2%，這就是第一水準(zhǔn)的烈度。,基本烈度：即第二水準(zhǔn)烈度，也就全國地震烈度區(qū)劃圖所規(guī)定的烈度，它在50年內(nèi)超越概率大體為10%。大震或罕遇烈度：俗稱其為大震，50年內(nèi)超越概率為2%~3%的烈度，也是第三水準(zhǔn)所對應(yīng)的烈度。由烈度概率分布分析可知，基本烈度和從值烈度相差約1.55度，而基本烈度與罕遇烈度相差大致1度。,,（2）抗震設(shè)防目標(biāo)抗震設(shè)防目標(biāo)總的趨勢：在建筑物使用壽命期間，對不同頻度和強(qiáng)度的地震，要求建筑物具有不同的抵抗能力。基于這一趨勢，《抗震規(guī)范》提示了“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo)。第一水準(zhǔn)：“小震不壞”，即當(dāng)遭受到多遇的低于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震（簡稱“小震）影響時(shí)，建筑物一般應(yīng)不受損壞或不需修理仍能繼續(xù)使用。,第二水準(zhǔn)：“中震可修”，當(dāng)遭受到相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，建筑可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍能繼續(xù)使用。第三水準(zhǔn)：“大震不倒”，當(dāng)遭遇受到高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震（簡稱“大震”）影響時(shí)，建筑不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重?fù)p壞。,3.設(shè)防分類（1）建筑物重要性分類在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性不同，采取不同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)?！犊拐鹨?guī)范》將建筑物按其重要程度不同分為四類：甲類建筑—有特殊要求的建筑，如遇地震破壞會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果（如放射性物質(zhì)的污染，劇毒氣體的擴(kuò)散或引起爆炸等）和經(jīng)濟(jì)上重大損失的建筑；政治上重大損失的建筑；政治上有特殊要求的或其它特別重要的建筑等。,乙類建筑—國家重點(diǎn)抗震城市的生命線工程的建筑（如消防、急救、供水、供電等）或其它重要建筑。丙類建筑—除甲、乙、丁類以外的建筑，如一般工業(yè)與民用建筑（公共建筑、住宅、旅館、廠房等）。丁類建筑—次要建筑，如遇到地震破壞不易造成人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑（如一般的倉庫、人員較少的輔助性建筑）。甲類建筑應(yīng)按國家規(guī)定的批準(zhǔn)權(quán)限批準(zhǔn)執(zhí)行；乙類建筑應(yīng)按城市抗震救災(zāi)規(guī)劃或有關(guān)部門批準(zhǔn)執(zhí)行。,4.設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)（1）甲類建筑，地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求：其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評價(jià)結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6~8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防有更高的要求。（2）乙類建筑，地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6~8度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)9度時(shí)，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防有更高的要求；地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。,對較小的乙類建筑，當(dāng)其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時(shí)，應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施。（3）丙類建筑，地震作用和抗震措施均符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。（4）丁類建筑，一般情況下，地震作用仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低，但抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)不應(yīng)降低。,12.1.4抗震概念設(shè)計(jì)的基本要求抗震設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面：概念設(shè)計(jì)、計(jì)算設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是指正確地解決總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。1.場地選擇選擇建筑場地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對抗震有利、不利和危險(xiǎn)地段作出綜合評價(jià)。對不利的地段提出避開要求；當(dāng)無法避開時(shí)應(yīng)采取有效措施；不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑。,2.地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（1）同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。（2）地基為軟弱粘性土、可液化土、新填土或嚴(yán)重不均勻土層時(shí)，宜加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性，以防止地震引起的動(dòng)態(tài)和永久的不均勻變形。（3）在地基穩(wěn)定的條件下，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)與地基的震動(dòng)特性，力求避免共振的影響。,3.建筑和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應(yīng)具有良好的整體性；建筑立面和豎向剖面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料的強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。,根據(jù)建筑物的類型和結(jié)構(gòu)體系設(shè)置防震縫，可將建筑從平面上分成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。防震縫應(yīng)根據(jù)烈度、場地類別、房屋類型等留有足夠的寬度。同時(shí)，伸縮縫、沉降縫應(yīng)符合防震縫的要求。,4.結(jié)構(gòu)體系（1）選擇抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)符合下列各項(xiàng)規(guī)定：1）應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。2）應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓Φ某休d能力。3）應(yīng)具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。,4）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。5）宜具有多道抗震防線，宜具有合理的剛度和承載力分布，避免局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特征宜相近。,（2）選擇抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)應(yīng)符合的要求1）砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱、芯柱或采用鋼筋砌體等以改善變形能力。2）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)合理選擇尺寸，配置縱向鋼筋和箍筋，避免剪切破壞先于彎曲破壞，混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服，鋼筋的錨固粘結(jié)破壞先于構(gòu)件破壞。3）預(yù)應(yīng)力混凝土的抗側(cè)力構(gòu)件，應(yīng)配有足夠的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。,（3）結(jié)構(gòu)各構(gòu)件之間的連接1）構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的破壞，不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件。2）預(yù)埋件的錨固破壞，不應(yīng)先于連接件。3）裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性。4）預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)外錨固。,（4）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要有下列三種類型：①附屬構(gòu)件，如女兒墻、雨蓬、廠房高低跨封墻等。這類構(gòu)件的抗震措施是加強(qiáng)本身的整體性，并與主體有可靠的連接或錨固，防止倒塌傷人。②裝飾物，如建筑貼畫、裝飾、吊頂和懸吊重物等。這類構(gòu)件的抗震措施是加強(qiáng)同主體結(jié)構(gòu)的連接。對重要的貼畫和裝飾，要柔性連接，即保證主體結(jié)構(gòu)變形不致?lián)p壞貼面和裝飾，應(yīng)避免吊頂塌落傷人和貼鑲或懸吊較重的裝飾物，當(dāng)不可避免時(shí)應(yīng)有可靠的防護(hù)措施。,③非結(jié)構(gòu)墻體，如圍護(hù)墻、內(nèi)隔墻和框架填充墻等。應(yīng)考慮這類構(gòu)件對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響或有利影響，應(yīng)避免不合理的設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞，如框架或廠房柱間填充墻不到頂、使這些柱子形成短柱，地震時(shí)這些短柱極易發(fā)生脆性破壞。,5.材料與施工（1）結(jié)構(gòu)材料的性能應(yīng)符合的最低要求1）燒結(jié)普通粘土磚和燒結(jié)多孔粘土磚的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU10，其砌體砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M5；2）小型砌塊的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M7.5，其砌筑砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M7.5；3)混凝土的強(qiáng)度等級，框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，不應(yīng)低于C30，構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其它構(gòu)件不應(yīng)低于C20；,4)抗震等級為一、二級的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時(shí)，鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值的比值不應(yīng)小于1.25；且鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3。,（2）抗震結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)符合的要求1)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工中，需要進(jìn)行鋼筋代換時(shí)，對主要受力鋼筋不宜以強(qiáng)度等級比原設(shè)計(jì)高的鋼筋代替。當(dāng)需要替換時(shí)應(yīng)按照構(gòu)件截面實(shí)際屈服強(qiáng)度進(jìn)行換算，并注意替代后的構(gòu)件截面屈服強(qiáng)度不應(yīng)高于截面原設(shè)計(jì)的屈服強(qiáng)度。這樣，可以避免人為造成薄弱部位，和構(gòu)件在有影響的部位混凝土發(fā)生脆性破壞。2)鋼筋混凝土構(gòu)造柱、芯柱和底部框架-抗震墻磚房中磚抗震墻的施工，應(yīng)先砌墻后澆構(gòu)造柱、芯柱和框架柱。,3)砌體結(jié)構(gòu)的縱、橫墻交接處應(yīng)同時(shí)咬槎砌筑或采取拉接措施，以避免地震時(shí)開裂或外閃倒塌。,小結(jié)：1.抗震設(shè)防烈度與地震烈度的區(qū)別;2.抗震設(shè)防分類及設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。作業(yè)布置：預(yù)習(xí)：12.2.1、12.2.2;思考題：12.1、12.3、12.6。,結(jié)束！謝謝大家！,