结构抗震抗震设计基本知识.pptx

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1、地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动。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。1906年1月31日南美厄瓜多尔哥伦比亚边界和1933年3月2日日本三陆东边海中也曾发生8.9级地震。二、什么是地震？一般发生在地壳和地幔表层的坚硬岩层内，是在地幔对流等因素产生巨大能量作用下，岩层中积聚的地应力超过岩层的强度极限时，岩层便发生断裂、错动，造成构造地震。第1页/共72页 对于地应力的产生较

2、为公认的是板块构造说：地球表面的岩石层不是一块整体，而是由六大板块和若干小板块组成。六大板块即为欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。由于地幔的对流，这些板块在地幔软流层上缓慢而持久地相互运动着。由于它们地边界是相互制约的，因而板块之间处于拉张、挤压和剪切状态，从而产生了地应力。地球上的主要地震带就处在这些大板块的交界地区。第2页/共72页三、什么叫震源、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，其振动最剧烈，破坏最严重；第3页/共72页 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

3、估出一个烈度，烈度相同点的外包连线叫等震线；抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值称为设计特征周期。从震中到地面上任何一点的距离称为震中距。按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度称为设防烈度；50年设计基准期超越概率10的地震加速度的设计取值为设计基本地震加速度；第4页/共72页四、地震分类地震天然地震诱发地震（一）、按地震成因分类构造地震火山地震陷落地震1.构造地震：由于地壳运动使地壳某些部位的地应力不断加强，当弹性地应力的积聚超过岩石的强度极限时，岩层就会发生突然断裂和猛烈错动，引起振动。振动以波的形式传到地面，造成地震

4、。破坏性地震主要属于构造地震，占世界地震总数的 90%以上。第5页/共72页 地下岩层断裂时，往往不是沿着一个平面发生，而是形成一个由一系列裂缝组成的破碎地带。岩层发生断裂、错动时，整个破碎地带的岩层不可能同时达到新的平衡状态。因此，每次大地震的发生一般都不是孤立的，大地震前后在发震区，总是会有很多次中小地震发生。在一定时间内（一般是几十天至数月）相继发生在相近地区的一系列大小地震称为地震序列。地震序列中，最大的一次地震叫主震 主震之前发生的地震为前震 主震之后发生的地震为余震第6页/共72页按地震能量释放的特点主震型震群型孤立型主震震级突出，释放的能量占全序列的绝大部分主震震级不突出，能量由

5、多个震级相近的地震释放前震、余震稀少，能量释放基本通过主震一次释放 在上述三种类型地震中，主震型约占60，震群型（多发型）占30，而孤立型（单发型）占10。第7页/共72页2.火山地震 由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震，这类地震只占全世界地震的7%左右。1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.7级地震。第8页/共72页3.陷落地震由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少。4、诱发地震 因人为因素直接造成的地震是人工地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也

6、会诱发地震。1962年3月19日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震，震级为6.1级。第9页/共72页（二）、按震源的深浅：一年中全世界所有地震释放能量的约85来自浅源地震；地震浅源地震：中源地震：深源地震：震源深度超过300Km震源深度在70300Km震源深度在70Km以内一年中全世界所有地震释放能量的约12来自中源地震；一年中全世界所有地震释放能量的约3来自浅源地震。第10页/共72页 浅源地震波及范围小，但破坏力大；深源地震波及范围大，但破坏力小。2002年6月29日晨1：20发生于吉林的7.2级地震，震源深度为540km，无破坏。目前有记录的最深震源达720公里。1

7、960年2月29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5.8级地震，震源深度为3km。震中烈度为9度，震中破坏极为严重，但破坏仅局限在震中8km内。1974年4月22日我国江苏溧阳发生了与其震级相近的地震，震源深度为18km。震中烈度仅7度强，在离震中20Km范围内有所破坏第11页/共72页五、地震波 地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波。地震方向引起的振动是以波的形式从震源向各个传播并释放能量。地震波体波：面波：在地球内部传播在地球表面传播纵波（P波）横波（S波）横波特点:周期长、振幅大、波速慢,100-800m/s，其振动方向与波传播方向垂直，引起地面水平方向振动。纵波特点:周期短、振幅

8、小、波速快,200-1400m/s，其振动方向与波传播方向一致，引起地面垂直方向振动。第12页/共72页面波：面波是体波经地层界面多次反射形成的次生波。包括瑞利波（R波）和洛夫波（L波）。比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。建筑物破坏主要由面波造成。第13页/共72页杂波P波开始S波开始面波开始第14页/共72页1.3 1.3 震级与烈度震级与烈度一、一、地震震级地震震级1.1.定义：定义：反映一次地震本身大小的等级，用M表示 目前，国际上比较通用的是里氏震级，是1935年美国加州理工学院的里希特给出的。如，在震中100km纪录的最大水平地动位移为A=10mm，则该次地震震级为M=lg104

9、=4。式中：A表示标准地震仪距震中100km纪录的最大水平地动位移，单位为微米。第15页/共72页2.2.震级与能量的关系能量E的单位：尔格（1尔格=）能量越大，震级就越大；震级相差一级，地面振幅增加约10倍，而能量相差约32倍。一个6级地震相当于一个两万吨级的原子弹。第16页/共72页3.3.按震级的地震分类按震级的地震分类微震-2级以下，人感觉不到有感地震-2-4级，人有感觉破坏性地震-5级以上，对建筑物会引起不同程度破坏 强烈地震-7级以上，产生一定程度的破坏 特大地震-8级以上，产生破坏 由于震源深浅、震中距大小等不同，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

10、就小第17页/共72页二、二、地震烈度地震烈度 一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高，反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深度、地质构造、地基条件、建筑物的动力特性、施工质量等因素有关。1.1.定义及影响因素定义及影响因素 一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度，简称为烈度。用I表示，是衡量地震引起后果的一种标度。2.2.地震烈度表地震烈度表地震烈度表是评定烈度的标准和尺度。我国在1980年制定了中国地震烈度表。中国地震烈度表将地震烈度分为1-12度。第18页/共72页无感 1室内个别静止中的人感觉 2悬挂物微动门、窗轻微作响室内少数静止中的

11、人感觉 3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 43（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 56（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 613（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 725（19-35）250（178-35

12、3）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 850（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 9100（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倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感 10地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上的拱桥毁坏毁灭11地面剧烈变化，山河改观12个别：10%以下少数：10%50%多数：50%

13、70%大多数：70%90%普遍：90%以上速度加速度 其它现象 一般房屋 人的感觉烈度第19页/共72页3.3.基本烈度基本烈度 一个地区未来50年内在一般场地条件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度Ib。各地区的基本烈度由中国地震动参数区划图（GB18306-2001)确定。（下图是原中国地震烈度区划图）基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据 的地震烈度称为设防烈度，用Id表示。）设防烈度的取值依据：规范规定：一般情况下，可采用中国地震动参数区划图 中的地震基本烈度。对已编制抗震设防区划的 城市，可按批准的抗震设防烈度进行抗震

14、设防。4.4.设防烈度设防烈度第20页/共72页中国地震烈度区划图第21页/共72页规范规定抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计 建筑所在地区在设计基准期（50年）内出现的频度最高的烈度。也称为常遇烈度、小震烈度，用Is表示。其超越概率为63.2%，重现期为50年。5.5.多遇烈度多遇烈度 6.6.罕遇烈度罕遇烈度 建筑所在地区在设计基准期（50年）内具有超越概率2%-3%的地震烈度。也称为大震烈度，重现期约为2000年。第22页/共72页三、地震烈度、震级与地震影响的关系三、地震烈度、震级与地震影响的关系 （1）5.0-5.4级地震，震中烈度多为六度，其面积小于500平方公里。

15、（2）5.5-5.9级地震，震中烈度多为七度，其面积不超过200平方公里；六度区面积也只有数百平方公里。（3）6.0-6.4级地震，震中烈度多数为八度，其面积几十平方公里；七度区不超过200平方公里，六度区数百平方公里，如震中烈度为七度，则与5.5-5.9级地震结果相同。第23页/共72页 （4）6.5-6.9地震，震中烈度一半为八度，结果与6.0-6.4级地震一样；另一半为九度，其面积小于100平方公里，八度区不超过500平方公里，七度区则在1500平方公里以内。震级与伤亡的关系震级与伤亡的关系 （1）5.0-5.9级地震造成人员伤亡者占24%。而仅引起人员死亡的地震更少，只占11.5%。一

16、次5级多地震中死亡人数最多为117人，而死亡29人以上的地震都发生在夜间。（2）6.0-6.9级地震有43%造成人员伤亡，而只有人员死亡仅占35%，一次地震死亡人数最多为600人。第24页/共72页 设计地震分组是新规范新提出的概念，用以代替旧规范设计近震、设计远震的概念。在宏观烈度大体相同条件下，处于大震级远离震中的高耸建筑物的震害比中小级震级近震中距的情况严重的多。1.4 1.4 设计地震分组设计地震分组第25页/共72页1.51.5 地震的破坏作用（震害现象）一、直接震害：1、场地破坏：如山石崩裂、滑坡、地面裂缝、地陷及喷水冒砂等。分为工程结构的破坏场地破坏 （1）地裂缝：分重力地裂缝和

17、构造地裂缝两种。重力地裂缝是由于强烈地震作用，地面作剧烈震动而引起的惯性力超过土的抗剪强度所致其长度可由几米到几十米，其断续总长度可达几公里，但一般不深，多为12米。而构造地裂缝是地壳岩层断裂错动延伸到地面的裂缝，其规模较大。如美国旧金山大地震产生的圣安德烈斯断层，其巨大水平位移达36米。第26页/共72页地面裂缝第27页/共72页 （2）地陷：主要是土层振动密实而造成的地面下沉 这种震害可造成地面结构的不均匀沉降，严重的可使成片的建筑物下陷，其多半发生在松软的富于压缩的土层中，如大面积的回填土、孔隙比较大的粘性土和无粘性土。（3）砂土的液化：当饱和的无粘性土受振动而趋于密实时，伴随着颗粒间孔

18、隙水压力的增高，泥沙将产生向压力最小的地面流动的现象，致使地面喷水冒砂。如1964年日本新舄地震时，地基液化而造成建筑物的下沉和倾斜，是典型的地基失效引起的破坏的实例。几栋公寓的结构并无损坏，甚至玻璃亦完好，它们均由于砂土液化而缓慢倾斜，最后平卧在地面。第28页/共72页 （4）滑坡：坡地，特别是陡坡，在地震时往往出现滑坡造成破坏。场地的破坏可能造成堵河成湖，掩埋村庄，破坏道路，房屋倒塌，地上结构下沉或地下结构上浮等震害现象。为避免由于场地的破坏造成工程结构的破坏，应选择合适的场地或采取相应的抗震措施。第29页/共72页山崩、滑坡第30页/共72页 2、工程结构的破坏：（1）承重结构承载力不足

19、或变形过大而造成的破坏 如墙体出现裂缝，钢筋混凝土柱剪断或混凝土被压酥裂，房屋倒塌，砖烟囱折断和错位，砖砌水塔筒身严重裂缝，桥面塌落等。地震时，地震作用附加于建筑物或构筑物上，使其内力及变形增加较多，而且往往改变其受力方式，导致建筑物或构筑物的承载力不足或变形过大而破坏。（2）结构丧失整体性而造成的破坏：结构构件的共同工作主要由各构件之间的连接及构件之间的支撑来保证。在地震作用下，有些建筑物上部结构本身无损坏，但由于地基承载力的下降或地基土液化造成建筑物倾斜、倒塌而破坏。第31页/共72页房屋倒塌第32页/共72页桥梁断落第33页/共72页水坝开裂第34页/共72页铁轨变形第35页/共72页结

20、构丧失整体性、承重结构强度不足第36页/共72页二、间接震害：间接震害即次生灾害，有水灾、火灾、毒气污染、泥石流、海啸等。由此引起的破坏也很严重。如1923年日本东京大地震，震级8.2级，死亡14.3万人，其中90以上是被烧死的。据统计，地震震倒房屋13万栋，地震时时值中午，许多地方同时起火，而自来水管破裂，道路被堵塞，致使大火蔓延，震后引起的火灾却烧毁房屋45万栋；1906年美国旧金山大地震，在震后的三天火灾中，共烧毁521个街区28000栋建筑，使已被震坏但仍未倒塌的房屋，又被大火夷为一片废墟。第37页/共72页 1960年智利沿海发生地震后22小时，海啸袭击了17000Km以外的日本本州

21、和北海道的太平洋沿岸地区，浪高近4m，冲毁了海港、码头和沿岸建筑物；1970年秘鲁大地震，瓦斯卡兰山北峰泥石流从3750m高度泻下，流速达320km/h，摧毁、淹没了村镇、建筑，使地形改观，死亡达25000人。百年以来死亡人数过千的七次大海啸：1、1908年12月28日意大利墨西拿地震引发海啸。震级7.5级。在近海掀浪高达12米的巨大海啸，地震发生在当天凌晨5点，海啸中死难82000人，这是欧洲有史以来死亡人数最多的一次灾难性地震，也是20世纪迄今为止死亡人数最多的一次地震海啸。第38页/共72页2、1933年3月2日日本三陆近海地震引发海啸，震级8.9级，是历史上震级最强的一次地震，引发海啸

22、浪高29米，死亡人数3000人。3、1959年10月30日墨西哥海啸引发山体滑坡，死亡人数5000人。4、1960年5月21号到27号，智利沿海地区发生二十世纪震级最大的震群型地震，其中最大震级8.4级，引起的海啸最大波高为25米。海啸使智利一座城市中的一半建筑物成为瓦砾，沿岸100多座防波堤坝被冲毁，2000余艘船只被毁，损失5.5亿美元，造成10000人丧生。此外，海浪还以每小时600公里700公里的速度扫过太平洋，使日本沿海1千多所住宅被冲走，2万多亩良田被淹没，15万人无家可归。第39页/共72页5、1976年8月16日，菲律宾莫罗湾海啸8000人死亡。6、1998年7月17号，非洲巴

23、布亚新几内亚海底地震引发的49米巨浪海啸，2200人死亡，数千人无家可归。第40页/共72页海啸、火灾第41页/共72页1.6 1.6 抗震设防的基本要求抗震设防的基本要求一、一、抗震设防目标及方法抗震设防目标及方法 1、总目标：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。要求建筑物在使用期间，对不同频度和强度的地震，应具有不同的抵抗能力。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。第42页/共72页2.“三水准”抗震设防目标 当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，

24、经一般修理或不需修理仍可继续使用。当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。简称为：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。第43页/共72页大震与小震小震：发生机会较多的地震地震烈度概率密度曲线上的峰值所对应的烈度，即众值烈度时的地震大震：发生机会极小的地震，罕遇烈度时的地震第44页/共72页3.“两阶段”抗震设计方法第一阶段：多遇地震作用效应与其他荷载作用效应组合，对结构构件进行承载力验算，和弹性变形验算，以满足第一水准的设防要求。第二阶段：罕遇地震作用下验算结构构件的弹塑性变形，以满足第三水准的设防要求。有特殊要求的建筑、地震易倒塌的建筑、有明显薄弱

25、层的建筑，不规则的建筑等至于第二水准的设防目标，规范是以抗震构造措施来加以保证。第45页/共72页二、抗震设防范围二、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关专门规定执行。三、抗震设防依据三、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。第46页/共72页四、四、抗震设防分类及抗震设防标准抗震设防分类及抗震设防标准建筑类别不同，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1995年4月19日公布了建

26、筑抗震设防分类标准GB50223。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，将建筑分成4个抗震设防类别。国家质量监督检验检疫总局和建设部在2001年7月20日公布了建筑抗震设计规范GB50011-2001。该规范对上面标准作了修改。第47页/共72页抗震次要建筑，如遇地震，不易造成人员伤亡和较大经济损失的建筑。丁类 除甲乙丁类以外的一般建筑（如大量的一般工业与民用建筑）丙类 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑（如城市生命线工程和地震时救灾需要的建筑）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（如产生放射性物质的污染、大爆炸等）甲类 设防分类建筑抗震设防

27、类别第48页/共72页 2.设防标准甲类建筑：地震作用：应高于本地区抗震设防烈度要求，其值按批准的地震安全性评价结果确定 抗震措施：抗震设防烈度为68度时，抗震措施应提高一度，9度时，应符合比9度更高的抗震设防要求；乙类建筑：地震作用：符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施：抗震设防烈度为68度时，一般按本地区的设防烈度提高一度考虑，9度时，应符合比9度更高的抗震设防要求；第49页/共72页 对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。注：较小乙类建筑指工矿企业的变电所、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

28、结构或钢结构。丙类建筑：地震作用：按本地区设防烈度考虑地震作用：按本地区设防烈度考虑抗震措施：按本地区设防烈度考虑抗震措施：按本地区设防烈度考虑第50页/共72页丁类建筑：地震作用：按本地区设防烈度考虑地震作用：按本地区设防烈度考虑抗震措施：按本地区的设防烈度降低一度考虑，但抗震措施：按本地区的设防烈度降低一度考虑，但6 6度度不降不降 在设防烈度为在设防烈度为6 6度时，除规范有具体规定外，对乙、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。丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。抗震措施抗震措施:除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计

29、内容，包括抗震构造措施。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。分必须采取的各种细部要求。第51页/共72页1.7 1.7 建筑抗震概念设计建筑抗震概念设计一、定义与基本内容一、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。抗震设计包括：概念设计、计算设计构造设计第52页/共72页二、建筑场地：二、

30、建筑场地：地震造成的建筑的破坏，除地震动直接引起结构破坏外，场地条件也是一个重要的原因。如地震引起的地表错动与地裂，地基土的不均匀沉陷、滑坡、砂土液化等；因此抗震设防区的建筑场地选择应做到：1.选择对建筑抗震有利地段，如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等地段；2.应避开对建筑抗震不利地段，如软弱场地土，易液化土，条状突出的山嘴等地段，当无法避开时，应采突出的山嘴等地段，当无法避开时，应采取有效的抗震措施；取有效的抗震措施；第53页/共72页 3.3.不应在危险地段建造甲乙丙类建筑。危险地段指不应在危险地段建造甲乙丙类建筑。危险地段指地震时可能发生崩塌、地陷、泥石流、地表错位等地段。地

31、震时可能发生崩塌、地陷、泥石流、地表错位等地段。三、地基和基础设计三、地基和基础设计 1.1.同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分采用桩基；也不宜部分采用天然地基，部分采用桩基；2.2.地基有软弱粘性土、可液化土、严重不均匀土层时，地基有软弱粘性土、可液化土、严重不均匀土层时，宜加强基础的整体性和刚性。宜加强基础的整体性和刚性。四、建筑结构的规则性四、建筑结构的规则性 建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。第54页/共72页 建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，整体建筑及其抗侧力

32、结构的平面布置宜规则、对称，整体性好；建筑的立面和竖向剖突变面宜规则，结构的侧向性好；建筑的立面和竖向剖突变面宜规则，结构的侧向刚度变化均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度刚度变化均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐步减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承宜自下而上逐步减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。载力突变。对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按抗抗震规范震规范要求进行水平地震作用计算和内力调整，并对要求进行水平地震作用计算和内力调整，并对薄弱部位采取有效的薄弱部位采取有效的抗震构造措施。抗震构造措施。对体型复杂、平立

33、面特别不规则的建筑结构，要在适对体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，要在适当部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元。当部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元。第55页/共72页 防震缝要留有足够的宽度，其两侧上部结构完全分开。防震缝要留有足够的宽度，其两侧上部结构完全分开。当结构需要设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝当结构需要设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。的要求。建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自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。若干现代建筑在地震中的表现。最为典型的例子是最为典型的例子是197219

34、72年年2 2月月2323日南美洲的尼加拉瓜日南美洲的尼加拉瓜首都马那瓜地震。当时地震烈度估计为首都马那瓜地震。当时地震烈度估计为8 8度，市区度，市区1 1万多栋万多栋楼房夷为平地，死亡楼房夷为平地，死亡50005000多人。其中两幢相距不远的高多人。其中两幢相距不远的高层建筑，一幢为层建筑，一幢为1515层高的中央银行大厦，另一幢为层高的中央银行大厦，另一幢为1818层层高的美洲银行大厦。一幢破坏严重，震后拆除；另一幢轻高的美洲银行大厦。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。微损坏，稍加修理便恢复使用。第56页/共72页1）平面不规则：4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填

35、充墙。4层以上的楼板仅为5cm厚，搁置在高45cm长14m小梁上。2）竖向不规则：塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在4层楼板水平处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根1m1.55m的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严重不均匀，不连续。主要破坏：第4层与第5层之间(竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板(有的宽达1cm),直至电梯井东侧；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均严重破坏或倒塌。震后计算分析结果:1.结构存在十分严重扭转效应;2.塔楼3层以上北面和南面大多数柱子抗

36、剪能力大大不足,率先破坏；3.水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。马那瓜中央银行大厦结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包括4个L形的桶体，对称地由连梁连接起来，这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏。分析表明：1.对称的结构布置及相对刚强的联肢墙，有效地限制了侧向位移，防止了明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌体填充墙的非结构构件的损坏；3.当连梁剪切破坏后，结构体系的位移虽有明显增加，但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移量得到控制。美洲银行第57页/共72页马那瓜中央银行大厦马那瓜美洲银行大厦第58页/共72页不规则类型不规则类型 定义定义扭转不规则扭

37、转不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的的1.2倍倍凹凸不规则凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的尺寸的30%楼板局部不楼板局部不连续连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积或开洞面积大于该层楼面面积的大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层，或较大的楼层错层平面不规则的类

38、型第59页/共72页扭转不规则凹凸角不规则第60页/共72页局部不连续大开洞错层第61页/共72页不规则类型不规则类型 定义定义侧向刚度不规则侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件不竖向抗侧力构件不连续连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递

39、传递楼层承载力突变楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的一楼层的80%竖向不规则的类型第62页/共72页沿竖向侧向刚度不规则（有柔软层）竖向抗侧力构件不连续第63页/共72页竖向抗侧力结构屈服抗剪强度不均匀（有薄弱层）严重不规则是指体型复杂，多项不规则指标超过表中指标或某一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。注：以上规定主要针对钢筋混凝土和钢结构的多层和高层建筑。第64页/共72页 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

40、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相符合。五、五、结构体系的合理选择第65页/共72页 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。第66页/共72页 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

41、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。第67页/共72页 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。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。4、应综合考虑结构体系的实际刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变而形成薄弱部位，避免产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，宜采取措施改善其变形能力。第68页/共72页 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：1

42、.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；六、六、结构构件的延性第69页/共72页 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。六、六、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。第70页/共72页 1.附着于楼、屋面结构上的非结构构件，如女儿墙、雨蓬、门脸等，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。2.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。4.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。对砌体、钢筋混凝土、钢结构所用的材料强度等级应符合最低要求，应保证结构构件的施工质量。七、七、结构材料与施工质量第71页/共72页感谢您的观看。第72页/共72页