第一章-3 地震基础知识.ppt

1、1.7 工程结构抗震设防的基本要求,通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减 轻经济损失。,一、抗震设防目标及方法,1.总目标,具体通过“三水准”的抗震设防要求和“两阶段”的抗震设计 方法实现。,地震是一种随机性极强的自然灾害，不可能保证结构在地震作用下的绝对安全，也不可能不抗震设防，如何办？,使用寿命期内对不同频度和强度的地震，要求结构具有不同的抵抗能力，使设计的结构在未来地震作用下发生破坏的概率为社会所接受，同时为当前的经济条件所允许。合理的抗震设计应满足经济和安全之间的合理平衡，三水准（中国）,三水准：“小震” “中震” “大震”,三水准地震作用的标定,一般关系烈 度： Im=I0

2、-1.55, Is=I0+1加速度： PGAm=PGA0 1/3； PGAs=PGAm (4-6),2、抗震设防目标,3. “三水准”抗震设防是对单一水准设防的改进，是向 “性能设计”发展的重要步骤,单一水准设防思想是我国74规范、78规范和 目前许多国家采用的设防思想。,设防目标是： 当遭遇相当于设计烈度的地震时， 建筑物的损坏不致使人民生命财产和重要生产设备遭受危 害，建筑物不需修理或经一般修理仍可继续使用。,1989年美国Loma Preita地震(7.1级），死亡65人，直 接经济损失（建筑物破坏重建） 80亿美元，间接经济损失 150亿美元。,1994年美国Northridge地震(

3、6.7级)，伤亡不多，经济 损失为200亿美元。,1995年日本阪神地震(7.2级),经济损失为1000亿美元。,1999年台湾集集地震(7.3级),经济损失为94亿美元。,单一设防目标不适合当前现代化发展要求，应研究开发 下一代性能设计规范和抗震设计方法。,“性能设计”要点,（1）.对抗震设计规定相应的地震作用标准,（2）.建立建筑应满足的性能水准,（3）.确立设防性能目标,基本目标:, 一般使用要求的建筑应具备a、b、c、d项的组合。, 重要性较高或地震破坏后危险性较大的性能目标为e、f、g的组合。, 对安全有十分危险影响的性能目标为 h、i、j 项的组合。,Chapter 1,（4）.规

4、定地震作用下结构变形的允许指标,应建立结构构件在规定的地震作用水平下的允许破坏水平，结构和非结构构件宏观破坏状态的描述和允许变形指标。,4.“两阶段”抗震设计方法,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。,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,二、抗震设防范围,抗震设防烈度为6度及以上地区的所有新建建筑工程均必需进行抗震设计。,规范适用于6-9度地区抗震设计及隔震、消能减震设计。,超过9度的地区和行业有特殊要求的工业建筑按有

5、 关专门规定执行。,三、抗震设防依据,一般情况下采用抗震设防烈度。,在一定条件下可采用抗震设防区划提供的地震动参数。,四、 抗震设防分类及抗震设防措施,建筑类别不同，抗震设防标准也不同。,1.抗震设防分类,国家技术监督局和建设部在2008年7月30日公布了 建筑抗震设防分类标准GB50223-2008 。,该标准主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的程度大小，新标准作如下修订：,(1)调整了分类的定义和内涵。 (2)扩大防灾救灾应急系统建筑的设防范围。 (3)扩大了教育建筑中提高设防标准的范围，特别加强对未成年人在地震等突发事件中的保护。 (4)扩大了划入人员密集建筑的范围，提

6、高了体育场馆、博物馆、影剧院、商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施的抗震能力。,国家质量监督检验检疫总局和建设部在2010年5月31日公布了建筑抗震设计规范GB50011-2010。 该规范对上面标准作了修改。,注：较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。,抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝土结构或钢结构。,2.抗震设防措施,抗震措施:除结构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。,抗震构造措施：一般不须计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。,3.地震作用,在设防烈度为6度时，除规范有具体规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。,

7、1.8 工程结构抗震概念设计,一、定义与基本内容,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。,基本内容有三部分：,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。,意义 （1）“计算设计”很难有效控制结构的薄弱环节，不能完全解决问题地震作用的不确定性结构计算假定与实际情况的差异（计算模型、非结构墙体对结构刚度的影响、阻尼变化等） （2） 经验总结、定性判断,二、建筑结构的规则性,建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的表现。,最为典型的例子是1972年

8、2月23日南美洲的马那瓜地震。,马那瓜有相距不远的两幢高层建筑，一幢为十五层高的中央银行大厦，另一幢为18层高的美洲银行大厦。当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重，震后拆除；另一幢轻微损坏，稍加修理便恢复使用。,马那瓜中央银行大厦,试问： 那一幢破坏严重呢？,马那瓜美洲银行大厦,平面不规则的类型,平面不规则的类型,竖向不规则的类型,竖向不规则的类型,二、结构体系的合理选择,抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。,规范规定：,1.结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。,受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗震分析与 实际表现

9、相符合。,2.应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。,由于柱子的数量较少或承载能力较弱，部分柱子退出工作后，整个结构系统丧失了对竖向荷载的承载能力。,抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。,3.结构体系应具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。,足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。,有较大的变形能力而缺少较高的抗侧向力的能力如钢或钢筋混凝土纯框架，由于在不大的地震作用下会产生较大的变形，导致非结构构件的破坏或结构本身的失稳。,有较高的承载能力而缺少较大变形能力如 不加约束的砌体结构，很容易引起脆性破坏而 倒塌。

10、,必要的承载能力和良好的变形能力的结合便是结构在地震作用下具有的耗能能力。,足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。,三、结构构件的延性,结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。,规范对各类结构采取的抗震措施，基本上是提高各类结构构件的延性水平。,这些抗震措施是：,采用水平向（圈梁）和竖向（构造柱、芯柱）混凝土构件，加强对砌体结构的约束，或采用配筋砌体；使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落，地震时不致丧失对重力荷载的承载能力；,2. 避免混凝土结构的脆性破坏（包括混凝土压碎、构件剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏）先于钢筋的屈服；,3. 避免钢结构构件的整体和局部失稳，保证节点焊接部位（焊缝和母材)在地震时不致开裂。,四、非结构构件,非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电 设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。,附着于楼、屋面结构上的非结构构件，应与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。,围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。,3. 幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接，避免地震时脱落伤人。,安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接，应符合地震时使用功能的要求，且不应导致相关部件的损坏。,